開關(guān)電源自動測試系統(tǒng)
1.        開關(guān)電源的測試內(nèi)容

一臺合格的開關(guān)電源，必須經(jīng)過嚴(yán)格的測試，其中，電性能的測試包括以下方面：

?         輸入特性

1） 工作輸入電壓和電壓變動范圍；

2） 輸入電壓的頻率和頻率變動范圍；

3） 額定輸入電流：是指在輸入電壓和輸出電流在額定條件時的電流；

4） 輸入下陷和瞬間停電：這是一種輸入電壓瞬間時下降或瞬斷的狀態(tài)，要用額定輸出電壓和電流加以限定。測試的指標(biāo)為電壓和時間；

5） 沖擊電流；

6） 漏電流；

7） 效率：因為該指標(biāo)與發(fā)熱有關(guān)，因此散熱時要考慮效率

?         輸出特性

1） 額定輸出電壓；

2） 額定輸出電流；

3） 穩(wěn)壓精度：

a） 電壓穩(wěn)定度；

b） 電流調(diào)整率；

c） 紋波噪聲：包括*大紋波電壓；*大紋波噪聲電壓。

4） 瞬間電流變動導(dǎo)致的輸出電壓的變動值。

?         附屬功能要求

1） 過流保護(hù)。

2） 過壓保護(hù)。

3） 輸入欠壓保護(hù)。

4） 過熱保護(hù)。

2.        系統(tǒng)采用的框架

整套測試系統(tǒng)由硬件部分跟軟件部分組成，硬件部分包括：計算機(jī)、變頻電源、功率表、電子負(fù)載、數(shù)字示波器和測試夾具；軟件部分是派捷自行開發(fā)的PTI SMPS Tester軟件，通過USB和USB/GPIB轉(zhuǎn)換接口，將計算機(jī)與上述其他硬件連接通訊，協(xié)調(diào)各個設(shè)備的工作，采集和處理數(shù)據(jù)，*后生成測試報告。系統(tǒng)的連接框架如圖1所示。

圖1 方案所采用的測試框架示意圖

       測試的步驟如下：計算機(jī)將預(yù)設(shè)好的電源頻率、電壓條件寫入到變頻電源，并設(shè)置電子負(fù)載的參數(shù)；變頻電源通過功率表對被測物供電，這時功率表可以測量被測物的輸入電壓、輸入電流及輸入功率等參數(shù)。被測物的輸出端連接電子負(fù)載，同時并聯(lián)數(shù)字示波器；電子負(fù)載為被測物提供可調(diào)負(fù)載，同時可以測量被測物的輸出電壓、輸出電流及輸出功率等參數(shù)，而數(shù)字示波器則可以測量被測物輸出電壓的上升時間、下降時間，以及紋波雜訊。

       變頻電源、功率表和電子負(fù)載都是采用GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口與計算機(jī)連接，中間經(jīng)過一個USB/GPIB 適配器轉(zhuǎn)換稱USB接口，而數(shù)字示波器則是通過一根USB線纜直接與計算機(jī)通訊。計算機(jī)通過兩個USB接口，高效率地控制整套系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，并且讀取被測物各個方面性能的數(shù)據(jù)，再根據(jù)預(yù)設(shè)好的條件，判斷被測物的綜合性能是否合格，再生成單個樣品的及批量樣品的測試報表。由于計算機(jī)所需的接口僅是兩個USB口，使用過程不需要在計算機(jī)主機(jī)內(nèi)部添加硬件，不影響計算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.        采用的測試設(shè)備

為了使自動測試系統(tǒng)的設(shè)計能達(dá)到*大的智能化，以上提到的設(shè)備：變頻電源、功率表、示波器及電子負(fù)載都必須具有通訊接口，即能與計算機(jī)連接并可用程序控制。設(shè)備可依據(jù)客戶的實際條件來選擇：如所需要的精度、性價比等因素都可作為選擇的依據(jù)。另外，如果客戶已經(jīng)有此類型的設(shè)備，只要是可程式設(shè)備，都可以應(yīng)用到系統(tǒng)中去。這樣，在保證測試效果的同時，*大的減少客戶的開支，減少客戶因為采用新設(shè)備而造成原有設(shè)備的浪費。（如有設(shè)備兼容性問題的疑問，可向派捷工程師詢問。）

