评估测试

本节简要说明了RailQor模块的电气评估测试，并给出测试指引。测试包括输入瞬态高压以及输入断电情况。

下列出本节要进行讨论的评估测试：

一、上电瞬间

二、输入欠压开通阈值电压

三、输入欠压关断阈值电压

四、输入关断迟滞电压

五、输入电压范围

六、空载输入电流

七、待机输入电流

八、线性调整率

九、负载调整率

十、输出电压纹波

十一、输出负载电流起始限制值

十二、输入电压跳变引起的输出电压偏差和响应时间

十三、负载电流跳变引起的输出电压偏差和响应时间

十四、软启动时间

十五、效率

十六、RIA-12的输入瞬态高压

十七、EN 50155和RIA-12的输入浪涌（尖峰）电压

十八、保持时间

在安装和操作电气设备时，请确保符合安全标准和防静电（ESD）要求。

RailQor模块的功耗极低，在85度环温且无强迫风冷的环境中，大部分模块不需带散热片也可以满载工作。尽管如此，在测试电源的电气特性时，最好用风扇给模块通风降温。

所需设备

  ○  RailQor模块评估板

  ○  输入电源（输入电压范围根据被测RailQor模块而定）

  ○  示波器

  ○  数字电压表（DVM）

  ○  电子负载或电阻器

  ○  两个分流计

  ○  BNC电缆

  ○  BNC T连接器的适配器

  ○  BNC转香蕉插头适配器

  ○  BNC转示波器探头的适配器（用于测量高频信号）

设置

  ●  输入电源的正极与输入侧分流器相连，分流器的另一端与评估板上的连接器J1的Vin_H端相连，输入电源的负极与连接器J1上的IN_RTN端相连。导线粗细要按能承受最大直流电流来选取。

  ●  通过连接器J2或螺柱把评估板上的Vout+端连接到输出分流器的一端，分流器的另一端与负载的正极连接，通过连接器J2或电线接头把评估板上的Vout-端连接到负载的负极。导线粗细要按能承受最大的直流电流来选取。

  ●  把外置开关管或控制器连接到连接器J1的使能信号端。也可以悬空此使能端而使用评估板上的开关管S1来进行开/关控制。

  ●  把输出调压开关管S2放到一个期望的位置来选择调高、调低或不调节输出电压。在调节过程中，可以使用微调电阻来实现细调。

  ●  如果要通过连接器J2进行远程测试，那么就把绝缘套放到弹性导电带（Kelvin连接器夹子）和电源模块的插槽之间。用一根双绞线分别把连接器J2上的检测端正极（+）和检测端负极（-）与负载的正极和负极相连。

注意事项！不同BNC测试连接器的参考地不同：

• 输入电源（VIN_H_FUSED）BNC测试连接器TP1的屏蔽壳与输入电源的参考地（IN_RTN端）相连，而RailQor模块输入端BNC测试连接器TP4的屏蔽壳有不同的参考地（OUT_RTN）。同时把两个共地示波器探头的地夹子或BNC电缆线连接到输入电源BNC连接器TP1和RailQor模块输入端BNC测试连接器TP4时，将会造成瞬态高压保护电路短路，并导致RailQor模块在进行瞬态高压测试时损坏。所以，当用连接器TP1和TP4同时测量评估板的输入电压和RailQor模块的输入电压时，请用差分探头来测量其中一个电压（最好是TP4），这样的话，就只有一个参考地连接到示波器的地或BNC屏蔽壳。

• 第二种用标准示波器探头来同时测量评估板的输入电压和RailQor模块输入电压的方式可参照下面做法。具体接法：对于评估板输入电压，可用一个标准示波器探头与BNC测试连接器TP1连接来测量；而对于RailQor模块的输入电压，可先用一个示波器探头与BNC测试连接器TP2（VIN_HI端处）连接，而用另一示波器探头与BNC测试连接器TP3（OUT_RTN端）连接。然后，用标准示波器通道A、B相减的功能来得到的电压差值，即为所需RailQor模块输入电压。BNC连接器TP2的中心引脚与模块输入正极（VIN_HI）连接，而屏蔽壳与评估板输入电源的负极（IN_RTN）连接。BNC测试连接器TP3的中心引脚与模块输入电压的负极（OUT_RTN）连接，而其屏蔽层与评估板输入电源的负极（IN_RTN）连接。在此接法中，示波器的三个探头的地都与评估板输入电源的负极（IN_RTN）连接。

