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开关电源的测试和指标

发布时间:2022-01-02 16:41 来源:颂扬电气
摘要:对于工作中的开关电源,设备负载和需求在不同时间之间可能会大幅度变化。即使是商用开关电源也必须能够承受突然出现的远远超过平均工作电流的峰值电流。设计电源的工程师或使
对于工作中的开关电源,设备负载和需求在不同时间之间可能会大幅度变化。即使是商用开关电源也必须能够承受突然出现的远远超过平均工作电流的峰值电流。设计电源的工程师或使用电源的系统需要了解电源在各种条件下的工作状态,并需要对开关电源进行详尽的测试和验证,例如电源输入电能质量的测试,输入波动对输出影响的测试,负载变动对输出影响的测试,此外整体能效的测试和评估都是非常必要的。

 
开关电源的测试参数主要包括输入参数、输出参数和能效参数的测试。
 
输入参数
开关电源的输入参数包括了以下的主要指标:
输入电压:开关电源输入的电压幅值;
输入电流:开关电源输入的电流幅值;
输入功率:开关电源输入的功率值;
输入频率:开关电源输入的电压频率;
输入电流谐波电压谐波;
谐波畸变:交流量中谐波含量的均方根值与基波分量之百分比。

输出参数
开关电源的输出参数包括了以下的主要指标:
 
1.反映输入电压对输出电压影响的指标
 
输入电压影响输出电压的几个指标形式:
绝对稳压系数 S=△Uo/Uo / △Ui/Ui;
电网调整率: 输入电网电压由额定值变化+-10%时,稳压电源输出电压的相对变化量△Uo/Uo ,有时也以绝对值表示;
电压稳定度:负载电流保持为额定范围内的任何值,输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化△Uo/Uo(百分值),称为稳压器的电压稳定度。
 
2.反映输入电压对输出电流影响的指标
 
输入电压影响输出电流的几个指标形式:
绝对稳压系数 S=△Io/Io / △Ui/Ui;
电网调整率: 输入电网电压由额定值变化+-10%时,稳压电源输出电压的相对变化量△ Io/Io ,有时也以绝对值表示;
电流稳定度:负载电流保持为额定范围内的任何值,输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电流相对变化△ Io/Io (百分值),称为稳压器的电流稳定度。
 
3.反映负载对输出电压影响的指标
 
负载对输出电压影响的几种指标形式:
负载调整率(也称电流调整率)
在额定电网电压下,负载电流从零变化到最大时,输出电压的最大相对变化量△Uo/Uo ,常用百分数表示,有时也用绝对变化量表示。
在额定电网电压下,额定负载、空载或者最小负载时,输出电流的最大相对变化量△ Io/Io ,常用百分数表示,有时也用绝对变化量表示。
 
4.纹波电压
 
在额定输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。
 
纹波系数Y(%);
 
在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比,即y=Urms/Uo×100%
 
噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的0.5%以下;噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的2%以下 。
 
5.响应时间
 
响应时间是指负载电流突然变化时,稳压器的输出电压从开始变化到达新的稳定值的一段调整时间。
 
在直流稳压器中,则是用在矩形波负载电流时的输出电压波形来表示这个特性,称为过度特性。
 
6.失真:
 
这是交流稳压器特有的。是指输出波形不是正弦波形,产生波形畸变,称为畸变。
输出波形畸变主要是因为信号中存在谐波。
谐波会对连接到电源线路上的设备造成影响。
7.温度漂移和温度系数
 
温度漂移:环境温度的变化影响元器件的参数的变化,从而引起稳压器输出电压变化。常用温度系数表示温度漂移的大小。
绝对温度系数:温度变化1摄氏度引起输出电压值的变化△UoT,单位是V/℃或mV/℃。
相对温度系数:温度变化1摄氏度引起输出电压相对变化△UoT/Uo,单位是V/℃。
只在精度较高的稳压器中,才有温度系数和温漂两项指标。
8.漂移
 
稳压器在输入电压、负载电流和环境温度保持一定的情况下,元件参数的稳定性也会造成输出电压的变化,慢变化叫漂移,快变化叫噪声,介于两者之间叫起伏。
 
表示漂移的方法有两种:
 
在指定的时间内输出电压值的变化△Uot;
在指定时间内输出电压的相对变化△Uot/Uo;
考察漂移的时间可以定为1分钟、10分钟、1小时、8小时或更长。
能效指标
开关电源的能效指标是其很重要的一类测试指标,是开关电源的市场准入的必要条件。能效指标包括以下的指标:
 
效率
 
Po为输出功率,Pi为输入功率
多路输出功率值为各路输出的总功率
效率为输出功率和输入功率的比值:η = Po/Pi
功率因素:在交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即λ=P/S。
 
待机功耗:电源输入端连接到电网上,输出端不连接负载不消耗功率状态下的输入有功功率。
 
针对不同应用的开关电源,需要符合一定的能效标准。能效标准即能源利用效率标准,是对用能产品的能源利用效率水平或在一定时间内能源消耗水平进行规定的标准。能效标准具有较高的社会和经济效益。目前的能效标准主要包括:

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