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发表于:2008-5-17 13:23:23
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硬件工程师必读攻略-如何通过仿真有效提高数模混合设计性(上)

硬件工程师必读攻略-如何通过仿真有效提高数模混合设计性(上)   
 
作者:李宝龙

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前言

一 、数模混合设计的难点

二、提高数模混合电路性能的关键

三、仿真工具在数模混合设计中的应用

四、小结

五、混合信号PCB设计基础问答

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发表于:2008-5-17 10:20:10
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发表于:2008-5-17 10:18:38
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发表于:2008-5-17 9:54:51
标签:如何进行热电偶测量  

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常规测量指南-如何进行热电偶测量

常规测量指南-如何进行热电偶测量
概览
美国国家仪器公司的《常规测量指南》是获取常用传感器和信号测量信息的统一资源入门指导。以下每一个文档讲到相应信号/传感器的工作原理,并且提供如何测量的指导。这些文档的目的是帮助您快速开始测量工作。
温度和热电偶概述
温度是对物体样本中粒子平均动能的测量方式,其标准单位是“度”。温度可以通过不同方法进行测量,测量的成本和精确度也因此各不相同。热电偶就是其中一种常见的测量温度的传感器,因为热电偶相对而言价格便宜而且精确度高,并且其测量范围相对较宽。


每当两个不同的金属接触,接触点聚会产生一个以温度为函数的较低的空载电压,这就是热电效应。这个温差电压就是Seebeck电压,以1821年发现该现象的物理学家Thomas Seebeck命名。该电压相对于温度是非线性的,但是对于小范围内的变化温度可以近似的认为是线性的,或者: (1)
式中,ΔV是电压变化,S是Seebeck系数,而ΔT是温度变化。
热电偶的类型有很多种,并且都根据美国国家标准学会(ANSI)公约规定,由大些字母注明其成分。例如,J型热电偶由一个铁制导体和一个铜镍合金导体构成。热电偶的其他类型包括B,E,K,N,R,S,和T。
如何测量热电偶
背景知识
为了更好地理解如何进行热电偶测量,必须先了解热电偶工作原理。本文档的第一部分将解释热电偶的基本原理,以后部分将陆续讲解如何实现热电偶同仪器之间的连接以及如何进行温度测量。
热电偶Seebeck电压如果直接连到测量系统上连接到测量系统上会产生附加温差电路,因此不能通过简单地同电压表或者其他测量系统连接而进行测量。


图1. J型热电偶
如图1所示,电路中使用J型热电偶对烛火温度进行测量。两个热电偶线路同数据采集设备的铜质接线端子连接。注意该电路中有三个金属连接口——J1,J2和J3。J1是热电偶测量点,产生一个同烛火温度成比例的Seebeck电压。除此之外J2和J3每个都有各自的Seebeck系数,并在数据采集终端都会产生一个同温度成比例的温差电压,称为冷端电压。为了确定J1的电压分量,就需要知道J2和J3接点的温度,并且知道接点电压和温度之间的关系。这样,就可以通过从测量电压中减去J2和J3寄生结电压分量而得到J1接点的电压。
热电偶需要一个特定的温度基准来补偿该冷端产生的误差。最常用规定方法就是使用可直接读取的温度传感器测量得到参考端温度,减去寄生端电压分量。这个处理方法被称为冷端补偿,可以利用某些热电偶的特性来简化计算冷端补偿。
通过使用金属过渡层的热电偶定律以及其他假设条件,我们可知电压数据采集系统的测量只取决于热电偶类型,测量端电压和冷端温度。测量电压同测量导线和冷端J2、J3的电压分量无关。


图2. 金属过渡层热电偶定律
考虑图3中电路。该电路同前文图1中所描述的电路相似,但是在J3接点前插入了一小段铜镍合金导线。所有接点处于同样的温度条件下。假定J3和J4接点温度相同,金属过渡层热电偶定律说明图3中的电路同图1中的电路在电气理论上是相同的。所以,图3电路所测得的任何结果都适用于图1所示电路。
图3. 在等温环境中插入一个附加导线


图3中,J2和J4接点属于同一类型(铜镍合金);因为两者处于等温环境,J2和J4也是同样的温度。因为电路中电流方向缘故,J4端产生一个Seebeck正电压,J2端产生一个Seebeck负电压。因此,接点抵消了相互之间的影响,测量电压的总量就为零。J1和J3接点都是铁—铜镍合金接点。但是他们的温度可能不同,因为他们可能不是在等温环境中。因为他们处于不同温度环境下,J1和J3接点都可以产生Seebeck电压,但是大小不同。为了补偿冷端J3,测量其温度并将其作用电压从热电偶测量中减去。
使用VJx(Ty)符号表示Jx接点在Ty温度时所产生的电压,一般热电偶问题简化成下式:
VMEAS = VJ1(TTC ) + VJ3(Tref ) (2)
式中,VMEAS表示数据采集系统测量得到的电压值,TTC表示J1接点热电偶的温度,Tref表示基准端的温度。
注意到在(2)式中,VJx(Ty)表示的是就某个基准温度而言在Ty温度环境下所产生的电压。只要VJ1和VJ3是与同一个基准温度相关的温度函数,2式就成立。例如,如前文所述的NIST热电偶参照表就是将基准端保持在0摄氏度情况下生成的。
因为J3和J1是同类型的,但是产生相对电压,所以VJ3(Tref ) = -VJ1(Tref )。又因为VJ1是热电偶类型测试状态下产生的电压,所以该电压可以重命名为VTC。因此,2式可以改写成下式:
VMEAS = VTC (TTC ) - VTC (Tref ) (3)
因此,通过测量VMEAS和Tref知道了热电偶电压同温度的关系,就能够确定热电偶测量端的温度。
现有两种实现冷端补偿的技术——硬件补偿和软件补偿。两种技术都需要使用可直接读取传感器得到基准端温度。可直接读取传感器有一个只由测量点温度决定的输入端。半导体传感器,电热调节器和RTD都是常用的测量基准端温度的仪器。
使用硬件补偿,可以将一个可变电压源插入到电路中,撤销寄生温差电压。可变电压源根据环境温度产生一个补偿电压,这样附加到修正电压上用来撤销不需要的温差信号。当这些寄生信号都被去除了,数据采集系统测量的唯一信号就是从热电偶测量端测得的电压。使用硬件补偿的情况下,数据采集系统终端的温度是不相关的,因为其中的寄生性热电偶电压已经被取消了。硬件补偿的主要不足之处在于,每种热电偶必须拥有一个分开的能够附加修正补偿电压的补偿电路,这样就会大大增加电路的成本。通常情况下,硬件补偿在精度上也不及软件补偿。

或者您可以选择使用软件来进行冷端补偿。在使用可直接读取传感器测量得到基准端温度后,软件能够在被测电压上附加一个适合的电压值来消除冷端电压的影响。回忆(3)式中指明被测电压VMEAS等于(热电偶)测量端接点和冷端接点之间的电压差值。
热电偶输出电压是高度非线性的。Seebeck系数会因为一些热电偶的运行温度区域中三个或以上的因素而有所变化。因此,您必须使用多项式来模拟热电偶中电压VS温度曲线或者使用查表法。
连接热电偶到仪器上
此部分以使用 NI cDAQ-9172底板和 NI 9211 C系列热电偶模块为例。相似的程序适用于连接热电偶到不同仪器上(见图4)。
所需设备:
? 用于NI CompactDAQ的 DAQ-9172 八插槽高速USB底板
? NI 9211四通道,14Sa/s,24-位,?80毫伏热电偶输入模块
? J型热电偶

点击看大图
图4. NI CompactDAQ 系统
NI 9211拥有一个10接线点、可分离螺旋式接线柱连接器,提供能支持4个热电偶输入通道的连接。每个通道都分别有连接热电偶正极的接线点,TC+,以及连接到负极的接线点,TC-。NI 9211也有一个通用接线点,COM。通常此端口内部连接到模块的参考地。图5所示为每个通道的接线分配,图6为连线示意图。


图5. 终端分配

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发表于:2008-5-17 9:48:39
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发表于:2008-5-15 15:43:25
标签:何为谐波?  

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何为谐波?

谐波
一、1. 何为谐波?

“谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析

方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。

到了50年代和60年代,由于高压直流输电技术的发展,发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来,由于电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛,谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议,不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。

谐波研究的意义,道德是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低,使电气设备过热、产生振动和噪声,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

2. 谐波抑制

为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题,基本思路有两条:一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波,这对各种谐波源都是适用的;另一条是对电力电子装置本身进行改造,使期不产生谐波,且功率因数可控制为1,这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。

装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。这种方法既可补偿谐波,又可补偿无功功率,而且结构简单,一直被广泛使用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响,易和系统发生并联谐振,导致谐波放大,使LC滤波器过载甚至烧毁。此外,它只能补偿固定频率的谐波,补偿效果也不甚理想。

3. 无功补偿还

人们对有功功率的理解非常容易,而要深刻认识无功功率却并不是轻而易举的。在正弦电路中,无功功率的概念是清楚的,而在含有谐波时,至今尚无获得公认的无功功率定义。但是,对无功功率这一概念的重要性,对无功补偿重要性的认识,却是一致的。无功补偿应包含对基波无功功补偿和对谐波无功功率的补偿。

无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此,粗略地说,为了输送有功功率,就要求送电端和受电端的电压有一相位差,这在相当宽的范围内可以实现;而为了输送无功功率,则要求两端电压有一幅值差,这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数网络元件消耗无功功率,大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然,这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的,通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率,这就是无功补偿。

无功补偿的作用主要有以下几点:

(1) 提高供用电系统及负载的功率因数,降低设备容量,减少功率损耗。

(2) 稳定受电端及电网的电压,提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性,提高输电能力。

(3) 在电气化铁道等三相负载不平衡的场合,通过适当的无功裣可以平衡三相的有功及无功负载。

二、谐波和无功功率的产生

在工业和生活用电负载中,阻感负载占有很大的比例。异步电动机、变压器、荧光灯等都是典型的阻感负载。异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统所提供的无功功率中占有很高的比例。电力系统中的电抗器和架空线等也消耗一些无功功率。阻感负载必须吸收无功功率才能正常工作,这是由其本身的性质所决定的。

电力电子装置等非线性装置也要消耗无功功率,特别是各种相控装置。 如相控整流器、相控交流功率调整电路和周波变流器,在工作时基波电流滞后于电网电压,要消耗大量的无功功率。另外,这些装置也会产生大量的谐波电流,谐波源都是要消耗无功功率的。二极管整流电路的基波电流相位和电网电压相位大致相同,所以基本不消耗基波无功功率。但是它也产生大量的谐波电流,因此也消耗一定的无功功率。

近30年来,电力电子装置的应用日益广泛,也使得电力电子装置成为最大的谐波源。在各种电力电子装置中,整流装置所占的比例最大。目前,常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路,其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。带阻感负载的整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉。直流侧采用电容滤波的二极管整流电路也是严惩的谐波污染源。这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相同,因而基波功率因数接近1。 但其输入电流的谐波分量却很大,给电网造成严重污染,也使得总的功率因数很低。另外,采用相控方式的交流电力调整电路及周波变流器等电力电子装置也会在输入侧产生大量的谐波电流。

三、无功功率的影响和谐波的危害

1.无功功率的影响

(1)无功功率的增加,会导致电流增大和视在功率增加,从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。

。同时,电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。

(2)无功功率的增加,使总电流增大,因而使设备及线路的损耗增加,这是显而易见的。

(3)使线路及变压器的电压降增大,如果是冲击性无功功率负载,还会使电压产生剧烈波动,使供电质量严重降低。

2.谐波的危害

理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现,对公用电网是一种污染,它使用电设备所处的环境恶化,也对周围的能耐电力电子设备广泛应用以前,人们对谐波及其危害就进行过一些研究,并有一定认识,但那时谐波污染还需要严惩没有引起足够的重视。近三四十年来,各种电力电子装置的迅速使得公。用电网的谐波污染日趋严重,由谐波引起的各种故障和事故也不断发生,谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。

(1)谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

(2)谐波影响各种电气设备的正常工作。 谐波对电机的影响除引起附加损耗外,还会产生机械振动、噪声和过电压,使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,以至损坏。

(3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,这就使上述(1)和(2)的危害大大增加,甚至引起严重事故。

(4)谐波会导致继电保护和自动装置的误动作,并会使电气测量仪表计量不准确。

(5)谐波会对邻近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量;重者导致住处丢失,使通信系统无法正常工作。 

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发表于:2008-5-15 15:42:32
标签:IC封装编码规则一网打尽  

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IC封装编码规则一网打尽

 IC封装编码规则一网打尽

1、BGA(ball grid array)
球形触点陈列,表面贴装型封装之一。在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以
代替引脚,在印刷基板的正面装配LSI 芯片,然后用模压树脂或灌封方法进行密封。也称为凸
点陈列载体(PAC)。引脚可超过200,是多引脚LSI 用的一种封装。
封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。例如,引脚中心距为1.5mm 的360 引脚
BGA 仅为31mm 见方;而引脚中心距为0.5mm 的304 引脚QFP 为40mm 见方。而且BGA 不
用担心QFP 那样的引脚变形问题。
该封装是美国Motorola 公司开发的,首先在便携式电话等设备中被采用,今后在美国有可
能在个人计算机中普及。最初,BGA 的引脚(凸点)中心距为1.5mm,引脚数为225。现在也有
一些LSI 厂家正在开发500 引脚的BGA。
BGA 的问题是回流焊后的外观检查。现在尚不清楚是否有效的外观检查方法。有的认为,
由于焊接的中心距较大,连接可以看作是稳定的,只能通过功能检查来处理。
美国Motorola 公司把用模压树脂密封的封装称为OMPAC,而把灌封方法密封的封装称为
GPAC(见OMPAC 和GPAC)。


2、BQFP(quad flat package with bumper)
带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。QFP 封装之一,在封装本体的四个角设置突起(缓冲垫)以
防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。美国半导体厂家主要在微处理器和ASIC 等电路中采用
此封装。引脚中心距0.635mm,引脚数从84 到196 左右(见QFP)。


3、碰焊PGA(butt joint pin grid array)
表面贴装型PGA 的别称(见表面贴装型PGA)。


4、C-(ceramic)
表示陶瓷封装的记号。例如,CDIP 表示的是陶瓷DIP。是在实际中经常使用的记号。


5、Cerdip
用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装,用于ECL RAM,DSP(数字信号处理器)等电路。带有
玻璃窗口的Cerdip 用于紫外线擦除型EPROM 以及内部带有EPROM 的微机电路等。引脚中心
距2.54mm,引脚数从8 到42。在日本,此封装表示为DIP-G(G 即玻璃密封的意思)。


6、Cerquad
表面贴装型封装之一,即用下密封的陶瓷QFP,用于封装DSP 等的逻辑LSI 电路。带有窗
口的Cerquad 用于封装EPROM 电路。散热性比塑料QFP 好,在自然空冷条件下可容许1.5~
2W 的功率。但封装成本比塑料QFP 高3~5 倍。引脚中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、
0.4mm 等多种规格。引脚数从32 到368。


7、CLCC(ceramic leaded chip carrier)
带引脚的陶瓷芯片载体,表面贴装型封装之一,引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形。
带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM 以及带有EPROM 的微机电路等。此封装也称为
QFJ、QFJ-G(见QFJ)。


8、COB(chip on board)
板上芯片封装,是裸芯片贴装技术之一,半导体芯片交接贴装在印刷线路板上,芯片与基
板的电气连接用引线缝合方法实现,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现,并用树脂覆
盖以确保可靠性。虽然COB 是最简单的裸芯片贴装技术,但它的封装密度远不如TAB 和倒片
焊技术。


9、DFP(dual flat package)
双侧引脚扁平封装。是SOP 的别称(见SOP)。以前曾有此称法,现在已基本上不用。


10、DIC(dual in-line ceramic package)
陶瓷DIP(含玻璃密封)的别称(见DIP).


