全方位解读开关电源的测试：极限测试、可靠性测试、白盒测试、常规测试

lilino

一、极限测试
9 N* V# A+ g' s" P    1．模块输出电流极限测试
. Q) w7 ?) e/ B" W: h& v& v5 v    模块输出电流极限测试是测试模块在输出限流点放开（PFC的过流保护也要放开）之后所能输出的电流，测试的目的是为了验证模块的限流点设计是否适当，模块的器件选择是否合适。如果模块的输入电流极限值偏小，表明模块的输出电流量不够；如果模块的输出电流极限值设计过大，表明模块的输出电流裕量过高，模块的成本还可以降低。
    测试方法：
# y3 C# i5 a1 Q- O    将模块的输出限流点放开，按额定输出电流的5%逐步增加模块的输出电流，每个电流值保持10分钟，直至模块损坏（或输出熔断丝断），记录模块损坏时的输出电流值即为模块的输出电流极限值。为了防止在测试过程中模块出现积热损坏，每一个测试点测试完成之后，须将模块冷却到测试前的冷机状态。测试的电流极限值为模块额定电流的120％（也就是说，超过120％以后，无需进行测试）。
# F6 w: g* t$ C+ k. E+ j* M- G% Q, q  U% s    判定标准：
4 O- X1 {/ s( R. U    模块的电流极限必须满足110％，合格，同时测试结果作为模块设计的依据（参考数据）。否则不合格。
- a) Z3 B+ d. {5 j; C    2.静态高压输入
% @# l) p; {$ ?- U    测试说明：
) Z0 G; K2 Q3 l$ f: U- U    在静态高压时，PFC电路实现了过压保护，此测试主要是评估电源模块在静态高压情况下的可靠性。
    测试方法：
    A、按规格书要求将模块输入电压调整为静态耐压点，运行1小时。
    B、从静态耐压点开始，以10V/10min的速率向上调高输入电压，直至模块损坏，记录模块损坏时的输入电压值即为模块的静态极限输入电压。记录器件损坏情况，分析原因。
" Z  |# H0 R7 j+ ?. H7 x& c+ j# u    判定标准：
& b% n0 G0 p- F2 `    在上述A情况下，电源模块不出现损坏或其他不正常现象，合格；否则不合格。在B类条件下，记录模块的静态输入电压，作为模块的资料参考，在B类条件下测试的结果只作为参考，不作为判断是否合格的标准。
& D# S2 j4 F( B- V% R" N    3 温升极限测试
' `) Q7 U/ d% W8 M0 d1 F    测试说明：
    温升极限测试是指在于模块过温保护失效的情况下，使模块损坏的环境温度，测试的目的在于考察模块所能承受的环境温度，从而为模块的设计提供参考。
    测试方法：
    将模块的温度保护装置去掉，然后将模块置于温箱中，模块的输入电压为电压，输出为功率点，监测模块的温度保护继电器处的温度，从模块的环境温度开始，以5oC/30min的速度逐渐升高环境温度，直到模块损坏为止。
3 P, A- d3 p$ |( z' O0 c8 A    记录内容：
1 Z6 }; v+ c+ T% I2 t" k2 k    记录模块损坏时，内部各个关键器件的温升，分析故障点；记录温度极的损坏情况（运行时间、温度、损坏器件等详细情况），作为资料参考。
    判定标准：
. d4 z+ q+ V9 t8 k' S1 ]3 B    规格书定义的工作温度上限，电源模块屏蔽过温保护，长时间满载工作模块不损坏，合格；否则不合格。
    此项测试结果可以作为模设计的参考，判定的标准是看模块损坏时的温度与模块继电器把保护处的温度（或软件保护点）的距离，如果两者相差为负，则表示温度继电器保护功能（或软件保护功能）没有作用，如果两者相差在6～10oC，则表示模块的热裕量太小，如果两者相差大于40度，则表示裕量太大。
    4 EFT抗扰性测试
# n7 E! W' l3 H+ q    测试说明：
    测试电源所能承受的EFT抗扰性指标，以确认其裕量。测试产品在抵抗由于如高频炉等设备产生的电网EFT发生的累积失效的能力。
