博计电源供应器的功能及保护测试

功能測試

保護動作測試

過電壓保護(OVP) 

1.1.輸出電壓調整

於製造交換式電源供應器時，第一個測試步驟為將輸出電壓調整至規格範圍內。此步驟完成後才能確保後繼的規格能夠符合。通常，做輸出電壓調整時，將輸入交流電壓設定為正常值(115Vac或230Vac)，並且將輸出電流設定為正常值或滿載電流，然後以數位電壓錶測量電源供應器的輸出電壓值並調整其電位器(VR)直到電壓讀值位於要求之範圍內。

1.2.電源調整率

電源調整率的定義為電源供應器於輸入電壓變化時提供其穩定輸出電壓的能力。為精確測量電源調整率，需要下列之設備：

D.連接至待測物輸出的可變負載。 通常測試設備之連接如下圖所示

測試步驟如下，於待測電源供應器以正常輸入電壓及負載狀況下熱機穩定後，分別於Min(低)，Normal(通常)，和Max(高)輸入電壓下測量並記錄其輸出電壓值。電源調整率通常以一正常之固定負載 (Nominal Load)下，由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差率(deviation)的百分比，如下列公式所示：

電源調整率亦可用下列方式表示之：於輸入電壓變化下，其輸出電壓之偏差量須於規定之上下限範圍內。

1.3.負載調整率

負載調整率的定義為電源供應器於輸出負載電流變化時，提供其穩定輸出電壓的能力。

所需的設備和連接與電源調整率相似，不同的是需要精密的電流錶與待測電源供應器的輸出串聯。如下圖所示：

測試步驟如下，於待測電源供應器以正常輸入電壓及負載狀況下熱機穩定後，測量正常負載下之輸出電壓值，再分別於低(Min)、高(Max)負載下，測量並記錄其輸出電壓值(分別為Vmax與Vmin)，負載調整率通常以正常之固定輸入電壓下，由負載電流變化所造成其輸出電壓偏差率的百分比，如下列公式所示：

1.5.輸出雜訊(PARD)

輸出雜訊(PARD)係指於輸入電壓與輸出負載電流均不變的情況下，其平均直流輸出電壓上的週期性與隨機性偏差量的電壓值。通常以 mVp-p峰對峰值電壓來表示，又一般的交換式電源供應器的規格均以輸出直流輸出電壓的1％以內為輸出雜訊之規格，其頻寬為 20Hz到 20MHZ。例如5V輸出，其輸出雜訊要求為50mV以內。輸出雜訊是表示在經過穩壓及濾波後的直流輸出電壓上所有不需要的交流及雜訊部份。

在測量輸出雜訊時，電子負載必須具備較待測電源供應器為低的 PARD值，同時測量電路必須有良好的隔離處理及阻抗匹配，為避免導線上產生不必要的振鈴和駐波。一般都採用雙同軸電纜並以 50Ω 於其端點上。 博計的 3310 / 3320 系列與3600A之電子負載具備低 PARD值，又 4030 雜訊電錶 3600A均可一次測量4輸出之雜訊值。

1.6.輸入功率與效率

1.6.1.電源供應器的輸入功率之定義為以下之公式

即為對一週期內其輸入電壓與電流乘積之積分值，需注意的是 而是其中P.F.為功率因素 (Power Factor)，通常電源供應器的功率因素在 0.6～0.7左右，而大功率之電源供應器具備功率因素校正器者，其功率因素通常大於0.95，當輸入電流波形與電壓波形*相同時，功率因素為1，並依其不相同之程度，其功率因素為1～0之間。

1.6.2.電源供應器的效率之定義為：

即為輸出直流功率之總和與輸入功率之比值。通常 PC 用電源供應器之效率為60%～70%左右。效率提供對電源供應器正確工作的驗証，若效率超過規定範圍，即表示設計或零件材料上有問題出現，效率太低時，會導致散熱增加而影響其使用壽命。 

1.7.動態負載或暫態負載 

一個定電壓輸出的電源供應器，於設計中具備回授控制迴路，能夠將其輸出電壓連繼不斷地維持穩定的輸出電壓。由於實際上回授控制迴路有一定的頻寬，因此限制了電源供應器對負載電流變化時的反應。若控制迴路輸入與輸出之相移於增益(UNITY GAIN)為1時超180度時電源供應器便會呈現不穩定、失控及振盪之現象。實際工作時的負載電流也是動態變化的而不是始終維持不變 (例如硬碟、軟碟、CPU或RAM動作等)，因此動態負載測試對電源供應器而言是極為重要的。電子負載可用來模擬電源供應器實際工作時最惡劣的負載情況，如負載電流迅速上升、下降之斜率、週期等，若電源供應器在惡列負載狀況下，仍能夠維持穩定的輸出電壓不產上過高(OVERSHOOT)或過低(UNDERSHOOT)情形則通過此項測試。

博計的3310系列電子負載能夠模擬各種高/低負載週期，上升/下降電流斜率及高 /低負載電流，能夠測試出電源供應器對動態負載下的反應能力。

電源供應器的電源良好時間為從輸出電壓穩定時到 PGS 信號由 "0" 變為"1" 的時間，一般值為 100ms 到 2000ms 之間，電源供應器的電源失效時間為從 PGS 信號由"1" 變為 "0" 時到輸出電壓低於穩壓範圍的時間，一般值為1ms以上。博計的3600A可直接測量 POWER GOOD 及 POWER FAIL 的時間。

博計的3600A具備測試啟動時間與保持時間之能力。並可設定上下限範圍，做檢測時，能判別合格與否。

2. 保護測試

2.1.過電壓保護(OVP)測試

當電源供應器的輸出電壓超過其最大的限定電壓時，會將其輸出能力關閉SHUTDOWN，稱為過電壓保護。 

博計的3600A配合選用配備5030時，可直接對電源供應器模擬OVP發生狀況，進而測試電源供應器的反應是為將其輸出關閉，同時可設定上下限範圍，於檢測時，能判別合格與否。

2.2.過電流保護OCP測試

當電源供應器的輸出電流超過額定時，則電源供應器應該限制其輸出電流或關閉其輸出，以避免負載電流過大而損壞。又若電源供應器之內部零件損壞而造成較正常大的負載電流時，則電源供應器也應該關閉其輸出，以避免損壞。過電流保護測試是驗証當上述任一種狀況發生時電源供應器能否正確地反應。博計的 3600A能夠模擬並測試電源供應器之輸出過電流狀況，測試時，負載電流能夠預先設定的負載電流值開始上升，直到電源供應器的輸出電壓低於所設定的臨界電壓值為止。

2.3.短路保護測試

當電源供應器的輸出短路時，則電源供應器應該限制其輸出電流或官關閉其輸出，以避免損壞，短路保護測試是驗証當輸出短路時，電源供應器能否正確地反應。

博計的3600A及3310/3320系列電子負載均有短路測試鍵可模擬短路負載，可以直接測量其短路時之輸出電壓及電流。