11、DIL(dual in-line)
DIP 的别称(见DIP)。欧洲半导体厂家多用此名称。


12、DIP(dual in-line package)
双列直插式封装。插装型封装之一,引脚从封装两侧引出,封装材料有塑料和陶瓷两种。
DIP 是最普及的插装型封装,应用范围包括标准逻辑IC,存贮器LSI,微机电路等。
引脚中心距2.54mm,引脚数从6 到64。封装宽度通常为15.2mm。有的把宽度为7.52mm
和10.16mm 的封装分别称为skinny DIP 和slim DIP(窄体型DIP)。但多数情况下并不加区分,
只简单地统称为DIP。另外,用低熔点玻璃密封的陶瓷DIP 也称为cerdip(见cerdip)。


13、DSO(dual small out-lint)
双侧引脚小外形封装。SOP 的别称(见SOP)。部分半导体厂家采用此名称。


14、DICP(dual tape carrier package)
双侧引脚带载封装。TCP(带载封装)之一。引脚制作在绝缘带上并从封装两侧引出。由于利
用的是TAB(自动带载焊接)技术,封装外形非常薄。常用于液晶显示驱动LSI,但多数为定制品。
另外,0.5mm 厚的存储器LSI 簿形封装正处于开发阶段。在日本,按照EIAJ(日本电子机械工
业)会标准规定,将DICP 命名为DTP。


15、DIP(dual tape carrier package)
同上。日本电子机械工业会标准对DTCP 的命名(见DTCP)。


16、FP(flat package)
扁平封装。表面贴装型封装之一。QFP 或SOP(见QFP 和SOP)的别称。部分半导体厂家采
用此名称。


17、flip-chip
倒焊芯片。裸芯片封装技术之一,在LSI 芯片的电极区制作好金属凸点,然后把金属凸点
与印刷基板上的电极区进行压焊连接。封装的占有面积基本上与芯片尺寸相同。是所有封装技
术中体积最小、最薄的一种。
但如果基板的热膨胀系数与LSI 芯片不同,就会在接合处产生反应,从而影响连接的可靠
性。因此必须用树脂来加固LSI 芯片,并使用热膨胀系数基本相同的基板材料。


18、FQFP(fine pitch quad flat package)
小引脚中心距QFP。通常指引脚中心距小于0.65mm 的QFP(见QFP)。部分导导体厂家采
用此名称。


19、CPAC(globe top pad array carrier)
美国Motorola 公司对BGA 的别称(见BGA)。


20、CQFP(quad fiat package with guard ring)
带保护环的四侧引脚扁平封装。塑料QFP 之一,引脚用树脂保护环掩蔽,以防止弯曲变形。
在把LSI 组装在印刷基板上之前,从保护环处切断引脚并使其成为海鸥翼状(L 形状)。这种封装
在美国Motorola 公司已批量生产。引脚中心距0.5mm,引脚数最多为208 左右。


21、H-(with heat sink)
表示带散热器的标记。例如,HSOP 表示带散热器的SOP。


22、pin grid array(surface mount type)
表面贴装型PGA。通常PGA 为插装型封装,引脚长约3.4mm。表面贴装型PGA 在封装的
底面有陈列状的引脚,其长度从1.5mm 到2.0mm。贴装采用与印刷基板碰焊的方法,因而也称
为碰焊PGA。因为引脚中心距只有1.27mm,比插装型PGA 小一半,所以封装本体可制作得不
怎么大,而引脚数比插装型多(250~528),是大规模逻辑LSI 用的封装。封装的基材有多层陶
瓷基板和玻璃环氧树脂印刷基数。以多层陶瓷基材制作封装已经实用化。


23、JLCC(J-leaded chip carrier)
J 形引脚芯片载体。指带窗口CLCC 和带窗口的陶瓷QFJ 的别称(见CLCC 和QFJ)。部分半
导体厂家采用的名称。


24、LCC(Leadless chip carrier)
无引脚芯片载体。指陶瓷基板的四个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装。是高
速和高频IC 用封装,也称为陶瓷QFN 或QFN-C(见QFN)。


25、LGA(land grid array)
触点陈列封装。即在底面制作有阵列状态坦电极触点的封装。装配时插入插座即可。现已
实用的有227 触点(1.27mm 中心距)和447 触点(2.54mm 中心距)的陶瓷LGA,应用于高速逻辑
LSI 电路。
LGA 与QFP 相比,能够以比较小的封装容纳更多的输入输出引脚。另外,由于引线的阻抗
小,对于高速LSI 是很适用的。但由于插座制作复杂,成本高,现在基本上不怎么使用。预计
今后对其需求会有所增加。


26、LOC(lead on chip)
芯片上引线封装。LSI 封装技术之一,引线框架的前端处于芯片上方的一种结构,芯片的
中心附近制作有凸焊点,用引线缝合进行电气连接。与原来把引线框架布置在芯片侧面附近的
结构相比,在相同大小的封装中容纳的芯片达1mm 左右宽度。


27、LQFP(low profile quad flat package)
薄型QFP。指封装本体厚度为1.4mm 的QFP,是日本电子机械工业会根据制定的新QFP
外形规格所用的名称。


28、L-QUAD
陶瓷QFP 之一。封装基板用氮化铝,基导热率比氧化铝高7~8 倍,具有较好的散热性。
封装的框架用氧化铝,芯片用灌封法密封,从而抑制了成本。是为逻辑LSI 开发的一种封装,
在自然空冷条件下可容许W3的功率。现已开发出了208 引脚(0.5mm 中心距)和160 引脚(0.65mm
中心距)的LSI 逻辑用封装,并于1993 年10 月开始投入批量生产。


29、MCM(multi-chip module)
多芯片组件。将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装。根据基板材料可分
为MCM-L,MCM-C 和MCM-D 三大类。
MCM-L 是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。布线密度不怎么高,成本较低。
MCM-C 是用厚膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件,与使
用多层陶瓷基板的厚膜混合IC 类似。两者无明显差别。布线密度高于MCM-L。
MCM-D 是用薄膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或Si、Al 作为基板的组件。
布线密谋在三种组件中是最高的,但成本也高。


30、MFP(mini flat package)
小形扁平封装。塑料SOP 或SSOP 的别称(见SOP 和SSOP)。部分半导体厂家采用的名称。


31、MQFP(metric quad flat package)

按照JEDEC(美国联合电子设备委员会)标准对QFP 进行的一种分类。指引脚中心距为
0.65mm、本体厚度为3.8mm~2.0mm 的标准QFP(见QFP)。


32、MQUAD(metal quad)
美国Olin 公司开发的一种QFP 封装。基板与封盖均采用铝材,用粘合剂密封。在自然空冷
条件下可容许2.5W~2.8W 的功率。日本新光电气工业公司于1993 年获得特许开始生产。


33、MSP(mini square package)
QFI 的别称(见QFI),在开发初期多称为MSP。QFI 是日本电子机械工业会规定的名称。


34、OPMAC(over molded pad array carrier)
模压树脂密封凸点陈列载体。美国Motorola 公司对模压树脂密封BGA 采用的名称(见
BGA)。


35、P-(plastic)
表示塑料封装的记号。如PDIP 表示塑料DIP。


36、PAC(pad array carrier)
凸点陈列载体,BGA 的别称(见BGA)。


37、PCLP(printed circuit board leadless package)
印刷电路板无引线封装。日本富士通公司对塑料QFN(塑料LCC)采用的名称(见QFN)。引
脚中心距有0.55mm 和0.4mm 两种规格。目前正处于开发阶段。


38、PFPF(plastic flat package)
塑料扁平封装。塑料QFP 的别称(见QFP)。部分LSI 厂家采用的名称。


39、PGA(pin grid array)
陈列引脚封装。插装型封装之一,其底面的垂直引脚呈陈列状排列。封装基材基本上都采
用多层陶瓷基板。在未专门表示出材料名称的情况下,多数为陶瓷PGA,用于高速大规模逻辑
LSI 电路。成本较高。引脚中心距通常为2.54mm,引脚数从64 到447 左右。
了为降低成本,封装基材可用玻璃环氧树脂印刷基板代替。也有64~256 引脚的塑料PGA。
另外,还有一种引脚中心距为1.27mm 的短引脚表面贴装型PGA(碰焊PGA)。(见表面贴装
型PGA)。

40、piggy back
驮载封装。指配有插座的陶瓷封装,形关与DIP、QFP、QFN 相似。在开发带有微机的设
备时用于评价程序确认操作。例如,将EPROM 插入插座进行调试。这种封装基本上都是定制
品,市场上不怎么流通。


41、PLCC(plastic leaded chip carrier)
带引线的塑料芯片载体。表面贴装型封装之一。引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形,
是塑料制品。美国德克萨斯仪器公司首先在64k 位DRAM 和256kDRAM 中采用,现在已经普
及用于逻辑LSI、DLD(或程逻辑器件)等电路。引脚中心距1.27mm,引脚数从18 到84。
J 形引脚不易变形,比QFP 容易操作,但焊接后的外观检查较为困难。
PLCC 与LCC(也称QFN)相似。以前,两者的区别仅在于前者用塑料,后者用陶瓷。但现
在已经出现用陶瓷制作的J 形引脚封装和用塑料制作的无引脚封装(标记为塑料LCC、PCLP、P
-LCC 等),已经无法分辨。为此,日本电子机械工业会于1988 年决定,把从四侧引出J 形引
脚的封装称为QFJ,把在四侧带有电极凸点的封装称为QFN(见QFJ 和QFN)。


