电源模块白盒测试方法

2015-08-17 09:37:11   来源:eefocus   

关键字: 电源模块  白盒测试

   1 辅助电源测试
 
  测试说明:
 
  电源中辅助电源有重要意义,电源模块的正常工作靠辅助电源来保障,辅助电源工作要比主电路要求更可靠,因为即使在输入电压超限的条件下,辅助电源还要正常工作,以实现正常的保护逻辑,而且功率器件的驱动,控制芯片的工作都要靠辅助电源来保障,因此,对辅助电源的要求是:无论在动态的情况下还是在静态的情况下,必须稳定可靠,输出电压稳定,以满足控制和通讯电路的要求。测试工作中要充分关注辅助电源。
 
  测试方法:
 
  辅助电源要关注以下几个问题:
 
  A、启动电阻设计是否合理,限流电阻(辅助电源的输入与高压直流母线排串联的电阻)设计是否合理;
 
  B、静态的情况下,辅助电源的电压是否在全电压、负载内;
 
  C、大动态的情况下,辅助电源是否正常;
 
  D、启动过程中输出电压是否出现过冲,384X Isence端及驱动波形是否异常;
 
  E、输出电压波形监测;
 
  F、开关管的电应力测试;
 
  G、辅助电源的温度应力测试;
 
  H、芯片的工作主要参数,如工作电压、功耗等。
 
  针对这些问题,需要测试相应项目:
 
  A、启动电阻和限流电阻测试
 
  启动电阻的功率降额必须满足设计要求,计算功率的公式为:
 
  P=(Bmax-V1)/R,其中Vmax为辅助电源在各种情况下最大的输入电压,V1为辅助电源控制芯片(UC384X)正常工作电压,计算出来的功率不能超过选用的启动电阻的功率,同时启动电阻的温升必须满足降额要求。在最高的环境温度、辅助电源最高的输入电压Vmax下,正常工作时,启动电阻的最高温度(温度稳定以后)不超过120oC(15oC的降额,135oC-15oC=120oC),如果在常温下测试,测试温升需要转换到最高工作环境温度。
 
  限流电阻的功率也要满足降额的要求,用示波器测试正常情况下,满载开机,满载关机情况下电阻两端的电压波形,通过电压波形,测试出电阻两端的电源有效值,根据有效值计算电阻的功率,要求功率在开机和关机以及正常情况下要满足降额要求。
 
  B、静态的情况下,输出电压范围测试
 
  测试模块输入电压分别为Vinmin,Vinnom,Vinmax和输出Iomin,Ionom、Iomax,输出限流点,输出深度限流状态下的辅助电源每一路输出电压,要求每一路输出电压在每一种情况下都保持稳定,而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求(注意:Vinmin为辅助电源刚刚开始工作的电压,Vinmax为模块输入过压保护后的电压,过压保护和欠压保护以后,模块都能正常工作)。
 
  C、动态的情况下,辅助电源输出电压范围:
 
  用AC SOURCE调节模块的输入电压和输出负载同时跳变(输入电压在最高电压和最低输入电压之间跳变,跳变时间为50ms,输出从空载到满载跳变,跳变时间为5ms,Tr和Tf设置为20us对应1A),在这种情况下,测试辅助电源各路输出电压,要求每一路输出电压都能保持稳定,而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求。
 
  D、关键点波形测试:
 
  分别在输入过压点-5V、欠压点+5V启动时测试输出电压波形,3844 Isence端及开关管驱动波形,监测是否出现输出电压过冲、开关管过流及开关管驱动端波形异常等情况。同时在各种动态的情况下(包括输入动态,输出动态的情况下),各个关键点的波形测试。
 
  E、输出电压纹波测试:
 
  输出额定线形负载情况下,用测试电压纹波的方法测试输出电压波形,其纹波P-P值应小于5%输出电压。
 
  判断标准:
 
  以上测试项目作为检测辅助电源性能的测试。启动电阻温升正常,未出现开关管电流及驱动波形异常,在工作范围内辅助电源电压正常,在异常电压输入范围辅助电源正常(在电源能够实现保护的范围内正常),合格;否则不合格。
 
  2 功率半导体器件的应力测试
 
  测试说明:
 
  功率半导体器件主要包括:DCDC的主功率管、输出整流二极管、PFC的主功率管、PFC的整流二极管、PFC的夸接二极管等。这些功率半导体器件的正确使用是电源可靠性的重要保证,为保证功率器件的合理使用,需要考虑合理的电流、电压降额和结温降额,故测试应在以下几个方面注意:
 
  A、满足电压降额要求;
 
  B、满足电流降额要求;
 
  C、满足温度降额要求
  测试方法:
 
