与非网|电源如何长时间稳定运行？
通常我们将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 。
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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 。
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图 2 开关电源电路拓扑图
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 。
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【与非网|电源如何长时间稳定运行？】
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 。
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图 4 效率曲线图
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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 。
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 。
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图 7 冲击电流测试
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 。
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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 。
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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 。
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图 10 元件温升测试
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 。
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