42、P-LCC(plastic teadless chip carrier)(plastic leaded chip currier)
有时候是塑料QFJ 的别称,有时候是QFN(塑料LCC)的别称(见QFJ 和QFN)。部分
LSI 厂家用PLCC 表示带引线封装,用P-LCC 表示无引线封装,以示区别。


43、QFH(quad flat high package)
四侧引脚厚体扁平封装。塑料QFP 的一种,为了防止封装本体断裂,QFP 本体制作得
较厚(见QFP)。部分半导体厂家采用的名称。


44、QFI(quad flat I-leaded packgac)
四侧I 形引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装四个侧面引出,向下呈I 字。
也称为MSP(见MSP)。贴装与印刷基板进行碰焊连接。由于引脚无突出部分,贴装占有面积小
于QFP。
日立制作所为视频模拟IC 开发并使用了这种封装。此外,日本的Motorola 公司的PLL IC
也采用了此种封装。引脚中心距1.27mm,引脚数从18 于68。


45、QFJ(quad flat J-leaded package)
四侧J 形引脚扁平封装。表面贴装封装之一。引脚从封装四个侧面引出,向下呈J 字形。
是日本电子机械工业会规定的名称。引脚中心距1.27mm。
材料有塑料和陶瓷两种。塑料QFJ 多数情况称为PLCC(见PLCC),用于微机、门陈列、
DRAM、ASSP、OTP 等电路。引脚数从18 至84。
陶瓷QFJ 也称为CLCC、JLCC(见CLCC)。带窗口的封装用于紫外线擦除型EPROM 以及
带有EPROM 的微机芯片电路。引脚数从32 至84。


46、QFN(quad flat non-leaded package)
四侧无引脚扁平封装。表面贴装型封装之一。现在多称为LCC。QFN 是日本电子机械工业
会规定的名称。封装四侧配置有电极触点,由于无引脚,贴装占有面积比QFP 小,高度比QFP
低。但是,当印刷基板与封装之间产生应力时,在电极接触处就不能得到缓解。因此电极触点
难于作到QFP 的引脚那样多,一般从14 到100 左右。
材料有陶瓷和塑料两种。当有LCC 标记时基本上都是陶瓷QFN。电极触点中心距1.27mm。
塑料QFN 是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装。电极触点中心距除1.27mm 外,
还有0.65mm 和0.5mm 两种。这种封装也称为塑料LCC、PCLC、P-LCC 等。


47、QFP(quad flat package)
四侧引脚扁平封装。表面贴装型封装之一,引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。基材有陶
瓷、金属和塑料三种。从数量上看,塑料封装占绝大部分。当没有特别表示出材料时,多数情
况为塑料QFP。塑料QFP 是最普及的多引脚LSI 封装。不仅用于微处理器,门陈列等数字逻辑LSI 电路,而且也用于VTR 信号处理、音响信号处理等模拟LSI 电路。引脚中心距有1.0mm、0.8mm、
0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 等多种规格。0.65mm 中心距规格中最多引脚数为304。
日本将引脚中心距小于0.65mm 的QFP 称为QFP(FP)。但现在日本电子机械工业会对QFP
的外形规格进行了重新评价。在引脚中心距上不加区别,而是根据封装本体厚度分为
QFP(2.0mm~3.6mm 厚)、LQFP(1.4mm 厚)和TQFP(1.0mm 厚)三种。
另外,有的LSI 厂家把引脚中心距为0.5mm 的QFP 专门称为收缩型QFP 或SQFP、VQFP。
但有的厂家把引脚中心距为0.65mm 及0.4mm 的QFP 也称为SQFP,至使名称稍有一些混乱。
QFP 的缺点是,当引脚中心距小于0.65mm 时,引脚容易弯曲。为了防止引脚变形,现已
出现了几种改进的QFP 品种。如封装的四个角带有树指缓冲垫的BQFP(见BQFP);带树脂保护
环覆盖引脚前端的GQFP(见GQFP);在封装本体里设置测试凸点、放在防止引脚变形的专用夹
具里就可进行测试的TPQFP(见TPQFP)。
在逻辑LSI 方面,不少开发品和高可靠品都封装在多层陶瓷QFP 里。引脚中心距最小为
0.4mm、引脚数最多为348 的产品也已问世。此外,也有用玻璃密封的陶瓷QFP(见Gerqad)。


48、QFP(FP)(QFP fine pitch)
小中心距QFP。日本电子机械工业会标准所规定的名称。指引脚中心距为0.55mm、0.4mm、
0.3mm 等小于0.65mm 的QFP(见QFP)。


49、QIC(quad in-line ceramic package)
陶瓷QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称(见QFP、Cerquad)。


50、QIP(quad in-line plastic package)
塑料QFP 的别称。部分半导体厂家采用的名称(见QFP)。


51、QTCP(quad tape carrier package)
四侧引脚带载封装。TCP 封装之一,在绝缘带上形成引脚并从封装四个侧面引出。是利用
TAB 技术的薄型封装(见TAB、TCP)。


52、QTP(quad tape carrier package)
四侧引脚带载封装。日本电子机械工业会于1993 年4 月对QTCP 所制定的外形规格所用的
名称(见TCP)。


53、QUIL(quad in-line)
QUIP 的别称(见QUIP)。


54、QUIP(quad in-line package)
四列引脚直插式封装。引脚从封装两个侧面引出,每隔一根交错向下弯曲成四列。引脚中
心距1.27mm,当插入印刷基板时,插入中心距就变成2.5mm。因此可用于标准印刷线路板。是
比标准DIP 更小的一种封装。日本电气公司在台式计算机和家电产品等的微机芯片中采用了些
种封装。材料有陶瓷和塑料两种。引脚数64。


55、SDIP (shrink dual in-line package)
收缩型DIP。插装型封装之一,形状与DIP 相同,但引脚中心距(1.778mm)小于DIP(2.54mm),
因而得此称呼。引脚数从14 到90。也有称为SH-DIP 的。材料有陶瓷和塑料两种。


56、SH-DIP(shrink dual in-line package)
同SDIP。部分半导体厂家采用的名称。


57、SIL(single in-line)
SIP 的别称(见SIP)。欧洲半导体厂家多采用SIL 这个名称。


58、SIMM(single in-line memory module)
单列存贮器组件。只在印刷基板的一个侧面附近配有电极的存贮器组件。通常指插入插座
的组件。标准SIMM 有中心距为2.54mm 的30 电极和中心距为1.27mm 的72 电极两种规格。
在印刷基板的单面或双面装有用SOJ 封装的1 兆位及4 兆位DRAM 的SIMM 已经在个人
计算机、工作站等设备中获得广泛应用。至少有30~40%的DRAM 都装配在SIMM 里。


59、SIP(single in-line package)
单列直插式封装。引脚从封装一个侧面引出,排列成一条直线。当装配到印刷基板上时封
装呈侧立状。引脚中心距通常为2.54mm,引脚数从2 至23,多数为定制产品。封装的形状各
异。也有的把形状与ZIP 相同的封装称为SIP。


60、SK-DIP(skinny dual in-line package)
DIP 的一种。指宽度为7.62mm、引脚中心距为2.54mm 的窄体DIP。通常统称为DIP(见
DIP)。


61、SL-DIP(slim dual in-line package)
DIP 的一种。指宽度为10.16mm,引脚中心距为2.54mm 的窄体DIP。通常统称为DIP。


62、SMD(surface mount devices)
表面贴装器件。偶而,有的半导体厂家把SOP 归为SMD(见SOP)。


63、SO(small out-line)
SOP 的别称。世界上很多半导体厂家都采用此别称。(见SOP)。


64、SOI(small out-line I-leaded package)
I 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装双侧引出向下呈I 字形,中心距
1.27mm。贴装占有面积小于SOP。日立公司在模拟IC(电机驱动用IC)中采用了此封装。引脚数
26。


65、SOIC(small out-line integrated circuit)
SOP 的别称(见SOP)。国外有许多半导体厂家采用此名称。


66、SOJ(Small Out-Line J-Leaded Package)
J 形引脚小外型封装。表面贴装型封装之一。引脚从封装两侧引出向下呈J 字形,故此得名。
通常为塑料制品,多数用于DRAM 和SRAM 等存储器LSI 电路,但绝大部分是DRAM。用SOJ
封装的DRAM 器件很多都装配在SIMM 上。引脚中心距1.27mm,引脚数从20 至40(见SIMM)。


67、SQL(Small Out-Line L-leaded package)
按照JEDEC(美国联合电子设备工程委员会)标准对SOP 所采用的名称(见SOP)。


68、SONF(Small Out-Line Non-Fin)
无散热片的SOP。与通常的SOP 相同。为了在功率IC 封装中表示无散热片的区别,有意
增添了NF(non-fin)标记。部分半导体厂家采用的名称(见SOP)。

69、SOF(small Out-Line package)
小外形封装。表面贴装型封装之一,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L 字形)。材料有塑料
和陶瓷两种。另外也叫SOL 和DFP。
SOP 除了用于存储器LSI 外,也广泛用于规模不太大的ASSP 等电路。在输入输出端子不
超过10~40 的领域,SOP 是普及最广的表面贴装封装。引脚中心距1.27mm,引脚数从8~44。
另外,引脚中心距小于1.27mm 的SOP 也称为SSOP;装配高度不到1.27mm 的SOP 也称为
TSOP(见SSOP、TSOP)。还有一种带有散热片的SOP。


70、SOW (Small Outline Package(Wide-Jype))
宽体SOP。部分半导体厂家采用的名称。


 

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发表于:2008-5-15 15:13:56
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怎样测量纹波?

