直充电源的美国UL检测

测试说明：
电源中辅助电源有重要意义，电源模块的正常工作靠辅助电源来保障，辅助电源工作要比主电路要求更可靠，因为即使在输入电压超限的条件下，辅助电源还要正常工作，以实现正常的保护逻辑，而且功率器件的驱动，控制芯片的工作都要靠辅助电源来保障，因此，对辅助电源的要求是：无论在动态的情况下还是在静态的情况下，稳定可靠，输出电压稳定，以满足控制和通讯电路的要求。测试工作中要充分关注辅助电源。
测试方法：
辅助电源要关注以下几个问题：
A、启动电阻设计是否合理，限流电阻（辅助电源的输入与高压直流母线排串联的电阻）设计是否合理；
B、静态的情况下，辅助电源的电压是否在全电压、负载内；
C、大动态的情况下，辅助电源是否正常；
D、启动过程中输出电压是否出现过冲，384X Isence端及驱动波形是否异常；
E、输出电压波形监测；
F、开关管的电应力测试；
G、辅助电源的温度应力测试；
H、芯片的工作主要参数，如工作电压、功耗等。
针对这些问题，需要测试相应项目：
A、启动电阻和限流电阻测试
启动电阻的功率降额满足设计要求，计算功率的公式为：
P＝（Bmax－V1）/R，其中Vmax为辅助电源在各种情况下大的输入电压，V1为辅助电源控制芯片（UC384X）正常工作电压，计算出来的功率不能超过选用的启动电阻的功率，同时启动电阻的温升满足降额要求。在高的环境温度、辅助电源高的输入电压Vmax下，正常工作时，启动电阻的高温度（温度稳定以后）不超过120oC（15oC的降额，135oC-15oC＝120oC），如果在常温下测试，测试温升需要转换到高工作环境温度。
限流电阻的功率也要满足降额的要求，用示波器测试正常情况下，满载开机，满载关机情况下电阻两端的电压波形，通过电压波形，测试出电阻两端的电源有效值，根据有效值计算电阻的功率，要求功率在开机和关机以及正常情况下要满足降额要求。
B、静态的情况下，输出电压范围测试
测试模块输入电压分别为Vinmin，Vinnom，Vinmax和输出Iomin，Ionom、Iomax，输出限流点，输出深度限流状态下的辅助电源每一路输出电压，要求每一路输出电压在每一种情况下都保持稳定，而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求（注意：Vinmin为辅助电源刚刚开始工作的电压，Vinmax为模块输入过压保护后的电压，过压保护和欠压保护以后，模块都能正常工作）。
C、动态的情况下，辅助电源输出电压范围：
用AC SOURCE调节模块的输入电压和输出负载同时跳变（输入电压在高电压和低输入电压之间跳变，跳变时间为50ms，输出从空载到满载跳变，跳变时间为5ms，tr和tf设置为20us对应1A），在这种情况下，测试辅助电源各路输出电压，要求每一路输出电压都能保持稳定，而且能够满足控制回路和通讯回路的可靠工作要求。
D、关键点波形测试：
分别在输入过压点-5V、欠压点＋5V启动时测试输出电压波形，3844 Isence端及开关管驱动波形，监测是否出现输出电压过冲、开关管过流及开关管驱动端波形异常等情况。同时在各种动态的情况下（包括输入动态，输出动态的情况下），各个关键点的波形测试。
E、输出电压纹波测试：
输出额定线形负载情况下，用测试电压纹波的方法测试输出电压波形，其纹波P-P值应小于5％输出电压。
判断标准：
以上测试项目作为检测辅助电源性能的测试。启动电阻温升正常，未出现开关管电流及驱动波形异常，在工作范围内辅助电源电压正常，在异常电压输入范围辅助电源正常（在电源能够实现保护的范围内正常），合格；否则不合格。
2 驱动电路的测试
测试说明：
功率器件的驱动技术是电源可靠性的重要保障，好的驱动方式能够实现有效的开通和关断，率，低的EMI干扰，快速实现功率器件的保护等功能，测试中应对功率管驱动进行测试，为了防止由于探头引起的影响，测试中用应采用差分隔离探头（或采用一般的探头，同时示波器的电源用隔离变压器隔离），并注意以下问题：
A、驱动电路分析；
B、驱动电压；
C、驱动波形；
D、瞬态情况下驱动波形；
