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：包括最大纹波电压；最大纹波噪声电压。
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ptismps 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，最后生成测试报告。系统的连接框架如图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最大的智能化，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，最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。
设备名称：
厂家：
型号：
价格（rmb）：
计算机
dell
-
变频电源
欧源
apg-1005n
功率表
致茂
chroma 66202
数字示波器
泰克
tds1012b
电子负载
博计
3310d
电子负载机框
博计
3300c
usb/gpib适配器
安捷伦
82357b
总价：
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）；高档0v~300v（l~n）；
c)       
频率为45~500hz；
d)       
电流：低档：4.2a；高档：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：vrms、vpeak+、vpeak-、irms、ipeak+、ipeak-、power、powerfactor等参数。并可提供浪涌电流的测试。致茂的chroma66202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精确至1mw；
ø        符合能源之星energystar /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（inrushcurrent）；
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1gs/s 的实时取样速率；精确至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、精确调整负载电流、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        最大功率：150w；
ø        最大电流：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；高档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；高档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，最多可以装载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（nationalinstruments）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ptismps tester
派捷提供的开关电源测试软件pti smpstester，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，稳定性是测试软件最大的任务，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 smpstester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，选择最佳的设备组合，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最佳的测试设备，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 smpstester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） 对不良品具有统计分析能力，可协助工程师分析产生不良品的原因，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 (noload 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 (inputcurrent)
¨        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 (overcurrent 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

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