怎样测量纹波?

转自computer00 http://blog.ednchina.com/computer00/19965/message.aspx 

A:纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的值, 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的,由于滤波不干净,就 会有剩余的交流成分,即便如此,就是用电池供电也因负载的波动而产生波纹。事实上,即便是最好的基准电压源器件,其输出电压也是有波纹的。如下图:(见iC921翻译的TI文章:http://bbs.21ic.com/club/bbs/ShowAnnounce.asp?v=&ID=1851120

 

要体验,可以用示波器来看,就会看到电压上下轻微波动,就 像水纹一样,所以叫做纹波。

 

一般使用交流毫伏表来测量纹波电压,因为交 流毫伏表只对交流电压响应,并且灵敏度比较高,可测量很小的交流电压,而纹波往往是比较小的交流电压。如果没有交流毫伏表,也可使用示波器来测量。将示波器的输入设置为交流耦合,调整Y轴增益,使波形大小合适, 读出电压值,可估算出纹波电压的大小。

 

纹波电压会影响系统的工作,带来噪声。所以电源要有足够的滤波措施, 以将纹波限制在一定的幅度以内。

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发表于:2008-5-15 15:11:08
标签:开关电源测试规范  2  

2

开关电源测试规范 2

 

主题:开关电源测试规范

 

开关电源测试规范 2
  
第一部分:电源指标的概念、定义
一. 描述输入电压影响输出电压的几个指标形式。
1. 绝对稳压系数。
A.绝对稳压系数:表示负载不变时,稳压电源输出直流变化量△U0与输入电网变化量△Ui之比。既:
K=△U0/△Ui。

B. 相对稳压系数:表示负载不变时,稳压器输出直流电压Uo的相对变化量△Uo与输出电网Ui的相对变化量△Ui之比。急:
S=△Uo/Uo / △Ui/Ui

2. 电网调整率。
它表示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,有时也以绝对值表示。
3. 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。

二. 负载对输出电压影响的几种指标形式。
1. 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,常用百分数表示,有时也用绝对变化量表示。
2. 输出电阻(也称等效内阻或内阻)。
在额定电网电压下,由于负载电流变化△IL引起输出电压变化△Uo,则输出电阻为
Ro=|△Uo/△IL| 欧。
三. 纹波电压的几个指标形式。
1. 最大纹波电压。
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。
2. 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,既
y=Umrs/Uo x100%
3. 纹波电压抑制比。
在规定的纹波频率(例如50HZ)下,输出电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比,即:
纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。
这里声明一下: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。
四. 冲击电流。冲击电流是指输入电压按规定时间间隔接通或断开时,输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。一般是20A——30A。
五. 过流保护。是一种电源负载保护功能,以避免发生包括输出端子上的短路在内的过负载输出电流对电源和负载的损坏。过流的给定值一般是额定电流的110%——130%。
六. 过压保护。是一种对端子间过大电压进行负载保护的功能。一般规定为输出电压的130%——150%。
七. 输出欠压保护。当输出电压在标准值以下时,检测输出电压下降或为保护负载及防止误操作而停止电源并发出报警信号,多为输出电压的80%——30%左右。
八. 过热保护。在电源内部发生异常或因使用不当而使电源温升超标时停止电源的工作并发出报警信号。

九. 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/℃或毫伏每摄氏度。
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/℃。
十. 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:
1. 在指定的时间内输出电压值的变化△Uot。
2. 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。
只在精度较高的稳压器中,才有温度系数和温漂两项指标。
十一. 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。
十二. 失真。
这是交流稳压器特有的。是指输出波形不是正 波形,产生波形畸变,称为畸变。
十三. 噪声。按30HZ——18kHZ的可听频率规定,这对开关电源的转换频率不成问题,但对带风扇的电源要根据需要加以规定。
十四. 输入噪声。为使开关电源工作保持正常状态,要根据额定输入条件,按由允许输入外并叠加于工业用频率的脉冲状电压(0——peak)制定输入噪声指标。一般外加脉冲宽度为100——800us,外加电压1000V。
十五. 浪涌。这是在输入电压,以1分钟以上的间隔按规定次数加一种浪涌电压,以避免发生绝缘破坏、闪络、电弧等异常现象。通信设备等规定的数值为数千伏,一般为1200V。
十六. 静电噪声。指在额定输入条件下,外加到电源框体的任意部分时,全输出电路能保持正常工作状态的一种重复脉冲状的静电。一般保证5——10KV以内。
十七. 稳定度。
允许使用条件下,输出电压最大相对变化△Uo/Uo 。
十八. 电气安全要求(GB 4943-90)。
1. 电源结构的安全要求。
1) 空间要求。UL、CSA、VDE安全规范强调了在带电部分之间和带电部分与非带电金属部分之间的表面、空间的距离要求。UL、CSA要求:极间电压大于等于250VAC的高压导体之间,以及高压导体与非带电金属部分之间(这里不包括导线间),无论在表面间还是在空间,均应有0.1英寸的距离;VDE要求交流线之间有3mm的徐变或2mm的净空隙;IEC要求:交流线间有3mm的净空间隙及在交流线与接地导体间的4mm的净空间隙。另外,VDE、IEC要求在电源的输出和输入之间,至少有8mm的空间间距。
2) 电介质实验测试方法(打高压:输入与输出、输入和地、输入AC两级之间)。
3) 漏电流测量。漏电流是流经输入侧地线的电流,在开关电源中主要是通过静噪滤波器的旁路电容器泄露电流。UL、CSA均要求暴露的不带电的金属部分均应与大地相接,漏电流测量是通过将这些部分与大地之间接一个1.5K欧的电阻,其漏电流应该不大于5毫安。VDE允许:用1.5K欧的电阻与150nP电容并接。并施加1.06倍额定使用电压,对数据处理设备,漏电流应不大于3.5毫安。一般是1毫安左右。
4) 绝缘电阻测试。VDE要求:输入和低电压输出电路之间应有7M欧的电阻,在可接触到的金属部分和输入之间,应有2M欧的电阻或加500V直流电压持续1分钟。
5) 印制电路板要求。要求是UL认证的94V-2材料或比此更好的材料。
2. 对电源变压器结构的安全要求。
1) 变压器的绝缘。变压器的绕组使用的铜线应为漆包线,其他金属部分应涂有瓷、漆等绝缘物质。
2) 变压器的介电强度。在实验中不应出现绝缘层破裂和飞弧现象。
3) 变压器的绝缘电阻。变压器绕组间的绝缘电阻至少为10M欧,在绕组与磁心、骨架、屏蔽层间施加500伏直流电压,持续1分钟,不应出现击穿、飞弧现象。
4) 变压器湿度电阻。变压器必须在放置于潮湿的环境之后,立即进行绝缘电阻和介电强度实验,并满足要求。潮湿环境一般是:相对湿度为92%(公差为2%),温度稳定在20到30摄氏度之间,误差允许1%,需在内放置至少48小时之后,立即进行上述实验。此时变压器的本身温度不应该较进入潮湿环境之前测试高出4摄氏度。
5) VDE关于变压器温度特性的要求。
6) UL、CSA关于变压器温度特性的要求。
注: IEC——International Electrotechnical Commission
VDE——Verbandes Deutcher Electrotechnicer
UL——Underwriters’ Laboratories
CSA——Canadian Standards Association
FCC—— Federal Communications Commission
十九. 无线电骚扰(按照GB 9254-1998测试)。
1. 电源端子骚扰电压限值。
2. 辐射骚扰限值。
二十. 环境实验。
环境试验是将产品或材料暴露到自然或人工环境中,从而对它们在实际上可能遇到的贮存、运输和使用条件下的性能作出评价。
⑴ 低温
⑵ 高温
⑶ 恒定湿热
⑷ 交变湿热
⑸ 冲撞(冲击和碰撞)
⑹ 振动
⑺ 恒加速
⑻ 贮存
⑼ 长霉
⑽ 腐蚀大气(例如盐雾)
⑾ 砂尘
⑿ 空气压力(高压或低压)
⒀ 温度变化
⒁ 可燃性
⒂ 密封
⒃ 水
⒄ 辐射(太阳或核)
⒅ 锡焊
⒆ 接端强度
⒇ 噪声:微打65DB