F、驱动芯片的电压，如起机过程中的芯片供电电压等。
测试方法：
（1）驱动电路分析
审核驱动电路方式，无论变压器隔离驱动和集成IC驱动，驱动电阻应满足推荐要求，如果采用加速电容或快速关断方式时应评估其作用，负压关断时应确认其影响，一般情况下GS应有稳压管，分析驱动电路，确认电路设计合理性。
（2）驱动电压
目前，公司的大部分的开关管都是使用MOSFET或IGBT，MOSFET和IGBT的驱动都是使用电压方式，高的驱动电压会击穿栅极，测试在空载、半载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流跳变、空载到深度限流跳变（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路及输入电压为低、额定、高，从高电压到低电压跳变（跳变时间为50ms）条件下的驱动波形，要驱动电压低于规定电压，一般峰值应小于20V，同时注意驱动电压要满足饱和驱动。
（3）驱动波形
测试在空载、轻载、半载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流跳变、空载到深度限流跳变（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路及输入电压为低、额定、高，从高电压到低电压跳变（跳变时间为50ms）条件下的驱动波形，波形的上升和下降沿应平滑，且满足效率和EMI要求（上升时间较快，管子的开通损坏小，但是电压尖锋较高，EMI会较大），开通中不应有下跌，关断后不会出现尖冲，死区时间满足设计要求。
对比PWM芯片输出波形和驱动波形，确认驱动波形和PWM输出波形一致。
（4）驱动回路
功率器件（MOSFET和IGBT）驱动电源要求低的阻抗特性，驱动回路面积尽可能小，驱动线尽量短，且驱动回路与功率回路分开。
（5）瞬态状态下的波形
在瞬态条件下，如开关机、输出突加负载、突减负载，由限流态到稳压态的转换，从稳压到限流态的转换，输出短路，短路开机，输出短路放开的情况下驱动正常。由保护到恢复的过程中，驱动正常，波形的上升和下降沿应平滑，开通中不应由下跌，关断后不会出现尖冲，死区时间满足设计要求，驱动波形不应出现振荡现象。
判定标准：
符合测试说明，合格；否则不合格。
（6）主控制芯片供电电压的测试
用示波器测试主要的控制芯片的供电电压，捕捉模块上电过程、关机的过程以及正常工作情况下芯片供电电压的波形，芯片供电电压满足芯片资料的要求，同时好工作在芯片资料推荐的工作电压下，任何情况都不能出现超过芯片工作电压范围的电压芯片供电。
3 功率半导体器件的应力测试
测试说明：
功率半导体器件主要包括：DCDC的主功率管、输出整流二极管、PFC的主功率管、PFC的整流二极管、PFC的夸接二极管等。这些功率半导体器件的正确使用是电源可靠性的重要，为功率器件的合理使用，需要考虑合理的电流、电压降额和结温降额，故测试应在以下几个方面注意：
A、满足电压降额要求；
B、满足电流降额要求；
C、满足温度降额要求
测试方法：
A、测试功率半导体器件在恶劣条件下的Vds电压波形，确定高电压和大尖锋电压。由于Vds的电压比较高，而且大的电压尖锋的频率能够达到30-40MHz，故一般的测试时，电压尖锋小于300V的，可采用一般的示波器原配探头（一般额定电压为300，带宽为100M或50M，测试的波形不会失真），当电压尖锋大于300V时，测试以高压无源探头的测试结果为准（带宽为100M），测试的波形一般也不会失真。对于有源高压探头，因为带宽较窄，一般为20MHz，容易失真，不建议使用。
对于电压应力的测试，主要测试在动态情况下的电压应力（因为稳态情况下的电压应力较小），具体的测试条件如下：
（1）输入电压为高电压，分别测试输出空载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流（输出电压为50V左右）、空载到深度限流（输出电压小于40V），（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路情况下，器件的电压应力。改变输入电压，在低输入电压和额定输入电压下重新以上的测试。记录测试的大应力，记录超标的电压波形。
