单板电源信号质量测试

单板电源信号质量测试

1.1.1简述

本文定义的是单板电源工作时输出信号参数的测试方法和要求，对于AC-DC电源测试方法参考《电源测试规范》，电源自身有相应参数，但电源都需与负载配合使用，在实际电源应用于系统时，往往与电源自身参数差异较大，所以必须关注电源在实际工作过程的每一个输出参数是否符合要求，从而保证产品（系统）的正常工作。

本章节测试范围包括电源芯片DC/DC、LDO及芯片的电源管脚。

电源测试涉及的基本概念：

电压任意两点之间的电位差称为这两点间的电压，单位伏特

电源纹波叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波，由于直流稳定电

源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免

地在直流稳定量中多少带有一些交流成份。

开关电源纹波主要是与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰

值

表示；

但想完全消除纹波，似乎是很难办到的，我们只有将其控制在一

个允许的范围之内，不对环境和设备产生影响就算达到了我们的

目的。

电源噪声开关电源噪声主要是指在DC输出端除纹波以外的高频成分，用峰-峰值表示

噪声的产生一般可分为两大类：一是开关电源内部元件形成的干

扰；二是由于外界因素影响而使开关电源产生的干扰，这涉及到

人为因素和自然界的因素。

电源纹波噪由“纹波”、“噪声”二者叠加在一起，用峰-峰值表示。

声

缓启动电路为实现单板热插拔功能，对电源系统进行的保护性设计的电路。

冲击电流冲击电流一般是指设备在上电一瞬间在其内部产生的非周期性瞬

态大电流，主要体现在感性和容性负载中。

由于电容器在瞬态时可以看成是短路的，当开关电源上电时，会

产生非常大的冲击电流，冲击电流的幅度要比稳态工作电流大很

多，如对冲击电流不加以限制，不但会烧坏保险丝，烧毁接插件，

还会由于共同输入阻抗而干扰附近的电器设备。

电源均流不同的输入电源同时承担同一负载时平均分配其输出电流。

电源纹波、噪声图示

图中A: Ripple（波纹）+ Noise（噪声）

B: Ripple

C: Switch（开关）Ripple+Noise

D: Switch Ripple

E: AC Ripple

F: AC Cycle Time（AC周期时间）

G: Switch Cycle Time

1.1.2测试项目

1) 电源电压精度

2) 电源纹波噪声

3) 电压上下电波形

4) 缓启动电路缓启时间

5) 电源电流和冲击电流

6) 冗余电源的均流参数

7) 电源告警信号

1.1.3测试方法

电源纹波噪声测试图例

２，当在测试结果与规格书产生差异时，可在量测点输出端，并联一个10uF 的钽电容和一个0.1uF 的陶瓷电容再次确认测量，连接方法如下图示。

３，纹波噪声应在单板满载、空载时都进行测试。

判定标准

1, 合格标准参考芯片规书的要求（优先判定依据）；

2, 依据经过项目组评审后的《电源设计方案与规格》判定；

3, 以上两点都不满足的情况下，参考目前公司定义的《电源纹波与噪声规格定义

_20091104》，见“附件1”。

结果分析

注意事项

１，探头地线接离测试电源最近的地，且地环线尽量短；

２，纹波测量时尽量展开波形，并纪录其频率，便于分析。

测试项目3 电压上下电波形

测试点芯片电源管脚处测试仪器示波器+无源探头

测试方法１，使用示波器一探头点触至被测信号宿端的芯片管脚处，将示波器中显现波形垂直方向调至满屏，时基刻度一般调整到100ms左右，采用下降沿（或上升沿）“正常”触发，然后开关电源，通过示波器观察电源上下电波形。测试时的原则就是选取适当的时间宽度能够在示波器上显示一个完整的上（下）电波形，又要能够将波形问题显示出来，如下图所示：

电源上电波形测试图例电源下电波形测试图例

２，测量系统各组电源上下电波形与电源上升时间(10%~90%)，分析其对单板/系统的影响。

判定标准１，在电源输出端测试，电压上下电过冲一般要求不超过被测电压幅度的10％，电压合格标准参考芯片规书的要求（优先判定依据）；

２，电源上电时电压不得有很大的跌落，下电时不能有很大的反冲和回勾。（跌落和反冲不能跨越芯片启动工作电压）；

电源上电跌落波形图例电源下电反冲波形图例３，如果某路电源上电前或下电后存在负电压就需要根据芯片规格书要求进行讨论；

４，上升时间：对于Trise，一般为ms级。要求其范围越小越好，但同时要求冲击电流满

足合格标准，参考芯片规格书评估测试结果是否合格；

５，多路电源供电芯片，须测试各路电压之间的上下电顺序要求，参考芯片规格书评估

测试结果是否合格。

结果分析

注意事项

１，如出现台阶现象，需讨论分析其对实际单板或系统的影响；

测试项目4 缓启动电路缓启时间

测试点

如图中“测试点１”“测试点２”，缓启动电路的输入、输出端

常用缓启动电路测试示意图

测试仪器示波器+无源探头（示波器通道数≧２）

测试方法１，采用多通道数字示波器，一探头点触至缓启动电路输入端，另一探头点触在缓启动电路输出端，然后对单板上电，从示波器观察两个测试点的上电延迟时间，即是输入电源有效到缓启动电路输出有效的时间差；

缓启动电路缓启时间测试图例２，测量参数时一般取电压上升到90%正常电压。

判定标准１，缓启时间一般要求其范围 20 ～ 200ms（依据经过项目组评审后的《电源设计方案与规格》判定）；

2,上电波形没有多次上、下电（振荡上下电）现象；

结果分析

注意事项

缓起时间较长时，保证功能正常的情况下，一般对系统没有影响。

测试项目5 电源输出电流和冲击电流

测试点一般在单板上采用粗短导线代替保险丝，在粗短导线上测试电流测试仪器示波器+电流探头

测试方法１，电源电流测试，将电流探头卡在被测试中电流通路上（更换后的导线上），通过示波器观察电源上电电流波形和上电后电流的平稳波形，测试时注意电流探头的方向；

输入电源

芯片的

电源管脚

粗短导线替代

电感或保险丝去除

电流测试方法示意图