二十一. 电磁兼容性试验。
电磁兼容性试验(electromagnetic compatiblity EMC)
电磁兼容性是指设备或系统在共同的电磁环境中能正常工作且不对该环境中 任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。
电磁干扰波一般有两种传播途径,要按各个途径进行评价.一种是以波长长的频带向电源线传播,给发射区以干扰的途径,一般在30MHZ以下.这种波长长的频率在附属于电子设备的电源线的长度范围内还不满1个波长,其辐射到空间的量也很少,由此可掌握发生于电源线上的电压,进而可充分评估干扰的大小,这种噪声叫做传导噪声。
当频率达到30MHZ以上,波长也会随之变短。这时如果只对发生于电源线的噪声源电压进行评价,就与实际干扰不符。因此,采用了通过直接测定传播到空间的干扰波评价噪声大小的方法,该噪声就叫做辐射噪声。测定辐射噪声的方法有上述按电场强度对传播空间的干扰波进行直接测定的方法和测定泄露到电源线上的功率的方法。
电磁兼容性试验包括以下试验:
① 磁场敏感度:(抗扰性)设备、分系统或系统暴露在电磁辐射下的不希望有的响应程度。敏感度电平越小,敏感性越高,抗扰性越差。固定频率、峰峰值的磁场
② 静电放电敏感度:具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。300PF电容充电到-15000V,通过500欧电阻放电。可超差,但放完后要正常。数据传递、储存,不能丢
③ 电源瞬态敏感度:包括尖峰信号敏感度(0.5us 10us 2倍)、电压瞬态敏感度(10%-30%,30S恢复)、频率瞬态敏感度(5%-10%,30S恢复)。
④ 辐射敏感度:对造成设备降级的辐射干扰场的度量。(14K-1GHZ,电场强度为1V/M)
⑤ 传导敏感度:当引起设备不希望有的响应或造成其性能降级时,对在电源、控制或信号线上的干扰信号或电压的度量。(30HZ-50KHZ 3V ,50K-400M 1V)
⑥ 非工作状态磁场干扰:包装箱4.6m 磁通密度小于0.525uT,0.9m 0.525Ut。
⑦ 工作状态磁场干扰:上、下、左、右交流磁通密度小于0.5mT。
⑧ 传导干扰:沿着导体传播的干扰。10KHz-30MHz 60(48)dBuV。
⑨ 辐射干扰:通过空间以电磁波形式传播的电磁干扰。10KHz-1000MHz 30 屏蔽室60(54)uV/m。
第二部分 测试方法
一. 耐电压
(HI.POT,ELECTRIC STRENGTH ,DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV
1.1 定义:于指定的端子间,例如:I/P-O/P,I/P-FG,O/P-FG间,可耐交流之有效值,漏电流一般可容许10毫安,时间1分钟。
1.2 测试条件:Ta:25摄氏度;RH:室内湿度。
1.3 测试回路:

1.4 说明:
1.4.1 耐压测试主要为防止电气破坏,经由输入串入之高压,影响使用者安全。
1.4.2 测试时电压必须由0V开始调升,并于1分钟内调至最高点。
1.4.2 放电时必须注意测试器之Timer设定,于OFF前将电压调回 0V。
1.4.3 安规认证测试时,变压器需另行加测,室内 ,温度25摄氏度,RH:95摄氏度,48HR,后测试变压器初/次级与初级/CORE。
1.4.5生产线测试时间为1秒钟。

二.纹波噪声(涟波杂讯电压)
(Ripple & Noise)%,mv
2.1定义:
直流输出电压上重叠之交流电压成份最大值(P-P)或有效值。
2.2测试条件:
I/P: Nominal
O/P : Full Load
Ta : 25℃
2.3测试回路:

2.4测试波形:
2.5说明:
2.5.1示波器之GND线愈短愈好,测试线得远离PUS。
2.5.2使用1:1之Probe。
2.5.3 Scope之BW一般设定于20MHz,但是对于目前的网络产品测试纹波噪声最好将BW设为最大。
2.5.4 Noise与使用仪器,环境差异极大,因此测试必须表明测试地点。
2.5.5测试纹波噪声以不超过原规格值 +1%Vo。
三.漏电流(洩漏电流)
(Leakage Current)mA
3.1定义:
输入一机壳间流通之电流(机壳必须为接大地时)。
3.2测试条件:
I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz
Vin max.(UL1012)/60Hz
O/P: No Load/Full Load
Ta: 25 ℃
3.3测试回路:

3.4说明:
3.4.1 L,N均需测。
3.4.2UL1012 R值为1K5。
TUV R值为2K/0。15uF。
3.4.3漏电流规格TUV:3。5mA,UL1012:5mA。
四.温度测试
(Temperature Test)
4.1定义:
温度测试指PSU于正常工作下,其零件或Case温度不得超出其材质规
格或规格定值。
4.2测试条件:
I/P: Nominal
O/P: Full Load
Ta : 25℃
4.3测试方法:
4.3.1将Thermo Coupler(TYPE K)稳固的固定于量测的物体上
(速干、Tape或焊接方式)。
4.3.2 Thermo Coupler于末端绞三圈后焊成一球状测试。
4.3.3我们一般用点温计测量。
4.4测试零件:
热源及易受热源影响部分
例如:输入端子、Fuse、输入电容、输入电感、滤波电容、桥整、热
敏、突波吸收器、输出电容、输出电容、输出电感、变压器、铁芯、
绕线、散热片、大功率半导体、Case、热源零件下之P.C.B.……。
4.5零件温度限制:
4.5.1零件上有标示温度者,以标示之温度为基准。
4.5.2其他未标示温度之零件,温度不超过P.C.B.之耐温。
4.5.3电感显示个别申请安规者,温升限制65℃Max(UL1012),75℃
Max(TUV)。
五.输入电压调节率
(Line Regulation), %
5.1定义:
输入电压在额定范围内变化时,输出电压之变化率。
Vmax-Vnor
Line Regulation(+)=------------------
Vnor
Vnor-Vmin
Line Regulation(-)=------------------
Vnor
Vmax-Vmin
Line Regulation="----------------"
Vnor
Vnor:输入电压为常态值,输出为满载时之输出电压。
Vmax:输入电压变化时之最高输出电压。
Vmin:输入电压变化时之最低输出电压。
5.2测试条件:
I/P:Min./Nominal/Max
O/P:Full Load
Ta:25℃
5.3测试回路:
5.4说明:
Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor与Vmin-Vnor之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。

六.负载调节率
(Load Regulation)%
5.1定义:
输出电流于额定范围内变化(静态)时,输出电压之变化率。
|Vminl-Vcent|
Line Regulation(+)=------------------×100%
Vcent
|Vcent-VfL|
Line Regulation(-)=------------------×100%
Vcent
|VminL-VfL|
Line Regulation(%)=----------------×100%
Vcent
VmilL:最小负载时之输出电压
VfL:满载时之输出电压
Vcent:半载时之输出电压
6.2测试条件:
I/P:Nominal
O/P:Min./Half/Full Load
Ta:25℃
6.3测试回路:
6.4Load Regulation亦可直接Vmin.L-Vcent与Vcent-Vmax.之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。
第三部分 测试报告要求的项目:
对于电源部品认定测试, 测试报告要求提供测试数据及结论。来料检可根据要求减少测试项目,对于测试不合格品的应该表明不合格的测试项。
一. 输入特性。
1. 工作输入电压和电压变动范围。
2. 输入电压的频率和频率变动范围。
3. 额定输入电流。是指在输入电压和输出电流在额定条件时的电流。
4. 输入下陷和瞬间停电。这是一种输入电压瞬间时下降或瞬断的状态,要用额定输出电压和电流加以限定。测试的指标为电压和时间。
5. 冲击电流。
6. 漏电流。
7. 效率。因为该指标与发热有关,因此散热时要考虑效率。
8. 测试中要标明输入采用单相2线式还是3相三线式。
二. 输出特性。