（2）输入电压在大电压和下电压之间跳变（跳变时间为20ms）分别测试输出空载、满载、限流状态、空载满载跳变、空载到限流（输出电压为50V左右）、空载到深度限流（输出电压小于40V），（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路情况下，器件的电压应力。
（3）模拟系统上运行的情况测试下，在系统上，当模块处于浮充状态，监控使模块变为均充，这时由于模块电压上升速度不一致，导致电压上升较快的模块瞬间承受过高的功率，同时模块又没法短路回缩（电压短路回缩点），这是模块的应力比较大，肯可能会导致器件应力超标。具体的模拟方法：如测试25A（或50A模块）时，用100A的模块和25A模块（或50A模块）并联，然后带100A的负载，调节100A模块的输出电压为43A，25A（或50A）模块的电压为42V，这时25A（或50A）模块没法带载输出，突然调节25A（或50A）模块的电压为58V，这时25A（或50A）模块电压上升，从而瞬时带100A的负载，测试这时的管子电压应力。
对于100A模块，可以采用机柜进行模拟以上的现象，主要是让模块子瞬间带很大的负载而又不让模块回缩，测试这时的电压应力。具体可以根据实际的使用电路分析和测试分别模块的大电压应力。
B、电流应力测试
测试功率器件载恶劣条件下的Ids电流波形，确定高工作电流和大尖锋电流，具体的测试条件如下：
（1）输入电压低电压，输出电压为大，分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流（输出电压为50V左右）、空载到深度限流（输出电压小于40V），（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路情况下，器件的电流应力。
（2）输入电压载大电压和小电压之间跳变（跳变时间为201ms），分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流（输出电压为50V左右）、空载到深度限流（输出电压小于40V），（所有的负载跳变条件为：跳变时间5ms，tr和tf为1A对应20us），空载到短路情况下，器件的电流应力。
具体可根据实际使用电路分析和测试，分别求出使用的大额定电流。
C、温度应力
分别测试功率器件的高温升，温升应该满足降额要求。测试高温度下器件的壳温是直接的判据；作为替代方式可以测试常温下的温升ΔT，则器件的高温升为：
Tcasemax = Tenvmax +ΔT
Tjmax = Tcasemax + P*Rth
Tcasemax：高壳温；Tenvmax：高环境温度；Tjmax：高结温；P：器件的功耗；Rth：从结到壳的热阻
测试时，温度测试在高的环境温度下测试。
测试的条件为：输入温低的输入电压，输出为大功率（高的输出电压，额定的输出电流）用多点温度测试仪测试各个功率器件的温升，同时打印温度曲线，直到温度曲线为平滑曲线为止（即温度已达到稳定）。
同时测试风扇损坏时，在恶劣情况下的温度应力，也满足降额要求。
判断标准：
（1）对于电压应力，在各种条件下，满足测试的大Vds小于器件的额定工作电压，合格；如果测试的大Vds大于器件的额定工作电压，项目组能够出具体器件认证器件合格的《器件超额使用报告》，合格，否则不合格。
（2）对于电流应力，在各种条件下，满足测试的大电流小于器件的额定工作电流，合格；如果测试的大电流大于器件的额定工作电流，项目组能够出具体器件认证器件合格的《器件超额使用报告》，合格，否则不合格。
（3）对于温度应力，有15oC的降额，也就是说，在高的环境温度下测试，器件的表面温度小于（器件的额定结温-15oC－P*Rth），一般P*Rth取15oC，符合上述说明，合格；否则不合格。
4 磁性器件的测试
测试说明：