• 由于电源模块的输出是隔离的，所以对于上面两种连接方式，如何连接测试模块输出电压BNC测试连接器TP5都不会带来问题。

一、上电瞬间

1. 确保使能开关管（外部或评估板上的开关管S1）是处于关断状态的。当使用的是评估板上的开关管S1时，因为RailQor模块的开/关信号输入端接收的是负逻辑信号，所以在开关管S1的开通方向放 “on”标签，而在其关断的方向放 “off”标签。但如果接收的是正逻辑信号，则要在开通/关断的相同方向放置相反的标签，即在开关管开通的方向放置“off”标签，在开关管关断的方向放置“on”标签。

2. 打开风扇。

3. 开通输入电源，并把其值调到所需电压值。

4. 把使能开关管（外部的或评估板上的开关管S1）拨到“开通”的位置，使能RailQor模块。

5. 用数字电压表和/或示波器，检查所测的RailQor模块的输出电压是否正确。

6. RailQor模块的开通还可以使用下面的顺序：先打开使能开关，然后，要么先开通输入电源并手动调节其电压从零到所需电压值，要么先把输入电源电压调到所需电压值再开通电源。

7. 当RailQor模块的测试都完成后，关闭使能开关和RailQor模块，并断开输入。

二、输入欠压开通阈值电压

输入欠压开通阈值电压是指当输入电压从零增加到使已使能的RailQor模块开始有输出时的最小输入电压值。

1. 把输入电源电压调为0.

2. 打开风扇

3. 通过使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

4. 让输入电源的电压从零开始缓慢增加，同时用数字电压表和/或示波器来监测输入电压和输出电压。继续增加输入电压直到RailQor模块有输出电压出现为止，记录此时的输入电压值。此输入电压值应该在规格书中的“输入特性-输入欠电压封锁-开通阈值电压”所给出的电压值范围内。

5. 关断使能开关管，并断开输入。

三、输入欠压关断阈值电压

输入欠压关断阈值电压是指当输入电压减小到使原本正常工作的RailQor模块自动关闭时的最小输入电压值。

1. 用使能信号或使能开关管S1关闭RailQor模块。

2. 把输入电源的电压调到RailQor模块正常工作时所需的最小输入电压值。

3. 打开风扇。

4. 用使能信号或使能开关S1使能RailQor模块。

5. 检查此时的输出电压是否正常。

6. 缓慢减小输入电压直到RailQor模块的毫无输出，记录此时的输入电压值。此输入电压值应该在规格书中的“输入特性-输入欠压封锁-关断阈值电压”所给出的电压值范围内。

7. 关断使能开关，并断开输入。

四、输入关断滞回电压

输入关断滞回电压是指当使能信号或开关管S1处于开通状态时，使RailQor模块开始有输出时的输入电压值（输入欠压开通阈值电压）与使正常工作的RailQor模块自动关闭时的输入电压值（输入欠压关断阈值电压）之间的差值。

“输入欠压开通阈值电压”的值减去“输入欠压关断阈值电压”的值就是滞回电压值，此滞回电压值应该在规格书中的“输入特性-输入欠压封锁-关闭滞回电压”所给出的范围内。

五、输入电压范围

输入电压范围是指使RailQor模块产生正常输出电压的输入电压的跨度范围。

1. 用使能信号或使能开关管S1关闭转换器。

2. 确保负载电流值是设置在等于或小于电源额定负载电流值的。

3. 打开风扇。

4. 把输入电压设置在可使电源正常工作的额定输入电压值范围内的任意值。

5. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

6. 确保输出电压值是正常的。

7. 调节输入电压，使其在规则书中的“正常工作的输入电压范围”所给出的范围内变化，同时用数字电压表和/或示波器监测RailQor模块的输入和输出电压。验证当输入电压在规则书里的额定输入范围内变化时，RailQor模块的输出电压都是正常的。