- O$ r3 x$ `2 r* R6 v+ ?    测试方法：
+ ^- x! P  O- |$ C0 r" N    A、将EFT可抗扰性开路电压设为规定等级电压+500V，进行冲击抗扰性测试。
8 R# l, {4 d. {- I& \    B、以500V为一步进电压等级，重复A步骤，每一电压等级试验按照标准的EFT测试方法进行测试，记录电源性能劣化及损坏的试验等级电压值（试验电压为EFT抗扰性设备电压）。
1 i' K  T3 o; [    C、确认电源损坏部位，分析原因。
% ~- |4 m+ s" Y* t3 [    判定标准：
4 Q& }+ v/ I# q; k3 L7 p+ @: F! a    EFT极限值大于规格书要求的5％，合格；否则不合格。
    5 温度冲击强化试验
9 ?/ i& Y5 Z" N& O; e    测试说明：
    验证产品在存储和运输过程中所能承受的高低温冲击极限。
4 Z( t3 |* _: m5 F- p) d    （1）试验前按照有关规范进行电气性能和机械性能（外观和内部结构）检查，确保受试验样品在进行温度冲击试验前的电气性能和机械性能正常。
    （2）试验过程中样品不通电，不进行功能监测。
+ Q8 v8 O4 g* X, b    （3）试验结束后通过目测等手段检查机械性能（外观和内部结构）是否正常，同时按《通信电源模块基本性能测试规范》对电气性能进行测试应满足要求。
    测试方法：
. {' ?- y- h8 ^; @; E. u* C    温度强化冲击试验的方法见下图：
    HT：高温箱温度，取80度
0 Q( p; {: v0 I+ O. F' f    LT低温箱温度，取－45度
7 K2 c; o0 d: o: J    Ncyc：循环次数，取20T
& K6 D$ Y6 ]% u0 M. Q1 C: V    Dt：样品在保温段的停留时间，取45～60min
    Ct：高低温之间的切换时间（由冲击箱决定，不用选择）
    附表——温度冲击强化试验条件：
    样品种类 高温箱温度HT 低温箱温度LT 保温时间Dt 转换时间Ct 循环次数Ncyc
& d! V+ u0 B. |  T; V    表贴元件制成板 130 -70 30min ≤5min 50T
6 q9 e5 t( G4 W  U- l+ C- W; u    普通元件制成板 100 -55 30min ≤5min 50T
    整机 80 -45 45～65min ≤5min 20T
! x2 y9 h5 k% z    说明：
7 O+ Q* g1 ^1 a' j; P$ Y    如果制成板上既有表贴元件，又有普通元件，按普通元件的要求执行。?
, H0 H$ c  ^5 H: L    整机保温时间根据样品体积的大小在45～65min之间选择，体积小的短，体积大的长。
    温度冲击测试步骤：
    （1）试验前对受试样品进行机械性能（外观和内部结构）和电气性能检查，保证样品机械性能和电气性能正常。
3 w' H, r: U) t, @    （2）将样品合理的布置于温度冲击箱中，样品和温度箱四壁间应留有足够大的空间，以便于空气流通。
7 C- p, L% O3 V: F' G    （3）按上表选择温度冲击试验条件。
    （4）选定温度冲击试验从高温开始，按起动键起动温度冲击试验。
    （5）试验进行设定的循环次数后自动停止。
( C2 C+ t) J3 j# K- |5 K4 ?    （6）试验结束后将样品从温度冲击箱中取出，在常温小恢复直至样品温度达到稳定。
    （7）观察试验后的样品有无机械损伤（如表面翘曲、破裂、元器件松动、脱落等）并检查电气性能有无异常。
7 ^. l( w" g: ^4 ~& K1 e: B6 O    （8）如果样品发生上述的机械损伤或电气性能指标不符合相关规范，即认为样品也损坏，详细填写试验记录表。
4 a+ `0 a9 {& l8 [    （9）对试验暴露的薄弱环节进行分析，提出改进措施。