  A、测试功率半导体器件在最恶劣条件下的Vds电压波形,确定最高电压和最大尖锋电压。由于Vds的电压比较高,而且最大的电压尖锋的频率能够达到30-40MHz,故一般的测试时,电压尖锋小于300V的,可采用一般的示波器原配探头(一般额定电压为300,带宽为100M或50M,测试的波形不会失真),当电压尖锋大于300V时,测试以高压无源探头的测试结果为准(带宽为100M),测试的波形一般也不会失真。对于有源高压探头,因为带宽较窄,一般为20MHz,容易失真,不建议使用。
 
  对于电压应力的测试,主要测试在动态情况下的电压应力(因为稳态情况下的电压应力较小),具体的测试条件如下:
 
  (1)输入电压为最高电压,分别测试输出空载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流(输出电压为50V左右)、空载到深度限流(输出电压小于40V),(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,Tr和Tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器件的电压应力。改变输入电压,在最低输入电压和额定输入电压下重新以上的测试。记录测试的最大应力,记录超标的电压波形。
 
  (2)输入电压在最大电压和最下电压之间跳变(跳变时间为20ms)分别测试输出空载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流(输出电压为50V左右)、空载到深度限流(输出电压小于40V),(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,Tr和Tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器件的电压应力。
 
  (3)模拟系统上运行的情况测试下,在系统上,当模块处于浮充状态,监控使模块变为均充,这时由于模块电压上升速度不一致,导致电压上升较快的模块瞬间承受过高的功率,同时模块又没法短路回缩(电压高于短路回缩点),这是模块的应力比较大,肯可能会导致器件应力超标。具体的模拟方法:如测试25A(或50A模块)时,用100A的模块和25A模块(或50A模块)并联,然后带100A的负载,调节100A模块的输出电压为43A,25A(或50A)模块的电压为42V,这时25A(或50A)模块没法带载输出,突然调节25A(或50A)模块的电压为58V,这时25A(或50A)模块电压上升,从而瞬时带100A的负载,测试这时的管子电压应力。
 
  对于100A模块,可以采用机柜进行模拟以上的现象,主要是让模块子瞬间带很大的负载而又不让模块回缩,测试这时的电压应力。具体可以根据实际的使用电路分析和测试分别模块的最大电压应力。
 
  B、电流应力测试
 
  测试功率器件载最恶劣条件下的Ids电流波形,确定最高工作电流和最大尖锋电流,具体的测试条件如下:
 
  (1)输入电压最低电压,输出电压为最大,分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流(输出电压为50V左右)、空载到深度限流(输出电压小于40V),(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,Tr和Tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器件的电流应力。
 
  (2)输入电压载最大电压和最小电压之间跳变(跳变时间为201ms),分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流(输出电压为50V左右)、空载到深度限流(输出电压小于40V),(所有的负载跳变条件为:跳变时间5ms,Tr和Tf为1A对应20us),空载到短路情况下,器件的电流应力。
 
  具体可根据实际使用电路分析和测试,分别求出使用的最大额定电流。
 
  C、温度应力
 
  分别测试功率器件的最高温升,温升应该满足降额要求。测试最高温度下器件的壳温是最直接的判据;作为替代方式可以测试常温下的温升ΔT,则器件的最高温升为:
 
  Tcasemax = Tenvmax +ΔT
 
  Tjmax = Tcasemax + P*Rth
 
  Tcasemax:最高壳温;Tenvmax:最高环境温度;Tjmax:最高结温;P:器件的功耗;Rth:从结到壳的热阻
 
  测试时,温度测试必须在最高的环境温度下测试。
 
  测试的条件为:输入温最低的输入电压,输出为最大功率(最高的输出电压,额定的输出电流)用多点温度测试仪测试各个功率器件的温升,同时打印温度曲线,直到温度曲线为平滑曲线为止(即温度已达到稳定)。
 
  同时必须测试风扇损坏时,在最恶劣情况下的温度应力,也必须满足降额要求。
 
  判断标准:
 
  (1)对于电压应力,在各种条件下,满足测试的最大Vds小于器件的额定工作电压,合格;如果测试的最大Vds大于器件的额定工作电压,项目组能够出具体器件认证器件合格的《器件超额使用报告》,合格,否则不合格。
 
  (2)对于电流应力,在各种条件下,满足测试的最大电流小于器件的额定工作电流,合格;如果测试的最大电流大于器件的额定工作电流,项目组能够出具体器件认证器件合格的《器件超额使用报告》,合格,否则不合格。
 
  (3)对于温度应力,必须有15oC的降额,也就是说,在最高的环境温度下测试,器件的表面温度必须小于(器件的额定结温-15oC-P*Rth),一般P*Rth取15oC,符合上述说明,合格;否则不合格。
[1] [2] [3]
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

推荐阅读

编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0817/article_12776.html
[发表评论]
[加入收藏]
[打印本页]
[关闭窗口]
[返回顶部]
[RSS订阅]
小广播
每日新闻
最热点击
本周热门资源推荐
EEWORLD独家
论坛精华
精选博文