8. 关断使能开关管，并断开输入。

六、空载输入电流

空载电流是指当RailQor模块没有带负载工作时，其从输入电源得到的电流值。

1. 断开输出负载。

2. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

3. 调整输入电源到所需某一工作点。

4. 读取并记录数字电压表上测得的输入侧分流器上的输入电流值。如果输入电压是在规则书里的额定输入电压范围内，则测得的电流值不应该超过规则书中的“输入特性-空载输入电流”规定的最大电流值。

5. 关断使能开关管，并断开输入。

七、待机输入电流

待机输入电流是指当RailQor模块处在关闭状态时，RailQor模块从输入电源得到的电流。

1. 用使能信号或开关管S1关闭RailQor模块。

2. 把输入电源电压调到想要的电压值。

3. 读取并记录数字电压表上测得的输入侧分流器的输入电流值。如果输入电压是在额定的变化范围内，那么此测得的电流值不应该超过规则书中的“输入特性-待机输入电流”规定的最大电流值。

4. 关断使能开关管，并断开输入。

八、线性调整率

线性调整率是指在输出负载和环境温度保持恒定的情况下，输入电压在额定输入电压范围内变化而导致的输出电压波动占额定输出的百分比大小。

1. 打开风扇。

2. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

3. 开通输入电源，把输出电流设置到期望的值。

4. 一边观测数字电压表上测得的输出电压值，一边调整输入电源电压从额定输入电压的最小值边变到额定输入电压的最大值。并记录对应每个输入电压时的输出电压值。

5. 关断使能开关管，并断开输入。

用此公式：VoMEAN=（VO1+VO2+···+VON）/N来计算输出电压平均值，式中的VO1、VO2、VO3等为所测得的N个输出电压值。

定义测得的输出电压值（如第J个测量值Voj）与输出电压平均值VoMEAN之间的正负偏差值为Voj-VoMEAN。

如果负载电流在RailQor模块的额定负载电流范围内，那么这些偏差值不应该超过规则书中的“输出特性-输出电压调整-线性调整”规定的最大偏差值。

九、负载调整率

负载调整率是指在输入电压和环境温度保持恒定的情况下，由输出负载电流在规定负载电流范围(0安培到满载电流)内变化而导致的输出电压波动占额定输出的百分比大小。

1. 打开风扇。

2. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

3. 开通输入电源，并设置其电压值到期望的值。

4. 一边观测数字电压表上检测到的输出电压，一边调整输出负载电流从0安培变化到满载电流值。记录对应每个负载电流值时的输出电压值。

5. 关断使能开关管，并断开输入。

可用I小节（线性调整率）里计算平均输出电压和偏差值的公式来计算这里的平均输出电压值和偏差值。

如果输入电压在额定输入电压范围内，那么这些偏差值不应该超过规则书中的“输出特性-输出电压调整-负载调整”的规定的最大偏差值。

十、输出电压纹波

输出电压纹波是指包含在RailQor模块输出电压里的周期性交流分量，是与电源开关频率有关的谐波电压。其大小用两个值衡量：峰-峰值和有效值，这两个值都是在一定的带宽范围内测得。

1. 根据规则书上的开关频率来设置示波器的时间显示标度，以便能看到完整清晰的波形，并设置带宽的截止频率为20MHz。如果示波器具有计算纹波峰-峰值和有效值的功能，那么可以用它来计算这些值。

