开关电源自动测试系统 powertest200

开关电源自动测试系统
1.        开关电源的测试内容

一台合格的开关电源，必须经过严格的测试，其中，电性能的测试包括以下方面：

Ø         输入特性

1） 工作输入电压和电压变动范围；

2） 输入电压的频率和频率变动范围；

3） 额定输入电流：是指在输入电压和输出电流在额定条件时的电流；

4） 输入下陷和瞬间停电：这是一种输入电压瞬间时下降或瞬断的状态，要用额定输出电压和电流加以限定。测试的指标为电压和时间；

5） 冲击电流；

6） 漏电流；

7） 效率：因为该指标与发热有关，因此散热时要考虑效率

Ø         输出特性

1） 额定输出电压；

2） 额定输出电流；

3） 稳压精度：

a） 电压稳定度；

b） 电流调整率；

c） 纹波噪声：包括*大纹波电压；*大纹波噪声电压。

4） 瞬间电流变动导致的输出电压的变动值。

Ø         附属功能要求

1） 过流保护。

2） 过压保护。

3） 输入欠压保护。

4） 过热保护。

2.        系统采用的框架

整套测试系统由硬件部分跟软件部分组成，硬件部分包括：计算机、变频电源、功率表、电子负载、数字示波器和测试夹具；软件部分是派捷自行开发的PTI SMPS Tester软件，通过USB和USB/GPIB转换接口，将计算机与上述其他硬件连接通讯，协调各个设备的工作，采集和处理数据，*后生成测试报告。系统��连接框架如图1所示。

图1 方案所采用的测试框架示意图

       测试的步骤如下：计算机将预设好的电源频率、电压条件写入到变频电源，并设置电子负载的参数；变频电源通过功率表对被测物供电，这时功率表可以测量被测物的输入电压、输入电流及输入功率等参数。被测物的输出端连接电子负载，同时并联数字示波器；电子负载为被测物提供可调负载，同时可以测量被测物的输出电压、输出电流及输出功率等参数，而数字示波器则可以测量被测物输出电压的上升时间、下降时间，以及纹波杂讯。

       变频电源、功率表和电子负载都是采用GPIB标准接口与计算机连接，中间经过一个USB/GPIB 适配器转换称USB接口，而数字示波器则是通过一根USB线缆直接与计算机通讯。计算机通过两个USB接口，高效率地控制整套系统的协调工作，并且读取被测物各个方面性能的数据，再根据预设好的条件，判断被测物的综合性能是否合格，再生成单个样品的及批量样品的测试报表。由于计算机所需的接口仅是两个USB口，使用过程不需要在计算机主机内部添加硬件，不影响计算机系统的稳定性。

3.        采用的测试设备

为了使自动测试系统的设计能达到*大的智能化，以上提到的设备：变频电源、功率表、示波器及电子负载都必须具有通讯接口，即能与计算机连接并可用程序控制。设备可依据客户的实际条件来选择：如所需要的精度、性价比等因素都可作为选择的依据。另外，如果客户已经有此类型的设备，只要是可程式设备，都可以应用到系统中去。这样，在保证测试效果的同时，*大的减少客户的开支，减少客户因为采用新设备而造成原有设备的浪费。（如有设备兼容性问题的疑问，可向派捷工程师询问。）

以下是派捷所采用的一套示例设备组合。

计算机的选择标准主要考虑性能的稳定和扩展接口，整套测试系统所必须的计算机接口只需要2个USB接口。DELL个人电脑在业界的口碑较佳，稳定性好，价格合适，因此作此选择。

变频电源作为提供被测物工作的电源，并需要模拟真实使用条件下的供电情况，其选择主要考虑输出容量、输出频率范围、输出电压范围、计算机通讯接口、及性价比等几个方面。根据所测量开关电源的实际需要，采用了欧源APG-1005N变频电源，其主要性能有：

Ø         输出容量为500VA

Ø         交流输入：

a)         一相二线；

b)        220V+10%；

c)        50Hz+5Hz；

Ø         交流输出：

a)         单相；

b)        电压：低档 0V~150V（L~N）；** 0V~300V（L~N）；

c)        频率为45~500Hz；

d)        电流：低档：4.2A； **：2.1A；

Ø         频率稳定度：≤0.01%；

Ø         负载稳压率：≤0.5%；

Ø         总谐波形失真率：≤0.3%；

Ø         带GPIB接口

功率表的功能是测量提供给被测物输入参数，包括：V_rms、V_peak+、V_peak-、I_rms、I_peak+、I_peak-、Power、Power Factor等参数。并可提供浪涌电流的测试。致茂的Chroma 66202数字功率表具有以下性能：

Ø         带有高速 DSP 芯片，16 Bits 的模拟/数字转换器；

Ø         小至10mA电流档，测试的功率范围可以**至1mW；

Ø         符合能源之星ENERGY STAR /IEC 62301的测量要求；

Ø         可以选用积分法来测量不稳定的功率；

Ø         用户自定义测试标准之后，一起可判断被测物PASS / FAIL 的状态；

Ø         带双电流传感器，可以测量大范围的电流；

Ø         可测量浪涌电流（Inrush Current）；

Ø         带USB和GPIB接口

数字示波器用来测量纹波噪声和开机/关机时序，即电源上升时间和下降时间。采用业界口碑较好的泰克示波器TDS1012B，其主要性能如下：

Ø         100 MHz 的带宽；

Ø         高达1 GS/s 的实时取样速率；**至1.2ns的分辨率；

Ø         双通道；

Ø         标配FFT；

Ø         带USB通讯接口

可利用其单次捕获触发功能，捕获上升时间和下降时间。

电子负载是用来模拟真实环境中的负载，可以调节负载大小，以及短路，过流，动态等功能等，并能够准确检测出负载电压、**调整负载电流、模拟短路、感性负载、阻性复杂和容性负载、及动态负载。采用的博计3310D系列电子负载性能如下：

