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基于CCC认证的计算机用开关电源测试关键技术研究

2017-10-23张志刚

速读·下旬 2017年10期
关键词:开关计算机

张志刚

摘 要:为保证产品使用过程中足够安全,我国对各类电子产品实施CCC强制性认证制度。产品在流入市场前必须满足相应的测试要求才能通过认证,流入市场后监管部门会定期或不定期对产品质量进行监督抽查。本文主要就开关电源的工作原理及电源电路简要阐述,接着就开关电源CCC认证测试详细探究。

关键词:CCC认证;计算机;开关

随着市场经济体制的变化,当今社会竞争越来越激烈,生产企业在控制成本的同时,产品的质量也出现两极分化现象。产品的质量问题不仅和企业的生存和发展有关系,也和消费者的财产和人身安全有关联,更与一个国家的发展和繁荣息息相关。但是,近年来越来越多的产品质量问题,警示着整个社会,让大家更加深刻体会到质量检测的重要性。

1开关电源的工作原理及电源电路

1.1开关电源的工作原理

开关电源就是利用电子开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等),通过控制电路,使电子开关器件不停地“接通”和“关断”,让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制,从而实现DC/AC、DC/DC电压变换,以及输出电压可调和自动稳压。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一点称为成本反转点。

1.2开关电源电路

根据功率不同,特意挑选了几款不同型号的开关电源,如下图所示:

2开关电源CCC认证测试

2.1安规测试

安规就是安规规范,考察产品在终端客户正常使用或者异常使用时,甚至发生故障时,通过模拟这些情况下測试,观察是否产生触电,着火,机械伤害,辐射或者化学伤害等的危险。为了让产品更加安全可靠,让消费者放心使用,允许在正常使用和部分功能异常时对人员都是安全的。尽管此时的电子产品对我们来说毫无利用价值,但是其安全设计还是合理的,对人类不产生危险。

安规要求,产品首先在结构上做合理的设计处理,对尖利的棱角做倒圆或者磨光处理,考虑初级与初级的距离是否满足相关绝缘的要求。

其次,产品的防触电设计是否考虑周全,一次电流的电容放电不足是否会引起火花,接触电流值太大是否引起触电危险。产品连续使用时持续发热是否会引起烫伤,甚至火灾。

安规测试不仅对整机提出了要求,对内部关键零部件,如隔离变压器、X/Y电容、电感、光电耦合器、PCB、外壳都有详细的规格要求。

计算机用开关电源由于输出功率比较大,涉及多路输出,结构复杂,涉及关键元器件比较多等特点。所以,CCC认证安规部分强调机械结构、电气参数、安全标志、单一故障、关键零部件等方面。

CCC认证的安规测试要求,不是针对某款开关电源来提出的,而是具有普遍性。当然,针对每款开关电源由于使用环境,电气参数,元器件使用不同的具体差异也会有所不同。但是总的原则还是从安全设计出发。结构设计是产品首先要考虑的问题,也是最直观但是往往容易出问题的地方,因为结构涉及的问题比较多。产品铭牌标注信息是否齐全,尖锐的边缘拐角,初级电路与初级电路之间的距离,都是结构设计需要考虑的内容。

2.2电磁兼容测试

电磁兼容设计与调试的工作量占总开发工作量的30%以上,设计成本仅占总成本的5%-10%。为了降低成本,我们尽量把电磁兼容的问题在产品开发的初期就要考虑,尽量把电磁兼容问题在产品定量生产前解决。传导试验时,开关电源的测试样机都要安装在主机箱内,都是用测量接收机在人工电源网络上的端子获得,测量时分别读取相线中线的骚扰电压值。要求每个测试点测试15s获得的最高读数,去掉个别突变值。如果电平不稳,还要延长监测时间,获得稳定值。通过与限值比较,就可以看出待测物的辐射骚扰值是否超标,超标产生干扰的频率大小。在开关电源进行电磁兼容性设计时,通常将电容器作为关键滤波元器件,一般在开关电源的电源接入端增加抑制EMI传导干扰的X电容和Y电容,看具体的电路是共模滤波还是差模滤波。在抑制电磁干扰时,电容器的作用是将干扰旁路掉,选用的电容器对干扰信号具有很低的阻抗。

开关电源高效能而体积小的优点也伴随一些缺点,如电感泄露,电磁波辐射,导线的邻近效应明显,产生电磁谐波干扰等系列问题,也容易引起波形失真。

波形失真现象容易产生谐波。谐波的产生会使变压器绕组或者电感绕组的功率损耗增大,给整个产品带来谐波干扰。如果设计不当,还会产生寄生震荡从而降低开关电源的使用效率,给整个开关电源的设计产生严重影响。开机瞬间,电容上贮存的初始电荷为零,后面随着电网电压的升高从零逐渐升至电网电压的峰值。此时越过峰值后,电网电压逐渐减小,整流二极管处于截止状态。直到电网电压的负半周时,二极管才导通,为电容补充能量。

3结语

总之,电气产品的安全问题越来越受到企业的重视,它关系着每个人的生命和财产。安全和EMC测试不仅是我国CCC强制性认证中最基础的要求,同时也是欧洲和北美等地区法规认证的基本要求。安规和EMC问题贯穿在产品设计、开发,后期模具成型,生产等整个过程中。从产品设计阶段就应考虑安规和EMC的要求,越早发现问题,解决问题的成本越小。

参考文献:

[1]罗勇.FMEA技术在电源模块设计中的应用[J].质量与可靠性,2016(05).

[2]徐小宁.开关电源可靠性设计研究[J].电气传动自动化,2014(03).

[3]周真,侯长剑,王芳,王丽杰.基于BP神经网络的开关电源可靠性预计[J].电测与仪表,2016(01).

[4]黄永俊,张居敏,胡月来.开关电源可靠性的设计[J].农机化研究,2015(02).

[5]何颖.电机企业CCC认证策略研究[J].机械研究与应用,2015(02).

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