2. 根据YOTTA公司应用手册“输出电压纹波测量”的方法，把示波器连接到BNC测试连接器TP5来测试RailQor模块的输出电压。

3. 打开风扇。

4. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

5. 开通输入电源，并把输入电压和输出负载电流设置到期望的值。

6. 测量示波器上测得的输出纹波电压。所得的纹波峰-峰值和有效值的幅值不应该超过规则书中的“输出电压纹波和噪音”所规定的最大幅值。

7. 关断使能开关管，并断开输入。

为了获得精准的纹波和噪音测量值，请参考YOTTA公司应用手册“输出电压纹波测量”的一篇详细方法。

十一、输出初始限制流值

输出初始限流值是指RailQor模块开始进入限流模式时的电流值。

1. 打开风扇。

2. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

3. 开通输入电源，把输入电压设置到期望值，把负载电流设定到刚好小于RailQor模块的最大负载电流值。

4. 一边监测输出电压，一边慢慢增大负载电流使之超过最大额定值。使电源输出电压偏差值超出规定的最大偏差值，且输出电压降到其稳态值的90%时的电流值就为初始限流值。此值应该大于额定电流值，且要和规格书的“输出特性-输出初始限流值”里规定的初始限流值一致。

5. 关断使能开关管，并断开输入。

十二、输入电压跳变引起的输出电压偏差和响应时间

当电源的输入电压或输出电流发生跳变时，电源的输出电压可能会产生瞬时偏差值。本节将测量由输入电压跳变导致的电源的瞬态响应性能。

电源的瞬态响应性能可用两个参数来衡量：
  ① 输出电压的最大偏差和响应时间。输出电压偏差用来指输入电压跳变的情况下电源的响应；
  ② 响应时间是指从电源输出电压产生瞬时偏差到输出电压偏差降落到最终稳态值的1%范围内所经历的时间。

虽然本节目的是测试瞬态输入电压，而此瞬态输入电压在模块的额定输入范围内，也包括由EN 50155指标规定的瞬态输入电压。但是，本节不测试评估板上瞬态高压保护电路应对输入瞬态高压时的性能，因此不包括RIA-12规定的瞬态高压指标测试。有关瞬态高压保护电路应对RIA-12规定的瞬态输入高压指标请看后面章节的分析。

1. 在输出电压端放示波器探头并把示波器通道设为交流耦合模式。然后，按照规格书的“输入电压跳变引起的输出电压响应”图形的连接方式调整示波器。

2. 打开风扇。

3. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

4. 开通输入电源，并把其电压值设为期望值。

5. 通过设置输入电源为脉冲模式或一个自定义测试设备来得到所需的输入瞬态电压。

6. 如果测试条件相同，最大输出电压偏差和响应时间应该与规格书中的“输入电压跳变引起的输出电压响应” 图形看到的最大值相同。

7. 关断使能开关管，并断开输入。

十三、负载电流跳变引起的输出电压偏差和响应时间

当电源的输入电压或输出电流发生跳变时，电源的输出电压可能会产生瞬时的偏差值。本节将测试由输出负载电流跳变引起的电源的瞬态响应性能。

电源的瞬态响应性能可用两个参数来衡量：最大输出电压偏差和响应时间。输出电压偏差用来指输入电压跳变的情况下电源的响应；响应时间是指从电源的输出电压产生瞬时偏差到输出电压偏差降落到最终稳态值的1%范围内所经历的时间。

1. 在输出端放示波器探头，并把示波器通道设为交流耦合模式。根据名为“输出负载电流突变引起的输出电压响应”的图里的连接方式调整示波器。

2. 打开风扇。

3. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

4. 开通输入电源，并把其电压值设为期望值。

5. 通过设置电子负载为脉冲模式或用一个自定义测试设备来获得期望的跳变负载电流。

6. 最大输出电压偏差和响应时间应该等于或小于规格书中的“输出特性-负载电流瞬态突变期间的输出电压”的里规定的最大值，并与“输出负载电流突变引起的输出电压响应”图形中的结果一致。

7. 关断使能开关管，并断开输入。

十四、软启动时间

软启动时间是指RailQor模块从被使能开始到其输出电压上升到其稳态值的90%的时间跨度。通常为了减小使能冲击电流和消除输出电压中的尖峰，这个上升速度会设计得比较缓慢。