    （10）对样品进行修复或改进，如没有出现损伤，应增加温度冲击量等级，取上表温度冲击试验条件中普通元件制成板等级或表贴元件制成板等级继续试验，直至样品损坏。
    判定标准：
    样机外观，机械性能和电气性能都正常，合格；否则不合格。
    6 低温步进试验
    测试说明：
    验证样品正常工作温度下限和产品损坏温度下限。
    （1）试验前对受试样品进行机械性能（外观和内部结构）和电气性能检查，确保样品在进行试验前的机械性能和电气性能正常。
    （2）试验过程中在保温一段时间（约15min）后通电进行功能监测。
    （3）试验结束后进行通过目测等手段检查机械性能（外观和内部结构）是否正常，同时按《通信电源模块基本性能测试规范》对电气性能进行测试应满足要求。
: y8 ]1 N2 u5 E    测试方法：
- L) s6 X1 X: k    低温步进试验方法见下图：
  B2 s  ]3 z4 `, e' W$ k3 s8 z- Y, R    试验条件：
    根据规格书，选择工作温度，以-10度作为次步进的起点温度，然后每次降低10度，找到低温工作极限后改为5度。
    低温试验步骤：
2 Q# S2 B5 t, v: L2 ?3 Z    （1）试验前对受试样品进行机械性能（外观和内部结构）和电气性能检查，确保样品在进行试验前的机械性能和电气性能正常。
    （2）将样品在无包装，不通电的状态下放置于温箱内，接好输入输出及测量引线，试验样品和温箱四壁之间应有适当的距离，试验样品不得对箱内产生明显的影响。
    （3）将温箱以变化速度降到温度设定值，降温过程中加风扇使温度达到均衡。
: Y( z/ B3 N  `6 I1 m9 X) c. Q    （4）将温箱温度达到设定温度情况后，样品在设定点保温至少15min，模块内部温度和环境温度接近一致，本阶段温箱设定为等待模式。
4 }& L. K! F  i/ I8 \+ p  j    （5）上电，开机，按照规范进行基本性能测试，并监测输出电压波形，并将观察到的现象详细填入记录表。
4 K3 d7 M+ Y/ c1 E    （6）如果功能正常，进行（7）步。如果任何一个监测项目超标或由异常，即认为发生失效，记录失效温度T和失效现象。将温度恢复到常温足够长的时间进行功能监测，如发现功能恢复正常，说明样品没有损坏，T＋10度即为低温工作极限，填写试验中极限温度，进行（7）步；如果将温度恢复到常温足够长的时间，如发现功能不能恢复正常，认为试验的样品已发生损坏，找到样品损坏极限，填写试验中极限温度，即可停止试验，进行（8）步。
    （7）继续降温，重复（3）～（7）步直到找到样品的损坏极限或达到温箱的低温极限。
6 t. ?+ |  ]/ Y* w: |' Z1 m1 K    （8）对样品进行失效模式分析，找到薄弱环节，并提出改进措施。
, s2 r! v$ D- v- Z+ B    （9）改进后的样品进行验证试验，保证改进的有效性。
+ [) V8 Q: W( |+ o$ f8 F' y    （10）用改进后的样品继续进行试验，直到：
  r+ D) ?# P" {    A、达到温箱的低温极限
    B、出现非正常失效
    C、与同类产品比较认为可以终止试验
9 E* G* L9 a5 O9 {    D、继续改进需花费较大的成本，得不偿失
    注：（9）～（10）可根据实际情况确定是否进行。
    判定标准：
    样机外观，机械性能和电气性能都正常，合格；否则不合格。
6 j$ E- Y# h# K. b& h7 h    7 高温步进试验
( d, _' d2 s8 T" w6 G! v; E: B6 e    测试说明：
    验证样品正常工作温度上限和产品损坏温度上限。
* A$ |& Y0 l8 @9 @    1）试验前对受试样品进行机械性能（外观和内部结构）和电气性能检查，确保样品在进行试验前的机械性能和电气性能正常。
    （2）试验过程中在保温一段时间（约15min）后通电进行功能监测。