以下是派捷所采用的一套示例設(shè)備組合。

計算機(jī)的選擇標(biāo)準(zhǔn)主要考慮性能的穩(wěn)定和擴(kuò)展接口，整套測試系統(tǒng)所必須的計算機(jī)接口只需要2個USB接口。DELL個人電腦在業(yè)界的口碑較佳，穩(wěn)定性好，價格合適，因此作此選擇。

變頻電源作為提供被測物工作的電源，并需要模擬真實使用條件下的供電情況，其選擇主要考慮輸出容量、輸出頻率范圍、輸出電壓范圍、計算機(jī)通訊接口、及性價比等幾個方面。根據(jù)所測量開關(guān)電源的實際需要，采用了歐源APG-1005N變頻電源，其主要性能有：

?         輸出容量為500VA

?         交流輸入：

a)         一相二線；

b)        220V+10%；

c)        50Hz+5Hz；

?         交流輸出：

a)         單相；

b)        電壓：低檔 0V~150V（L~N）；** 0V~300V（L~N）；

c)        頻率為45~500Hz；

d)        電流：低檔：4.2A； **：2.1A；

?         頻率穩(wěn)定度：≤0.01%；

?         負(fù)載穩(wěn)壓率：≤0.5%；

?         總諧波形失真率：≤0.3%；

?         帶GPIB接口

功率表的功能是測量提供給被測物輸入?yún)?shù)，包括：V_rms、V_peak+、V_peak-、I_rms、I_peak+、I_peak-、Power、Power Factor等參數(shù)。并可提供浪涌電流的測試。致茂的Chroma 66202數(shù)字功率表具有以下性能：

?         帶有高速 DSP 芯片，16 Bits 的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器；

?         小至10mA電流檔，測試的功率范圍可以**至1mW；

?         符合能源之星ENERGY STAR /IEC 62301的測量要求；

?         可以選用積分法來測量不穩(wěn)定的功率；

?         用戶自定義測試標(biāo)準(zhǔn)之后，一起可判斷被測物PASS / FAIL 的狀態(tài)；

?         帶雙電流傳感器，可以測量大范圍的電流；

?         可測量浪涌電流（Inrush Current）；

?         帶USB和GPIB接口

數(shù)字示波器用來測量紋波噪聲和開機(jī)/關(guān)機(jī)時序，即電源上升時間和下降時間。采用業(yè)界口碑較好的泰克示波器TDS1012B，其主要性能如下：

?         100 MHz 的帶寬；

?         高達(dá)1 GS/s 的實時取樣速率；**至1.2ns的分辨率；

?         雙通道；

?         標(biāo)配FFT；

?         帶USB通訊接口

可利用其單次捕獲觸發(fā)功能，捕獲上升時間和下降時間。

電子負(fù)載是用來模擬真實環(huán)境中的負(fù)載，可以調(diào)節(jié)負(fù)載大小，以及短路，過流，動態(tài)等功能等，并能夠準(zhǔn)確檢測出負(fù)載電壓、**調(diào)整負(fù)載電流、模擬短路、感性負(fù)載、阻性復(fù)雜和容性負(fù)載、及動態(tài)負(fù)載。采用的博計3310D系列電子負(fù)載性能如下：

?         *大功率：150W；

?         *大電流：30A；

?         過載保護(hù)功率（OPP）：157.5W；

?         過流保護(hù)電流（OCP）：31.5A；

?         過壓保護(hù)電壓（OVP）：63V；

?         過溫保護(hù)溫度（OTP）：85℃；

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

?         恒壓模式：0-60V；分辨率0.016V；精度±0.1%；

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

?         恒載模式：0-150W；分辨率0.04W，精度±0.5%；

?         動態(tài)特性：上升/下降時間：50mSec-9.999Sec；上升速率2.0-125mA/mSec；精度：設(shè)定值的±10%，±10mSec；

?         GPIB接口

電子負(fù)載機(jī)框用來裝載多組電子負(fù)載，采用的博計3300C機(jī)框，*多可以裝載4臺3310D型電子負(fù)載。

USB/GPIB適配器是用來將GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的設(shè)備與計算機(jī)連接的轉(zhuǎn)換工具，采用安捷倫的82357B。

4.        測試程序

測試程序采用美國國家儀器（National Instruments）公司所提供的LabVIEW虛擬儀器圖形化編程語言開發(fā)。LabVIEW廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。采用LabVIEW具有開發(fā)時間短、調(diào)試簡單、容易擴(kuò)展、界面友好等優(yōu)點。

