长时间工作的电源是否还能稳定运行?

我们以电动摩托车充电器为例，充电器作为电动摩托车四大件(控制器、充电器、电池、电机)之一，是电动摩托车重要的组成部分，也直接影响着电动摩托车安全。劣质充电器可能引起触电、起火甚至是爆炸的严重后果。因此充电器在研发、生产、认证等阶段都会进行严苛的测试认证，图 1为致远电子为其提供的整套测试方案。

图1 测试方案图

充电器的重要电路组成部分就是开关电源，如图2所示。当电源长时间运行时，会发生电压电流不稳定的问题，甚至出现过压、欠压、过载、过热等有可能导致设备损坏的情况。所以需要严格地对电源进行输入、输出、异常工况、开关器件等进行全方位测试，以及为了验证产品稳定性对其进行耐久测试。今天重点介绍两款测试利器给大家——PA功率分析仪与ZDL示波记录仪。

图2 开关电源电路拓扑图

一、测试设备—PA功率分析仪

PA功率分析仪可对电源的输出电压、电流、功率、谐波及转换效率等参数进行准确测量，致远的PA5000H功率分析仪拥有0.05%功率测量精度，5MHz带宽以及丰富的谐波测量功能广泛适用于电源产品的研发与测试。

1. 功率分析仪—电参数测试

功率分析仪关注稳态测试，功率分析仪的可同时测试交流输入，直流输出，对整体能效和电参数进行同步分析，测试输入和输出的电压、电流、测试电压、电流有效值、功率因数、效率、谐波等，如图3所示。

图3 电参数测试

2. 功率分析仪—效率与功率因数测试

功率分析仪测试交流输入功率和直流输出功率，设置电子负载从空载到满载，使用功率分析仪的X-Y的显示模式，可以直接测试到效率和功率因数从空载到满载的曲线图。

图4 效率曲线图

图5 功率因数曲线图

3. 功率分析仪—IEC谐波测试

用电产品会根据IEC61000-3-2和IEC61000-3-11标准进行谐波测试，验证其是否满足标准要求，PA功率分析仪可以测量高达500次谐波，并有多种组合显示方式能同时显示各次谐波含量。

图6 IEC谐波测试

4. PA功率分析仪—冲击电流测试

通常在给负载通电的一瞬间会产生大电流，电流过大会对设备的正常工作造成影响。利用PSA可编程交流电源可模拟输出启动相位在0°、90°和270°时的电压情况，用PA功率分析仪对电子产品的开机冲击电流进行测试。

图7 冲击电流测试

二、测试设备—ZDL示波记录仪

ZDL6000示波记录仪标配8个板卡卡槽，各输入通道之间相互绝缘隔离，为电源用户可省下大量高压差分探头，可以提供电压、电流、温度…等多种输入板卡，通道最多可达128CH，为客户观测波形时序，查找异常信号提供最佳解决方案。

1. 示波记录仪—驱动时序测试

一般测试驱动时序的方法是用示波器加差分探头，测试MOS的Vgs和Vds，使用电流探头测试电感电流，可观察到对应的驱动信号质量和电感电流工作模式，若是用示波记录仪进行测试，则不需要差分探头，测试更加准确，并且更加方便，如图8所示。

图8 驱动时序测试

2. 示波记录仪—异常捕获与耐久测试

异常捕获：电源产品在长时间运行时，不知道会出现什么问题，示波器无法设置触发条件，不容易捕捉到异常，而使用示波记录仪记录波形后可进行回看，有效捕获异常波形;

耐久测试：电源产品需要频繁on/off实验，几千次可能只有一次故障，所以需求记录仪长时间记录下来分析产品的稳定能。

图9 多路同步耐久测试

3. 元件温升测试

设备中关键部位的温度异常会导致设备性能下降甚至损坏。因此温升测试是产品研发过程中必不可少的一项。使用ZDL6000可以灵活组合电压采集卡、16通道卡、温度采集卡等多种板卡同步测量。例如在温升测试中就可以装配100M卡与温度卡，同步测试器件工作电压、电流以及关键部位的温升情况。

图10元件温升测试

三、总结

为了保证电源长时间运行的稳定性，要对电源进行全面测试分析，测试项目将多达几十项，一定要根据测试项目，选择做合适的测试仪器，发挥仪器的最大性能，在电参数、能效、谐波测试方面用功率分析仪，在隔离测试、多通道同步分析、耐久测试、异常捕获方面用示波记录仪。