1. 用使能信号或开关管S1关闭RailQor模块。

2. 在RailQor模块的开/关（使能）信号端接示波器探头，且探头的地与RailQor模块的输入电压的负极（IN RTN端）连接。

3. 在RailQor模块的输出电压端接示波器探头。

4. 调节示波器的时间标度（如mS/div），使示波器界面能够捕获到整个使能过程中的波形。

5. 设置示波器的触发功能对应到用于监测使能信号的通道，并把触发模式设置为单次触发模式（一次性事件）。

6. 打开风扇。

7. 开通输入电源，并把其电压值设为所需值。

8. 使能RailQor模块，测量示波器捕获到的使能过程波形。

9. 关断使能开关管，并断开输入。

测得的软启动时间不应该超过规则书中的“动态特性-启动瞬态-启动时间”里所规定的时间跨度。

注意：在模块使能期间，由于不同电子负载的输入特性不同，所以在不同电子负载情况下测得的软启动时间会有较大差异。如果期间出现不正常现象，那么可用相应阻值的实际电阻来取代电子负载进行测试。

十五、效率

电源的效率是指电源在特定工作条件下，其输出功率Pout（等于输出电压乘上输出电流）与输入功率Pin（等于输入电压乘上输入电流）的比值，用百分数来表示。

为了准确测量RailQor模块的效率，就要用高精度的输入/输出分流器来测量输入和输出电流。同样，这里用于计算的输入和输出电压必须直接从RailQor模块的针脚上测得，而不是从其插槽引脚或其他位置处测得。

1. 打开风扇。

2. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

3. 开通输入电源，并把其电压值设为所需值。

4. 调整负载以得到期望的工作点。

5. 读并记录输入电压Vin，输入电流Iin，输出电压Vout和输出电流Iout的值。

6. 关断使能开关管，并断开输入。
   
   

通过下面的公式计算电源的效率：

%Efficiency=PowerOut*100%/PowerIn

计算得到的效率值应该等于或大于效率曲线中所示的效率值。

电源的损耗功率等于输入功率Pin减去输出功率Pout。

十六、RIA-12指标的输入瞬态电压

本测试的目的是验证输入瞬态高压保护电路承受RIA-12规定的瞬态高压时的性能，以及RailQor模块在此期间内的性能。

虽然输入瞬态高压保护电路可以防止瞬态高压超出RailQor模块的额定输入电压值范围。但是，瞬态高压的上升沿会使RailQor模块的输入电压一直升高，直到瞬态高压至电路的输入过电压保护阈值电压为止。因此，RailQor模块承受输入电压跳升情况下可能会导致其输出电压产生短暂偏差。

除非瞬态高压保护电路的功能已经得到验证，否则，测试时不要把RailQor模块安插到评估板上。可以先用小功率的负载电阻或电子负载（恒流模式运行）来代替RailQor模块进行测试。这样，当瞬态高压保护电路的功能被验证后，再把RailQor模块安插到评估板上进行测试。

※ 在没有安插RailQor模块的情况下，验证瞬态高压保护电路的功能

1. 把RailQor模块从评估板拆除下来。

2. 在原来安插RailQor模块的插槽处，从Vin+引脚处接一根跳线使之与外部负载的正极连接；从Vin-引脚处接一根跳线使之与外部负载的负极连接。注意不是把跳线接到RailQor模块插槽的输出引脚，也不是连接到评估板上的用来接负载的输出引脚。这样接的话会把输入过电压传递到评估板的输出元器件和负载上来。

3. 把外部负载按额定输入电压的标准设置在低功率档。

4. 通过BNC测试连接器TP1把示波器探头接在输入电源两端，并把示波器通道设置为直流耦合模式。

5. 通过BNC测试连接器TP4把差分示波器探头接在RailQor模块的输入电压两端，并把示波器通道设置为直流耦合模式。当然，也可以通过BNC连接器TP2和TP3来连接，并把示波器设置为通道A减去通道B的模式。更加详细的说明请看下面的注意事项。如需要观察瞬态高压的完整波形，则按要求调整好示波器。( 注意事项：不同的BNC测试连接器的地不同。)