电路中磁性元件主要在输入共模电感、PFC电感、变压器、滤波电感、输出共模电感、驱动变压器、谐振电感等处使用，起着EMI滤波及能量传递等作用，评价磁性元件应用是否恰当主要关注以下几个方面：
A、是否存在饱和现象
B、温升是否满足要求，磁性温升是因为铁损（涡流损耗、磁滞损耗）和铜损造成。
常用的磁性材料有：铁氧体、坡莫合金、非晶态合金等，根据其特性，分别应用在不同的场合。
正确的设计才能磁性元件应用的合理，由于随温度的变化磁心的特性有较大的变化，因此恶劣的条件下的验证是必要的。
测试方法：
（1）输入和输出共模电感
一般不会存在饱和问题，其主要作用是实现EMI要求，同时有抑制输入的共模串扰的作用，其考虑主要是良好的绝缘，在要求频段内的电感量，分步电容小，温升满足要求。点由EMC测试，温升需要测试，测试常温下大电流（铜耗大）条件下的温升ΔT，以衡量设计的合理性。
（2）PFC电感
PFC电感在功率回路中起能量传递的作用，虽然一般PFC控制芯片具有限流作用，但是电感的饱和降引起严重温升和输入电流波形畸变，因此需测试恶劣条件下的工作情况。
A、测试低电压输入，大功率输出时的PFC电感电流波形，电流波形不会出现非正常的上翘，即不会饱和（动态情况下，不作为磁性器件的要求，但其他器件的降额满足降额）。
B、降输入电压调整为在欠压点+5V（持续时间为200ms）、过压点-5V（持续时间为200ms）之间跳变，输出调整为大线形负载时，测试PFC电感电流波形，电流波形不会出现非正常的上翘，即不会饱和。同时，需要在低输入电压时分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流、空载到深度限流，电感电流的波形，判断是否能够满足要求。
C、在低输入电压，大输出功率情况下，测试常温下的温升ΔT，应满足温升要求。
D、在低输入电压，大输出功率情况下，测试高工作温度下的温升ΔT，与常温比较无太大差异，且磁心温度不会超标。
（3）变压器
随电路拓扑不同，变压器的要求也不同，不考虑集成磁情况，一般双极性变压器（如全桥、半桥、推挽等开关电源变压器），单端正激类变压器，单端反激类变压器类型，且与具体采用的复位技术有关。
变压器的饱和温升问题是值得注意的问题，可以从以下方面考虑：
A、变压器大输入电流（变压器输入电压低，输出功率大）情况下的电流波形不应出现异常的上翘。
B、将输入电压调整为在欠压点+5V（持续时间为50ms）、过压点-5V（持续时间为50ms）之间跳变，输出调整为大线形负载（持续时间为500ms）、空载（持续时间为500ms）之间跳变，测试变压器的电流波形，电流波形不会出现非正常的上翘，激即不会饱和。同时，需要在低输入电压时分别测试输出满载、限流、空载满载跳变、空载到限流、空载到深度限流，电感电流的波形，判断是否能够满足要求。
C、在低输入电压，大输出功率情况下，测试常温下的温升ΔT，应满足温升要求。
D、在低输入电压，大输出功率情况下，测试高工作温度下的温升ΔT，与常温比较无太大差异，且磁心温度不会超标。
（4）输出滤波电感
输出滤波电感工作在直流状态下，电感量的大小影响主电路的工作稳定性和特性。
输出滤波电感要求在恶劣的情况下不出现饱和现象，温升满足要求。
A、电感中流过大电流（电流输出处于限流状态，输出大电流时）情况下的电流波形不应出现异常的上翘。
B、在低输入电压，大输出功率情况下，测试常温下的温升ΔT，应满足温升要求。
D、在低输入电压，大输出功率情况下，测试高工作温度下的温升ΔT，与常温比较无太大差异，且磁心温度不会超标。
判断标准：
（1）测试中电感或变压器中电流在恶劣状况下不会出现饱和；
（2）常温下的磁性元件温升和高工作温度下的温升现象；
（3）换算到高温度及恶劣输出状态下磁性元件及其线包上的表面温度不超过安规的规定。对于绝缘等级A（105度），任何情况下，表面温度不能超过90度；对于绝缘等级B（130度），任何情况下，表面温度不能超过110度；对于绝缘等级F（155度），任何情况下，表面温度不能超过135度；对于绝缘等级H（180度），任何情况下，表面温度不能超过150度。
（4）磁性元件内部的温升不能超过《器件认证降额规范》要求的降额。