    （3）试验结束后进行通过目测等手段检查机械性能（外观和内部结构）是否正常，同时按《通信电源模块基本性能测试规范》对电气性能进行测试应满足要求。
    测试方法：
    低温步进试验方法见下图：
* Q# j7 R, a* \- e% |    试验条件：
6 \2 w% m2 \  Y) V) T    根据规格书，选择工作温度，以+10度作为次步进的起点温度，然后每次增加10度，找到高温工作极限后改为5度。
0 g* m/ Z% {2 g' C    低温试验步骤：
    （1）试验前对受试样品进行机械性能（外观和内部结构）和电气性能检查，确保样品在进行试验前的机械性能和电气性能正常。
    （2）将样品在无包装，不通电的状态下放置于温箱内，接好输入输出及测量引线，试验样品和温箱四壁之间应有适当的距离，试验样品不得对箱内产生明显的影响。
& h, r/ E' l' m    （3）将温箱以变化速度升到温度设定值，升温过程中加风扇使温度达到均衡。
    （4）将温箱温度达到设定温度情况后，样品在设定点保温至少15min，模块内部温度和环境温度接近一致，本阶段温箱设定为等待模式。
# y7 m" F9 o9 \7 |) E- j    （5）上电，开机，按照规范进行基本性能测试，并监测输出电压波形，并将观察到的现象详细填入记录表。
    （6）如果功能正常，进行（7）步。如果任何一个监测项目超标或由异常，即认为发生失效，记录失效温度T和失效现象。将温度恢复到常温足够长的时间进行功能监测，如发现功能恢复正常，说明样品没有损坏，T-10度即为高温工作极限，填写试验中极限温度，进行（7）步；如果将温度恢复到常温足够长的时间，如发现功能不能恢复正常，认为试验的样品已发生损坏，找到样品损坏极限，填写试验中极限温度，即可停止试验，进行（8）步。
    （7）继续升温，重复（3）～（7）步直到找到样品的损坏极限或达到温箱的高温极限。
    （8）对样品进行失效模式分析，找到薄弱环节，并提出改进措施。
; y) Y. V: P* k9 B* k7 Z& w    （9）改进后的样品进行验证试验，保证改进的有效性。
    （10）用改进后的样品继续进行试验，直到：
    A、达到温箱的高温极限
    B、出现非正常失效
# ?# d4 r7 o  M& l' q    C、与同类产品比较认为可以终止试验
' P" x" v. q" H6 W. u' n. U    D、继续改进需花费较大的成本，得不偿失
9 e- i+ A% E! X: @/ M( w) u    注：（9）～（10）可根据实际情况确定是否进行。
    判定标准：
  a% L: M4 L5 W1 \, V; Y    样机外观，机械性能和电气性能都正常，合格；否则不合格。
$ L" t! J/ h0 M  o4 h, }    8 绝缘强度极限试验
    测试说明：
9 `& a5 Z0 X2 {1 t    测试样品所能承受的绝缘强度极限，得出极限数据。
    测试方法：
: X* \0 m, g; M: c$ T1 Y( }    在规格书规定的绝缘强度的基础上逐步增加10％（漏电流的要求与规格书一致），得出样品内部绝缘击穿或测试仪无法继续输出高压。每个电压等级需持续测试60s。
9 E: B' K3 @) R! n9 }  M    记录内容：
$ n. U9 I/ z4 E8 ~    绝缘强度的极限值。
" b0 S! j, R% r, K+ u    如由异常，记录一切异常现象。
5 b$ b, E: f8 ~0 ?% k4 f    判定标准：
    样品所能承受的极限值大于规格书的10％，合格；否则不合格。
- k5 V1 J! l/ z1 n. `

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如果模块的输入电流极限值偏小，表明模块的输出电流量不够；如果模块的输出电流极限值设计过大，表明模块的输出电流裕量过高，模块的成本还可以降低。

可靠性测试

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