中兴电源先进的测试手段

2019-11-03 09:56:18

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供稿：网友

康希荣

毕业于西北工业大学航空电子工程系无线电专业

中兴通讯本部事业部电源测试部测试工程师。

　　摘要介绍了中兴通讯对电源产品进行的测试手段和测试参数。

　　关键词模拟短路热分布防护电磁兼容性一致性集中监控

一、概述

　　通信电源在通信系统中具有相当重要的地位和作用。通信电源的可靠性直接影响着通信系统的可靠性。对通信电源进行正确而有效的测试，是保证通信电源开发质量、生产质量及供货质量的有效方法。通信电源的测试方法及测试手段，是保证测试技术的先进性及有效性的先决条件，是保证高可靠性通信电源的依据。

　　中兴通讯电源产品运用先进的测试方法及测试设备并配以具有多年开发测试经验的电源专业测试工程师，对开发及出厂的每一台电源产品，包括一次通信电源系列，二次模块电源系列及电力高频开关电源系列的每一个整流器电源模块及电源系统，从开发初期至批量生产的每一个环节，都进行了严格的测试，从而使出厂的每一台电源设备都具有相当高的可靠性。

二、中兴电源先进的测试手段

1．设计阶段的测试

　　中兴通讯的每一种电源产品，从立项一开始，都由经验丰富的电源专业测试工程师对该电源按照相关标准要求对其进行跟踪测试。测试工程师对系统设计方案中的每一个指标参数的合理性进行分析，并与行业标准进行对比。在详细电路设计时，对开发人员采用的每一个元器件的质量、成熟性及可批量供货性进行严格的审核。对委托加工的磁性材料的绝缘等级、耐热等级及生产工艺等进行严格的认证、检验及审核，对结构件的强度、合理性及整机的可测试性、可维修性、安全性、稳定性进行检验。

2．电源参数的检测

　　通信电源参数的检测是最基本的测试要求。为了提高测试的可重复性及加快开发进度，中兴通讯自制了相关的电源参数微机检测及调试设备，使出厂的每一台电源设备的性能参数都具有严格的一致性及测试的可重复性，所有参数均符合或超过中兴电源产品内部技术文件的要求和信息产业部相关标准的要求。

3．电网谐波模拟

　　为了检测中兴系列电源产品对中国地区特定电网的宽范围适应能力，中兴电源测试工程师运用美国CI公司的电网谐波发生器/分析仪（HGA Harmonic Generator/Anynasis）及AC POWER SOURCE，模拟从国内不同地区采集的典型的电网波形及参数，对每一种电源样机进行长期的电网适应能力测试，使之更适合中国广大城乡用户使用的宽广的电压输入范围。运用HGA及AC POWER SOURCE，编制出在开关机时刻及电网波动时所产生的各种可能时刻的强浪涌尖峰及突然跌落，并进行长时间的重复试验及关键波形测试，使中兴电源的有源功率因数校正（APFC）电路的可靠性及功率变换主电路的可靠性得到了极大的提高，从而保证了中兴电源系列产品在网上稳定可靠的运行。

4．长时短路及短时重复短路测试

　　为了检测中兴电源在负载发生意外短路情况下的可靠性，每一台新开发的中兴电源模块及系统均进行了在输入电压最高、正常及最低时的输出端长达8小时的短路测试及负载由空载至突然短路、短路次数达上百次的重复短路可靠性测试，并同时监测电源的输出电压回缩及短路电流大小，检测功率器件的瞬态电压电流应力，使之满足电应力降额的要求，提高了电源短路至短路解除后恢复正常工作的能力。

5．高低温长时间烤机及整机的热分布测试

　　高温是半导体器件，也同样是通信电源最为严酷的外应力。中兴电源的开关整流器样机均在允许的输入电压及负载电流变化范围内经过温度为－10℃～50℃的综合交变应力测试及长时间高温烤机的MTBF测试，并对将出厂的每一台电源系统，均在额定输入电压及最大负载电流下进行环境温度为45℃、时间为24小时的高温应力考核。同时，分别在常温、高温环境下并加上最高输入电压、最低输入电压及最高输出电压、最大负载电流，对整机特别是功率器件的温度分布进行了严格的测试，得出了整机的热分布图形，保证了整机温度的合理分布。