1. 额定输出电压。
2. 额定输出电流。
3. 稳压精度。
1) 电压稳定度。
2) 电流调整率。
3) 纹波噪声。包括最大纹波电压;最大纹波噪声电压。
4. 瞬间电流变动导致的输出电压的变动值。
三. 附属功能要求。
1. 过流保护。
2. 过压保护。
3. 输入欠压保护。
4. 过热保护。
5. 绝缘电阻。输入端与壳体;输入端子和输出端子;输出端子和壳体。
6. 绝缘电压。打高压:输入与输出、输入和地、输入AC两级之间,根据国家标准制定高压值。
四. 结构规格。
1. 形状条件:如外包装机壳的有无等。
2. 确定外型尺寸和尺寸公差。
3. 安装条件:安装位置、安装孔、等。
4. 冷却条件:强制或自冷以及通风方向,风量和孔径尺寸。
5. 接口位置和标志。
6. 操作零部件(输出电压可调电阻、开关、指示灯)的位置和提示文字的位置。
7. 重量。
五. 使用环境条件。

1. 温度。
2. 湿度。
3. 耐振动、冲击。
六. 其它条件。
1. 输入噪声。

 

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系统分类: 测试测量   |    用户分类:    |    来源: 原创

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发表于:2008-5-15 15:10:04
标签:開關電源可靠度測試規範  

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開關電源可靠度測試規範


开关电源测试综述

开关电源的测试综述
常规功能和保护特性测试
安全(Safety)规格测试
电磁兼容(Electromagnetic Compliance)测试
可靠性(Reliability)测试
其他测试

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开关电源的测试:


良好的开关电源必须符合所有功能规格、保护特性、安全规范(如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO,长城等等之耐压、抗燃、漏电流、接地等安全规格)、电磁兼容能力(如FCC、CE等之传导与幅射干扰)、可靠性(如老化寿命测试)、及其他之特定需求等。

开关电源包括下列之型式:

·AC-DC:如个人用、家用、办公室用、工业用(电脑、周边、传真机、充电器)
·DC-DC:如可携带式产品(移动电话、笔计本电脑、摄影机,通信交换机二次电源)
·DC-AC:如车用转换器(12V~115/230V) 、通信交换机振铃信号电源
·AC-AC:如交流电源变压器、变频器、UPS不间断电源


开关电源的设计、制造及品质管理等测试需要精密的电子仪器设备来模拟电源供应器实际工作时之各项特性(亦即为各项规格),并验证能否通过。开关电源有许多不同的组成结构(单输出、多输出、及正负极性等)和输出电压、电流、功率之组合,因此需要具弹性多样化的测试仪器才能符合众多不同规格之需求。

 
电气性能(Electrical Specifications)测试
当验证电源供应器的品质时,下列为一般的功能性测试项目,详细说明如下:
 
*功能(Functions)测试:
·输出电压调整(Hold-on Voltage Adjust)
·电源调整率(Line Regulation)
·负载调整率(Load Regulation)
·综合调整率(Conmine Regulation)
·输出涟波及杂讯(Output Ripple & Noise, RARD)
·输入功率及效率(Input Power, Efficiency)
·动态负载或暂态负载(Dynamic or Transient Response)
·电源良好/失效(Power Good/Fail)时间
·起动(Set-Up)及保持(Hold-Up)时间
 
*保护动作(Protections)测试:
·过电压保护(OVP, Over Voltage Protection)
·短路保护(Short)
·过电流保护(OCP, Over Current Protection)
·过功率保护(OPP, Over Power Protection)
 
*安全(Safety)规格测试:
·输入电流、漏电电流等
·耐压绝缘: 电源输入对地,电源输出对地;电路板线路须有安全间距。
·温度抗燃:零组件需具备抗燃之安全规格,工作温度须於安全规格内。
·机壳接地:需於0.1欧姆以下,以避免漏电触电之危险。
·变压输出特性:开路、短路及最大伏安(VA)输出
·异常测试:散热风扇停转、电压选择开关设定错误
 
*电磁兼容(Electromagnetic Compliance)测试:
电源供应器需符合CISPR 22、CLASS B之传导与幅射的4dB馀裕度,电源供应器需在以下三种负载状况下测试:
每个输出为空载、每个输出为50%负载、每个输出为100%负载。
·传导干扰/免疫:经由电源线之传导性干扰/免疫
·幅射干扰/免疫:经由磁场之幅射性干扰/免疫


*可靠性(Reliability)测试:
老化寿命测试:高温(约50-60度)及长时间(约8-24小时)满载测试。
 
*其他测试:
·ESD:Electrostatic Discharge静电放电(人或物体经由直接接触或间隔放电引起)在2-15KV之ESD脉波下,
待测物之每个表面区域应执行连续20次的静电放电测试,电源供应器之输出需继续工作而不会产生突波(Glitch)
或中断(Interrupt),直接ESD接触时不应造成过激(Overshoot)或欠激(Undershoot)之超过稳压范围的状况、及过电压保护(OVP)、过电流保护(OCP)等。另外,於ESD放电电压在高达25KV下,应不致造成元件故障(Failure)。
·EFT:Electrical Fast Transient or burst一串切换杂讯经由电源线或I/O线路之传导性干扰(由供电或建筑物内引起)。
·Surge:经由电源线之高能量暂态杂讯干扰(电灯之闪动引起)。
·VD/I:Dips and Interrupts电源电压下降或中断(电力分配系统之故障或失误所引起,例如供电过载或空气开关跳动所引起)
·Inrush: 开机输入冲击电流,开关电源对供电系统的影响。

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常规功能(Functions)测试

输出电压调整:
当制造开关电源时,第一个测试步骤为将输出电压调整至规格范围内。此步骤完成后才能确保后续的规格能够符合。 通常,当调整输出电压时,将输入交流电压设定为正常值(115Vac或230Vac),并且将输出电流设定为正常值或满载电流,然後以数字电压表测量电源供应器的输出电压值并调整其电位器(VR)直到电压读值位於要求之范围内。

电源调整率:
电源调整率的定义为电源供应器於输入电压变化时提供其稳定输出电压的能力。此项测试系用来验证电源供应器在最恶劣之电源电压环境下,如夏天之中午(因气温高,用电需求量最大)其电源电压最低;又如冬天之晚上(因气温低,用电需求量最小)其电源电压最高。在前述之两个极端下验证电源供应器之输出电源之稳定度是否合乎需求之规格。

为精确测量电源调整率,需要下列之设备:

·能提供可变电压能力的电源,至少能提供待测电源供应器的最低到最高之输入电压范围,(KIKUSUI PCR系列电源能提供0--300VAC 5-1000Hz 的稳定交流电源,0---400V DC的直流电源)。
·一个均方根值交流电压表来测量输入电源电压,众多的数字功率计能精确计量V A W PF。
·一个精密直流电压表,具备至少高於待测物调整率十倍以上,一般应用5位以上高精度数字表。
·连接至待测物输出的可变电子负载。

*测试步骤如下:於待测电源供应器以正常输入电压及负载状况下热机稳定後,分别於低输入电压(Min),正常输入电压(Normal),及高输入电压(Max)下测量并记录其输出电压值。

电源调整率通常以一正常之固定负载(Nominal Load)下,由输入电压变化所造成其输出电压偏差率(deviation)的百分比,如下列公式所示:

V0(max)-V0(min) / V0(normal)

电源调整率亦可用下列方式表示之:於输入电压变化下,其输出电压之偏差量须於规定之上下限范围内,即输出电压之上下限绝对值以内。
 
负载调整率:
负载调整率的定义为开关电源於输出负载电流变化时,提供其稳定输出电压的能力。此项测试系用来验证电源在最恶劣之负载环境下,如个人电脑内装置最少之外设卡且硬盘均不动作(因负载最少,用电需求量最小)其负载电流最低和个人电脑内装置最多之外设卡且硬盘在动作(因负载最多,用电需求量最大)其负载电流最高的两个极端下验证电源供应器之输出电源之稳定度是否合乎需求之规格。

*所需的设备和连接与电源调整率相似,唯一不同的是需要精密的电流表与待测电源供应器的输出串联。示:

测试步骤如下:於待测电源供应器以正常输入电压及负载状况下热机稳定後,测量正常负载下之输出电压值,再分别於轻载(Min)、重载(Max)负载下,测量并记录其输出电压值(分别为Vmax与Vmin),负载调整率通常以正常之固定输入电压下,由负载电流变化所造成其输出电压偏差率的百分比,如下列公式所示:

V0(max)-V0(min) / V0(normal)
负载调整率亦可用下列方式表示:於输出负载电流变化下,其输出电压之偏差量须於规定之上下限电压范围内,即输出电压之上下限绝对值以内。
 
