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来自 公司产品 2020-02-19 03:34 的文章
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电源模块白盒测试方法

  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。

  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;

  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;

  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。

  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)。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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,w简历模块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、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,测试的波形不会失线V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,w简历模块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。

  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。

  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T,则器件的最高温升为:

  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。

  (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。

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