更快、更小、更节能，开关电源面临检测挑战

作为电子产品的重要组成部分，开关电源主要用于将输入电源转换成电子产品所需的电压和电流。其特点是效率高、微型化、稳定性强，已经成为当前市场的主流产品。然而，在储能系统中，开关电源不仅负责能量转换和管理，还提供必要的保护机制，以确保系统的安全稳定运行。

正是因为它在储能中的重要位置，所以综合测试开关电源尤为重要。它可以保证它在各种环境下可靠有效地运行。这样既提高了储能系统的整体性能，又降低了运营成本，保证了用户的满意度和安全性。

开关电源已经成为市场的主流。

1955 年，美国人 GH . Roger 打造自激振荡推挽晶体管单变压器DC变换器，首创脉冲宽度调制（PWM）控制，为开关电源的开发奠定理论基础。到了 20 世纪 70 在这个时代，第一代民用标准化开关电源诞生了，并且在接下来的十年里成为符合全球通用规格的开关电源。其采用 PWM 技术的 MOSFET 开关式整流器，开关频率都在 50kHz 上下。

目前，开关电源已形成完善的上下游产业链，上游主要是开关电源。 IC 芯片制造，中游电源制造商根据不同水平的电源制造专业技术和生产能力，为下游客户提供不同技术实力和类型的电源产品。下游电源主要是行业用户，储能就是其中之一。

根据市场机构的数据，2023 每年开关电源市场的规模约为 3947 与去年相比，亿元增长 26.95%。根据公开数据，从开关电源的应用范围来看，目前我国的开关电源主要集中在工业领域，占比达到 53.94%，其次是消费电子领域，占比高达 33.05%。两者的总比例超过 85% 上述，行业需求领域的集中度很高。

2024 年度市场分析报告显示，开关电源行业呈现出高频、小规模集成、节能、低碳、环保的发展趋势，预计随着技术的进步和市场需求的增长，开关电源将继续作为电源市场的主流产品。

从发展趋势来看，以储能行业为例，开关电源主要发展在高频技术、数字技术、低输出电压技术、模块化技术和小型一体化五个方面。

比如高频，开关变换器的开关频率比以前有了很大的提高。随着频率的增加，开关变换器的体积也在下降，为开关电源技术的完善提供了机会。但与此同时，高频开关技术也加速了开关内部部件的消耗，可能会引发一系列问题。

另外，在数字化方面，模拟信号对传统开关电源的控制部分起着引导作用。当前，数字控制已成为大多数设备所采用的控制方法，而开关电源也是未来数字技术应用的主要领域。目前，数字电源技术的研究已成为研究人员攻关的主要方向，并取得了许多研究成果，这无疑对促进开关电源数字技术的发展起着关键作用。

但现阶段，对于微型Cpu和便携式电子产品来说，其工作电压的稳定性对设备的使用起着关键作用，这就要求半导体设备的变换器在未来可以使用更低的电压来保证微型Cpu和电子产品的高质量工作。

检测开关电源的挑战

开关电源作为电器产品的核心，在产品中起着重要的作用，也意味着对开关电源的需求会更高，这也提出了更高的检测挑战。

例如，变压器饱和可能通过变压器电流在高压或低压输入、轻载、轻载、容性负载、短路导出、动态负载和高温环境下呈现非线性增长。这种非线性增长可能会导致电流峰值难以预测和控制，从而导致开关管过压损坏。

此外，对于 PWM 就开关电源而言，如果相位点抖动过大，则可能导致系统不稳定。特别是在 200kHz 至 500kHz 在工作频率范围内，典型的抖动值应低于 1 纳秒。

也要进行过压保护（OVP）和过流保护（OCP）测试时，需要确保电源在过压或过流的前提下能够正确触发保护机制。例如，输出电压低于 12V 在这种情况下，过压保护点通常设置为输出电压。 1.8 倍；输出电压大于或等于输出电压 12V 情况，则设置为 1.5 倍。

此外，开关电源的电源完整性也是如此（Power integrity，PI）测试，这是为了确定电源来源和目的端电压和电流是否正确。如果是给高速数字电路供电的电源(如笔记本电脑)，则需要将电源电能分配给不同电压的工作器件，这涉及到 PDN（Power Distribution Network）所以，电源完整性的测量对象实际上是电源分配网络。 PDN。PI 信号质量会受到影响，包括电源设计等方面的知识，没有一般的技术标准可供参考，解决起来比较复杂，但是很重要。

在测试峰值负载功率时，需要避免负载超过电源额定功率，防止电源损坏。手动记录数据既费时又容易出错，因此功能测试系统变得尤为重要。

而且要进行完整的检测，需要示波器，EMI 接收器，谐波闪光分析器，频谱分析器，矢量网络分析器，隔离变压器，电子负荷，交流电，DC电源等。

举例来说，示波器就是将信号调节电路调节输入信号(衰减或放大)，以满足其需求。 ADC 输入动态范围，其中 ADC 即将输入模拟信号转换成数字值存储在收集存储器中，然后计算机再对转换后的模拟信号进行软件处理。

选择一个好的示波器通常取决于三个指标，即带宽、采样率和存储深度。当信号幅度降低到原来的时候，带宽是用来衡量一个示波器最大能测量多少频率的信号。 0.707 当示波器前端放大器幅频特性曲线的截止频率点为倍(-3db)时，即示波器的(模拟)带宽。

而且采样率是存在的 1 在几秒钟内，收集输入信号的次数，单位是 Sample/s 简记为 Sa/s，也就是每秒采样的频率。存储深度是示波器在一次采集过程中可以保存的离散采样点的最大数量，即单位。 pts（是 points 的缩写）。

因此建议在测量开关管时，选择带宽。 100MHz，采样率选择 25MSa/s，而且电源纹波的测量， 采样率为20MHz 250MSa/s，建议对电源噪声进行测量。 采样率500MHz 5GSa/s，而且想要测量电源的电快速瞬变脉冲群（EFT），建议选 采样率1GHz 10GSa/s。储存深度最好都在 10Mpts 以上。

总结

开关电源的测试不仅包括一般项目，而且每个项目都有严格的测试标准和复杂的方法，这对测试人员的专业能力和设备提出了更高的要求。同时，通过严格的测试步骤，保证了各种极端环境下开关电源的安全性和稳定性，为电子产品的可靠运行提供了坚实的保障。

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