6. 设置所需的输入电压工作点，并通过把输入电源设置成脉冲模式或用自定义的测试设备来得到所需瞬态高压。此瞬态高压超过了RailQor模块规定的输入瞬态电压范围，不过保护电路会阻断其到后端的通路。

7. 为了捕获瞬态冲击波形，把示波器触发模式设置成“单次触发”模式，并把测量输入瞬态高压的通道设置成需要触发的通道。

8. 开通输入电源，并使用其输出的瞬态高压作为系统输入电压。

9. 验证RailQor模块插槽处的输入瞬态高压是否在其规定允许的瞬态电压范围内。

10. 断开输入。

※ 安插了RailQor模块时，验证瞬态高压保护电路的性能

1. 把RailQor模块安插到评估板上。

2. 通过BNC测试连接器TP1把示波器探头连接在输入电源两端，并把示波器通道设为直流耦合模式。

3. 通过BNC测试连接器TP5把另一个示波器探头连接在RailQor模块的输出电压两端，并把示波器通道设为交流耦合模式。

4. 通过BNC测试连接器TP4把差分示波器探头接在RailQor模块的输入电压两端，并把示波器通道设为直流耦合模式。当然，也可以通过BNC测试连接器TP2和TP3来连接，并把示波器设置成通道A减去通道B的模式。更加详细的说明请看下面的注意事项。如需要观察瞬态高压的完整波形，则按要求调整好示波器。 

5. 把负载设置为需要的功率值。

6. 打开风扇。

7. 设置所需的输入电压工作点，并通过把输入电源设置成脉冲模式或用自定义的测试设备来得到所需瞬态高压。此瞬态高压超过了RailQor模块规定的输入瞬态高压范围，不过瞬态高压保护电路会阻断其输入RailQor模块。

8. 为了捕获瞬态冲击波形，把示波器触发模式设置成“单次触发”模式，并把测量输入瞬态高压的通道设置成需要触发的通道。

9. 用使能信号或开关S1使能RailQor模块。

10. 开通输入电源，并使用其输出的瞬态高压作为系统输入电压。

11. 验证RailQor模块插槽处的输入瞬态高压是否在其规定允许的瞬态电压范围内。同时验证RailQor模块在该时间段内的暂态输出电压是否在正常值范围内。

12. 关断使能开关，并断开输入。

十七、EN 50155和RIA-12指标的输入瞬态浪涌（尖峰）电压

由于高压尖峰在持续时间为几微秒内的幅值可高达几千伏，这些测量一般由具有专业知识和相关设备的厂商完成。所以请找具有相关资格证书的厂商来完成这些测试。

RIA-12申明，作为测试的辅助方法，瞬态电压尖峰的计算值也可以用来说明其是否符合指标要求。YOTTA公司的电路仿真结果验证了系统符合RIA-12规定的实际测试瞬态尖峰值和计算尖峰值指标。

十八、保持时间

保持时间是指当输入电压断开后，RailQor模块的输出电压仍保持在稳定范围内的持续时间。

1. 直接连接50W负载在输入电源的输出端，也即评估板的输入端。

2. 通过BNC测试连接器TP1把示波器的一个探头连接在输入电源两端，并把示波器通道设为直流耦合模式。

3. 通过BNC测试连接器TP5把示波器的一个探头连接在RailQor模块的输出电压两端，且把示波器通道设为直流耦合模式。

4. 为了捕获瞬态冲击导致的波形，把示波器触发模式设置成“单次触发”模式，并把测量输入电压的通道设为需要触发的通道。

5. 设置RailQor模块输出端所带负载的功率。

6. 打开风扇。

7. 用使能信号或开关管S1使能RailQor模块。

8. 开通输入电源，并设置其电压值为额定输入电压值。

9. 关闭输入电源。

10. 测量从输入电源断开开始至RailQor模块的输出电压跌出稳定范围的持续时间。

11. 关断使能开关，并断开输入。

________如有疑问，欢迎咨询YOTTA测试工程师。