综合调整率:
综合调整率的定义为电源供应器於输入电压与输出负载电流变化时,提供其稳定输出电压的能力。这是电源调整率与负载调整率的综合,此项测试系为上述电源调整率与负载调整率的综合,可提供对电源供应器於改变输入电压与负载状况下更正确的性能验证。 综合调整率用下列方式表示:於输入电压与输出负载电流变化下,其输出电压之偏差量须於规定之上下限电压范围内(即输出电压之上下限绝对值以内)或某一百分比界限内。

 
输出杂讯(PARD):
输出杂讯(PARD)系指於输入电压与输出负载电流均不变的情况下,其平均直流输出电压上的周期性与随机性偏差量的电压值。输出杂讯是表示在经过稳压及滤波後的直流输出电压上所有不需要的交流和噪声部份(包含低频之50/60Hz电源倍频信号、高於20 KHz之高频切换信号及其谐波,再与其他之随机性信号所组成)),通常以mVp-p峰对峰值电压为单位来表示。 一般的开关电源的规格均以输出直流输出电压的1%以内为输出杂讯之规格,其频宽为20Hz到20MHz(或其他更高之频宽如100MHz等)。 开关电源实际工作时最恶劣的状况(如输出负载电流最大、输入电源电压最低等),若电源供应器在恶劣环境状况下,其输出直流电压加上杂讯後之输出瞬时电压,仍能够维持稳定的输出电压不超过输出高低电压界限情形,否则将可能会导致电源电压超过或低於逻辑电路(如TTL电路)之承受电源电压而误动作,进一步造成死机现象。

例如5V输出,其输出杂讯要求为50mV以内(此时包含电源调整率、负载调整率、动态负载等其他所有变动,其输出瞬时电压应介於4.75V至5.25V之间,才不致引起TTL逻辑电路之误动作)。在测量输出杂讯时,电子负载的PARD必须比待测之电源供应器的PARD值为低,才不会影响输出杂讯之测量。同时测量电路必须有良好的隔离处理及阻抗匹配,为避免导线上产生不必要的干扰、振铃和驻波,一般都采用双同轴电缆并以50Ω於其端点上,并使用差动式量测方法(可避免地回路之杂讯电流),来获得正确的测量结果,日本计测KEISOKU GEIKEN 的PARD 测试仪具备此种功能。

 
输入功率与效率:
电源供应器的输入功率之定义为以下之公式:
True Power = Pav(watt) = V1 Ai dt = Vrms x Arms x Power Factor
即为对一周期内其输入电压与电流乘积之积分值,需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.,其中P.F.为功率因素(Power Factor),通常电源供应器的功率因素在0.6~0.7左右,而大功率之电源供应器具备功率因素校正器者,其功率因素通常大於0.95,当输入电流波形与电压波形完全相同时,功率因素为1,并依其不相同之程度,其功率因素为1~0之间。

电源供应器的效率之定义为:
ΣVout x lout / True Power (watts)
即为输出直流功率之总和与输入功率之比值。通常个人电脑用电源供应器之效率为65%~80%左右。效率提供对电源供应器正确工作的验证,若效率超过规定范围,即表示设计或零件材料上有问题,效率太低时会导致散热增加而影响其使用寿命。 由於近年来对於环保及能源消耗愈来愈重视,如电脑能源之星「Energy Star」对开关电源之要求:於交流输入功率为30Wrms时,其效率需为60%以上(即此时直流输出功率必须高於18W);又对於ATX架构开关电源於直流失能(DC Disable)状态其输入功率应不大於5W。因此交流功率测试仪表需要既精确又范围宽广,才能合乎此项测试之需求。

 
动态负载或暂态负载
一个定电压输出的电源,於设计中具备反馈控制回路,能够将其输出电压连续不断地维持稳定的输出电压。由於实际上反馈控制回路有一定的频宽,因此限制了电源供应器对负载电流变化时的反应。若控制回路输入与输出之相移於增益(Unity Gain)为1时,超过180度,则电源供应器之输出便会呈现不稳定、失控或振荡之现象。实际上,电源供应器工作时的负载电流也是动态变化的,而不是始终维持不变(例如硬盘、软驱、CPU或RAM动作等),因此动态负载测试对电源供应器而言是极为重要的。可编程序电子负载可用来模拟电源供应器实际工作时最恶劣的负载情况,如负载电流迅速上升、下降之斜率、周期等,若电源供应器在恶劣负载状况下,仍能够维持稳定的输出电压不产生过高激(Overshoot)或过低(Undershoot)情形,否则会导致电源之输出电压超过负载元件(如TTL电路其输出瞬时电压应介於4.75V至5.25V之间,才不致引起TTL逻辑电路之误动作)之承受电源电压而误动作,进一步造成死机现象。

 
电源良好/失效时间(Power Good、Power Fail或Pok)
电源良好信号,简称PGS(Power Good Signal或Pok High),是电源送往电脑系统的信号,当其输出电压稳定後,通知电脑系统,以便做开机程序之 C 而电源失效信号(Power Fail或Pok Low)是电源供应器表示其输出电压尚未达到或下降超过於一正常工作之情况。 以上通常由一「PGS」或「Pok」信号之逻辑改变来表示,逻辑为「1或High」时,表示为电源良好(Power Good),而逻辑为「0或Low」时,表示为电源失效(Power Fail),请叁考图5之时序图:


电源的电源良好(Power Good)时间为从其输出电压稳定时起到PGS信号由0变为1的时间,一般值为100ms到2000ms之间。 电源的电源失效(Power Fail)时间为从PGS信号由由1变为0的时间起到其输出电压低於稳压范围的时间,一般值为1ms以上。日本计测KEISOKU GEIKEN 的电子负载可直接测量电源良好与电源失效时间,并可设定上下限,做为是否合格的判别。

 
启动时间(Set-Up Time)与保持时间(Hold-Up Time)
启动时间为电源供应器从输入接上电源起到其输出电压上升到稳压范围内为止的时间,以一输出为5V的电源供应器为例,启动时间为从电源开机起到输出电压达到4.75V为止的时间。
保持时间为电源供应器从输入切断电源起到其输出电压下降到稳压范围外为止的时间,以一输出为5V的电源供应器为例,保持时间为从关机起到输出电压低於4.75V为止的时间,一般值为17ms或20ms以上,以避免电力公司供电中於少了半周或一周之状况下而受影响。

启动时间与保持时间的时序如图6所示。
 
其他
·Power Up delay:+5/3.3V 的上升时间(由10%上升到90%电压之时间)
·Remote ON/OFF Control:遥控「开」或「关」之控制
·Fan Speed Control/Monitor:散热风扇之转速「控制」及「监视」
 
保护功能测试


过电压保护(OVP)测试
当电源供应器的输出电压超过其最大的限定电压时,会将其输出关闭(Shutdown)以避免损坏负载之电路元件,称为过电压保护。过电压保护测试系用来验证电源供应器当出现上述异常状况时(当电源供应器内部之回授控制电路或零件损坏时,有可能产生异常之输出高电压),能否正确地反应。 过电压保护功能对於一些对电压敏感的负载特别重要,如CPU、记忆体、逻辑电路等,因为这些贵重元件若因工作电压太高,超过其额定值时,会导致永久性的损坏,因而损失惨重。电源供应器於过电压情形发生时,其输出电压波形如图7所示。

 
短路保护测试
当电源供应器的输出短路时,则电源供应器应该限制其输出电流或关闭其输出,以避免损坏。短路保护测试是验证当输出短路时(可能是配线连接错误,或使用电源之元件或零组件故障短路所致),电源供应器能否正确地反应。

 
过电流保护OCP测试
当电源供应器的输出电流超过额定时,则电源供应器应该限制其输出电流或关闭其输出,以避免负载电流过大而损坏。又若电源供应器之内部零件损坏而造成较正常大的负载电流时,则电源供应器也应该关闭或限制其输出,以避免损坏或发生危险。过电流保护测试是验证当上述任一种状况发生时,电源供应器能否正确地反应。

 
过功率保护OPP测试
当电源的输出功率(可为单一输出或多组输出)超过额定时,则电源应该限制其输出功率或关闭其输出,以避免负载功率过大而损坏或发生危险。又若电源内部零件损坏而造成较正常大的负载功率时,则电源也应该关闭或限制其输出,以避免损坏。 过功率保护测试是验证当上述任一种状况发生时,电源能否正确地反应。 本项测试通常包含两组或数组输出功率之功率限制保护,因此较上述单一输出之保护测试(OVP、OCP、Short等)稍具变化。

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