开关电源安全问题,谁说了算?

最近频频发生的手机着火、爆炸等电子产品安全问题,一方面是由于产品自身充电模块的保护设计不足,另一方面与消费者使用劣质电源也有莫大关系。安全性、稳定性是一款电源的灵魂,那么该如何去衡量它呢?本文将为您一一揭晓。

开关电源工作原理

开关电源是通过控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。其以轻量、高效率的特点被广泛应用在各类电子设备,例如我们的手机充电器、笔记本电源等就是一种非常典型的AC-DC开关电源。

图1 常见AC-DC开关电源构造

虽然开关电源的牌子五花八门,但往往质量却参差不齐,这是因为有些厂家为了节约成本,没有对产品的稳定性进行测试导致的。

开关电源稳定性测量参数

以电网调整率为例:其含义为当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ΔUo/Uo,它衡量了输入电压波动时电源输出值的稳定性 。

而其他类似的参数,如电压稳定度、电流稳定度等,都是通过改变输入端的电压、电流,测量对应时间节点的输出值,再将结果与额定输出值进行比较,对开关电源的输出稳定特性进行评估。

如何简单地测量电网调整率与电压电流的稳定度?

根据公式可知,测量电网调整率需要记录下电压的变化值ΔUo并进行计算,不能直接获取测量结果。

致远电子PA6000功率分析仪具备趋势图显示功能,可以直观地显示出电源输出电压的变化状况,免去人工计算步骤,直接观察到具体电源输出的波动情况,方便研发时对电源输出的稳定性进行定性分析。

图2 PA6000趋势图显示功能

PA6000具备独有的4分屏,16条趋势线同步显示,有利于同步分析开关电源的三相输入或者三相输出的波动情况。

开关电源参数之启动时间与响应时间

此外,开关电源测试还关注启动时间和响应时间。启动时间是指在额定输入电压和额定负载的条件下,开关电源启动后,输出电压从零上升到额定输出电压值的时间长度;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时间长度。

图3 开关电源的启动时间与响应时间

这两者考察了开关电源在工作状态变化时的响应速度,响应时间越短,输出电压就能越快恢复稳定,减少了用电设备在非正常输入状态下的故障风险。

如何精确地测量开关电源启动时间与响应时间?

PA6000功率分析仪具备0.02%测量精度,10ms数据刷新率,可对工频信号进行半波分析,实现波形与数值的无死区同步测量,为启动时间与响应时间测量提供最精准的波形数据。

在图4中的PA6000实际测量图像可以看到,开关电源的DC输出启动时间仅长15ms,同行产品的刷新率却只有50ms,是无法对如此短的时间内对应的电压幅值进行正确测量的。

图4PA6000开关电源启动时间测量