Ø         *大功率：150W；

Ø         *大电流：30A；

Ø         过载保护功率（OPP）：157.5W；

Ø         过流保护电流（OCP）：31.5A；

Ø         过压保护电压（OVP）：63V；

Ø         过温保护温度（OTP）：85℃；

Ø         恒流模式：低档0-3A 分辨率0.8mA；**0-30A 分辨率8mA；精度±0.2%；

Ø         恒压模式：0-60V；分辨率0.016V；精度±0.1%；

Ø         恒阻模式：低档2-7.5KW，分辨率0.133mW；**0.1068-2W，分辨率0.543mW；精度±0.2%；

Ø         恒载模式：0-150W；分辨率0.04W，精度±0.5%；

Ø         动态特性：上升/下降时间：50mSec-9.999Sec；上升速率2.0-125mA/mSec；精度：设定值的±10%，±10mSec；

Ø         GPIB接口

电子负载机框用来装载多组电子负载，采用的博计3300C机框，*多可以装载4台3310D型电子负载。

USB/GPIB适配器是用来将GPIB标准接口的设备与计算机连接的转换工具，采用安捷伦的82357B。

4.        测试程序

测试程序采用美国国家仪器（National Instruments）公司所提供的LabVIEW虚拟仪器图形化编程语言开发。LabVIEW广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。采用LabVIEW具有开发时间短、调试简单、容易扩展、界面友好等优点。

图2 使用LabVIEW平台开发的PTI SMPS Tester

派捷提供的开关电源测试软件PTI SMPS Tester，就是利用LabVIEW为平台所开发。本着高效、稳定、人性化、易入手等目标，同时结合客户在软件界面、测试功能上的特殊要求开发，所开发的测试系统具有以下特点：

1） 系统运行稳定。在保证系统测试精度的前提下，稳定性是测试软件*大的任务， PTI SMPS Tester是派捷的软件工程师多年控制软件编写经验的积累，软件经过标准化调试后确认无故障再交付使用；

2） 功能模块化。采用派捷自定义的标准化功能模块设计，各种常用设备都有标准的功能模块，实际系统中可根据用户特殊需求增加/减少功能模块。

3） 界面设计人性化。PTI SMPS Tester的界面设计简介明了，测试人员只需要少量的培训或者简单的阅读说明书便可操作。

4） 测试结果表现形式多样。有表格、图形和红绿指示灯表示，测试结果简单明了，可以根据用户的需要修改或者定义面板。

5） 可测试多个项目，各个项目可随时选择测与不测；

6） 容易扩展。模块化的设计，使得软件系统灵活性强，容易扩展。

5.        系统的特点

总结以上的方案，派捷提供的开关电源自动测试系统，除了具有其他公司提供的测试系统所具有的高速、高效优点之外，还具有以下的特点：

1） 系统设计灵活，可根据客户自身的需求，量身定做；

2） 稳定可靠，选择*佳的设备组合，完成各种测试；

3） 价格可控，根据客户自身的需要，可以选择一些使用过程中性价比*佳的测试设备，以降低整套系统的价格；

4） 经济节约，可将客户已有的合适设备应用于自动测试系统上，避免客户因为更新设备而带来原有设备的浪费；

5） 随时跟进，派捷提供扩展插口，并提供升级服务以满足客户更复杂的测试需求；

7） 带有派捷PTI SMPS Tester测试软件，稳定简洁，容易操控；

8） 可以自动生成测试报表，方便随时查阅；

9） 对**品具有统计分析能力，可协助工程师分析产生**品的原因，反馈到生产线上，以进行生产线的改进；

10） 主要的测试项目有：

¨         整机输出效率 (Efficiency)

¨         平均输出效率（能源之星标准）

¨         空载待机功率 (No Load Power)

¨         输入电源调整率 (Line Regulation)

¨         输出负载调整率 (Load Regulation)

¨         综合参数调整率 (Total Regulation)

¨         输出纹波及杂讯 (Ripple & Noise)

¨         输入功率因数 (Power Factor)

¨         输入电流 (Input Current)

¨         恒定电流负载的电压值 (CC Voltage)

¨         恒定电压负载的电流值 (CV Current)

¨         恒定电阻负载的电压值 (CR Voltage)

¨         恒定电阻负载的电流值 (CR Current)

¨         恒定功率负载的电压值 (CW Voltage)

¨         恒定功率负载的电流值 (CW Current)

¨         动态负载的电压值 (Dynamic load Voltage)

¨         动态负载的电流值 (Dynamic load Current)

¨         过电流保护值 (Over Current Protection)

¨         短路保护电压值 (Short Voltage)

¨         短路保护电流值 (Short Current)

¨         短路保护功率值 (Short Power)

¨         开机延迟时间 (TurnOn Time)

¨         关机保持时间 (Holdup Time)
开关电源自动测试系统