电源设计的10阶段测试小贴士

电源是所有电子设备和电气设备背后的动力设备。它们分成许多品类，可以适应其供电的所有系统。业内正争相转向更小、更绿色、更便宜的电源设计。更高的效率、更高的功率密度、产品开发周期、标准要求和缩减成本等因素正同时给设计和设计人员带来深刻影响。

设计电源是一个复杂的过程，涉及到多个步骤。我们简单将电源设计工作流程分为10个阶段，提供每个阶段的测试小贴士。希望我们这份电源设计全攻略对您有所裨益，让您的测试更高效，让您的生活更轻松。

传统上，元器件制造商详细的产品技术资料会为设计人员设计良好的电源提供所有必需的工作特点，可以严格地单纯依赖产品技术资料中的参数选择元器件。但是，新设计日益严格的要求可能需要设计人员在标准产品技术资料的参数之外分析元器件特性。

1. 如果想测量开态特点小的差异，如栅极门限电压(VTH)、增益(gM)和开点电阻(RDSON)，可以使用能够驱动几十安培的仪器，生成可测量的电压。同样，对低电流闭态测量，如泄漏电流(IDSS)，可以使用能够提供高电压的仪器，生成可测量的电压。

2. 对击穿电压(BVDSS)，您提供的电压需要是器件工作电压的几倍。

3. 在简单的2端子器件或复杂的3~4端子晶体管上，使用能够测试整个器件DC工作电压范围的电容测量系统，来测量器件电容相对于电压的关系(CISS, COSS, CRSS)。传统LCR仪表能够告诉您电容，但不是整个工作电压。

设计周期中的下一个阶段是原型制作。第一台原型容易发生各种故障模式，会出现许多问题，如电路板布线、焊点、元件贴装和寄生电流、等等，必需非常审慎地处理这些问题。

1. 使用DC电源，同时显示编程设置和实际测得的输出，迅速指明DC阶段是否吸收过多的电流。否则在电源和被测器件之间连接一个DMM，密切监测耗电量。

2. 在需要为被测系统提供精密电压时，使用4线远程传感台式电源，消除台式电源和被测系统之间任何电压下跌的影响。

在检查所有低压电路后，可以启动高压电路。在这个阶段，原型会第一次遇到高电压。

1. 如果想使用钳夹电流探头测量没有负载的系统吸收的低AC输入电流，可以提升探头看到的电流。让线路导体多次循环通过钳夹。一定要把电流读数除以循环次数！

2. 使用拥有连续记录功能的功率分析仪，记录启动电流。如果在启动过程中发灾难性故障，至少可以获得一些数据，以调查可能的原因。

这个阶段检查控制逻辑，这可能是设计中最重要、也是最复杂的部分，必须测试补偿、电压、定时和频响是否正确。

1. 监测输入和输出电压以及反馈或控制信号，检验环路响应(如临界阻尼)在输入电压和输出负载变化过程中是否符合预期。

2. 监测输入和输出电压和电流以及控制信号，检验电路操作，如软启动、短路保护、关断和过流保护。

在已经检验了高压电路、低压电路和控制逻辑后，现在要检查功率阶段的开关特点。

1. 使用拥有相应额定电压的差分探头，安全地测量非参考地电平的信号。不要浮动示波器，这样很危险。

2. 如果很难测量浮动栅极信号，可以探测栅极驱动器的输入，检验顶部FET和底部FET的空转时间。

3. 测量最小电压转换速率点上的电流，使串扰达到最小。

经过电源开关和磁性器件的开关损耗和传导损耗是导致系统整体损耗的主要因素。必需使这些损耗达到最小，特别是现代高效设计。

1. 为测量开关损耗，可以使用高分辨率示波器，一定要校正电压探头和电流探头时延。使用滤波和平均功能，在设定的时间周期内获得准确的结果。

2. 如果想在示波器上测量开关损耗，可以把电压乘以电流，取启动或关闭期间得到的功率波形的中间值。如果有功率分析功能，这个程序会更简便、可重复性更强。

下一步是查看设计是否满足技术数据，如工频和负载调节、纹波、噪声、短路保护、瞬态响应和效率。

1. 如果想测量低电平电压，如纹波，应使探头衰减达到最小(可能时1X或2X)，以便示波器测量时获得最佳信噪比。

2. 线性或负载调节测试中不要依赖AC电源或电子负载读数。在电源端子上直接使用精密仪器，提高测量精度，使输入和输出电缆的下跌达到最小。

3. 在测量高频噪声和纹波时使用低电感接地弹簧探头适配器或类似的附件。标准探头地线会变成天线，从荧光灯和其他来源中捡拾环境噪声，在读数中产生明显误差。

祝贺您，您的第一台原型启动并运行了！现在需要检查设计是否满足本地电源线标准。

1. 不用再等待，您可以使用经济的预一致性测试解决方案，测试是否满足CE标志、能源之星、IEC待机和谐波标准。这可以避免设计后期耗费大量的时间和麻烦。应提前经常进行预一致性测试。

2. 在测量低的和失真的待机功率时，应复核连接。线序不正确会导致明显误差。确认一直连接电流并联装置的源端电压表通道，从而不会测量经过电压表阻抗的电流。

由于测试难度和费用，在早期设计阶段通常会忽视EMI和RFI测试，随着交期越来越紧迫，这会导致意外问题和项目延迟。

1. 使用经济型EMI预一致性测试解决方案，在原型阶段提前执行EMC和RFI一致性测试，可以在长期内节约时间和资金。

2. 使用近场探头及混合域示波器或频谱分析仪，查找和定位RF来源。

您已经全面测试了第一台原型，现在转入过载环节，确定怎样进行改进。

1. 使用拥有通用输入额定值的AC电源及经过IEC测试认证的AC电源。这有助于确保产品通过一致性测试。

2. 在电源输入和输出上使用功率分析仪，测量所有AC输入参数，如功率因数、波峰因数、谐波和峰值电流及系统效率。

 

　　审核编辑：汤梓红