圖2 使用LabVIEW平臺開發(fā)的PTI SMPS Tester

派捷提供的開關(guān)電源測試軟件PTI SMPS Tester，就是利用LabVIEW為平臺所開發(fā)。本著高效、穩(wěn)定、人性化、易入手等目標(biāo)，同時結(jié)合客戶在軟件界面、測試功能上的特殊要求開發(fā)，所開發(fā)的測試系統(tǒng)具有以下特點：

1） 系統(tǒng)運行穩(wěn)定。在保證系統(tǒng)測試精度的前提下，穩(wěn)定性是測試軟件*大的任務(wù)， PTI SMPS Tester是派捷的軟件工程師多年控制軟件編寫經(jīng)驗的積累，軟件經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)試后確認(rèn)無故障再交付使用；

2） 功能模塊化。采用派捷自定義的標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊設(shè)計，各種常用設(shè)備都有標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊，實際系統(tǒng)中可根據(jù)用戶特殊需求增加/減少功能模塊。

3） 界面設(shè)計人性化。PTI SMPS Tester的界面設(shè)計簡介明了，測試人員只需要少量的培訓(xùn)或者簡單的閱讀說明書便可操作。

4） 測試結(jié)果表現(xiàn)形式多樣。有表格、圖形和紅綠指示燈表示，測試結(jié)果簡單明了，可以根據(jù)用戶的需要修改或者定義面板。

5） 可測試多個項目，各個項目可隨時選擇測與不測；

6） 容易擴(kuò)展。模塊化的設(shè)計，使得軟件系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，容易擴(kuò)展。

5.        系統(tǒng)的特點

總結(jié)以上的方案，派捷提供的開關(guān)電源自動測試系統(tǒng)，除了具有其他公司提供的測試系統(tǒng)所具有的高速、高效優(yōu)點之外，還具有以下的特點：

1） 系統(tǒng)設(shè)計靈活，可根據(jù)客戶自身的需求，量身定做；

2） 穩(wěn)定可靠，選擇*佳的設(shè)備組合，完成各種測試；

3） 價格可控，根據(jù)客戶自身的需要，可以選擇一些使用過程中性價比*佳的測試設(shè)備，以降低整套系統(tǒng)的價格；

4） 經(jīng)濟(jì)節(jié)約，可將客戶已有的合適設(shè)備應(yīng)用于自動測試系統(tǒng)上，避免客戶因為更新設(shè)備而帶來原有設(shè)備的浪費；

5） 隨時跟進(jìn)，派捷提供擴(kuò)展插口，并提供升級服務(wù)以滿足客戶更復(fù)雜的測試需求；

7） 帶有派捷PTI SMPS Tester測試軟件，穩(wěn)定簡潔，容易操控；

8） 可以自動生成測試報表，方便隨時查閱；

9） 對**品具有統(tǒng)計分析能力，可協(xié)助工程師分析產(chǎn)生**品的原因，反饋到生產(chǎn)線上，以進(jìn)行生產(chǎn)線的改進(jìn)；

10） 主要的測試項目有：

¨         整機(jī)輸出效率 (Efficiency)

¨         平均輸出效率（能源之星標(biāo)準(zhǔn)）

¨         空載待機(jī)功率 (No Load Power)

¨         輸入電源調(diào)整率 (Line Regulation)

¨         輸出負(fù)載調(diào)整率 (Load Regulation)

¨         綜合參數(shù)調(diào)整率 (Total Regulation)

¨         輸出紋波及雜訊 (Ripple & Noise)

¨         輸入功率因數(shù) (Power Factor)

¨         輸入電流 (Input Current)

¨         恒定電流負(fù)載的電壓值 (CC Voltage)

¨         恒定電壓負(fù)載的電流值 (CV Current)

¨         恒定電阻負(fù)載的電壓值 (CR Voltage)

¨         恒定電阻負(fù)載的電流值 (CR Current)

¨         恒定功率負(fù)載的電壓值 (CW Voltage)

¨         恒定功率負(fù)載的電流值 (CW Current)

¨         動態(tài)負(fù)載的電壓值 (Dynamic load Voltage)

¨         動態(tài)負(fù)載的電流值 (Dynamic load Current)

¨         過電流保護(hù)值 (Over Current Protection)

¨         短路保護(hù)電壓值 (Short Voltage)

¨         短路保護(hù)電流值 (Short Current)

¨         短路保護(hù)功率值 (Short Power)

¨         開機(jī)延遲時間 (TurnOn Time)

¨         關(guān)機(jī)保持時間 (Holdup Time)
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