6．防护测试技术

　　为了保证中兴电源具有适应中国偏远落后地区特别是由小水电供电地区的电网浪涌及强雷电的冲击能力，电源测试工程师对中兴电源在具有专业水平的防护设计工程师精心设计的防雷击浪涌电路用SCHAFFNER NSG2050浪涌发生器进行了持久反复的测试，使中兴电源的第三级（D级）防护电路在各种输入电压及负载条件下，在相线之间、相线与中线之间及相线、中线与保护地（PE）之间，均可承受幅值为6KV，开路电压波形为1.2/50μs，短路电流波形为8/20μs的冲击电压综合波。组合电源系统，相线与相线、相线与中线之间及相线、中线与保护地（PE）之间，在不同的输入电压及负载电流并带是池情况下，能够承受波形为8/20μs 15KA的电流冲击。为了适应国内不同地区电网的TT制及TN-C制的需求，中兴电源系列均进行了机壳（PE）与中线（N线）间承受250V/50Hz交流电压1小时的测试，从而使中兴电源在TT及TN-C制电网下能可靠的运行。

7．电磁兼容性测试技术

　　具有四遥（遥控、遥测、遥信、遥调）功能及高效率和宽广输入电压范围的中兴电源系统，为了保证二十一世纪信息技术中绿色电源的应用成为现实，按CISPR 22及CISPR 24标准，进行了严格的电磁兼容性测试。静电放电（ESD）的测试设备为SCHAFFNER NSG435静电放电发生器，波形1.2/50ns、接触放电辐值8KV、间接放电值15KV；电压跌落的测试设备为AC POWER SOURCE，额定负载条件下从最高电压跌落至0V再突然升高至最高电压；辐射电磁场强度的测试频率范围为80MHz～1000MHz，辐射电磁场的辐值为3V/m；电快速瞬变脉冲群（EFT）的测试设备为SCHAFFNERNSG2025，波形为5/50ns，脉冲重复频率2.5KHz，辐值为4KV、脉冲重复频率5KHz，辐值为2KV，测试时群脉冲信号的持续时间为15ms，周期为300ms。在上述抗扰性测试中，电源均能正常工作、通信不中断、液晶显示无乱码等。同时进行了电源线传导发射试验，频率范围为150KHz~30MHz及电磁场辐射发射试验，频率范围为30~1000MHz，测试设备为HPE701A，可满足A级标准的要求。并按YD/T-983-1998《通信电源系统电磁兼容性限值要求及测试方法》对输入电源线进行了电压起伏及闪烁测试，测试设备为PA6630电源分析仪及交流静化稳压电源。高性能的电磁兼容性指标，使中兴通信电源系统保证了通信系统的高可靠性，该电源系统特别适合于GSM基站等对电磁环境有严格要求的场合。

8．电路设计、安规及一致性测试

　　为了保证每一台电源都具有高度的安全可靠性及一致性，对每一台电源使用中可能产生的对操作人员、维护人员及机房设备的不安全因素均按照UL1950及GB的要求进行了安全测试。如对输入电解电容器、X电容器、Y电容器和PCB板进行阻燃性测试，对变压器等磁性元器件、功率器件与散热器间、导线与散热器间、高压PCB走线之间及其与低压PCB走线和金属机壳间进行500~2500V/50Hz的耐电压测试及爬电距离测试，并对交流输入线与金属机壳保护地间漏电流进行严格的测试及控制，保证在相对湿度达到 90%时，交流输入与直流输出之间及交流输入与安全地间都有足够的绝缘电阻和绝缘强度。按小概率事件对可能出现的极端事件，模拟并测试了重大质量事件可能出现的故障模式，及早消除了可能出现的事故隐患。

9．集中监控测试

　　中兴电源集中监控部分的测试，主要是针对硬件和软件两部分进行的。针对监控部分的特点，对硬件电路进行了FMEA分析、降额、高温存储（70℃）和低温存储（-40℃）各12小时、高温工作（40℃）和低温工作（-10℃）各24小时及温度变化速率不低于5℃/min的高低温循环试验（24小时）等环境项目的测试，为了保证系统在各种电磁环境下都能正常工作，按YD/T 983-1998《通信电源设备电磁兼容性限值和测试方法》的要求，进行了诸如静电放电（ESD）、电快速瞬变脉冲群（EFT）、电磁场辐射抗扰性及因辐射电磁场引起的传导干扰抗扰性等8个 EMC测试，用来提高监控电路软硬件的可靠性。在测试中，用带宽为1GHz的四通道数字存储示波器TDS784D的DPO功能，对时钟等重要器件的波形进行长时间的观察，以观察到系统出现的任意时刻的误码，保证系统工作的可靠性。针对软件测试没有统一标准的特点，对开发成功的软件进行代码走查、单模块功能及完整性分析测试、软件容错性能及代码运行覆盖率测试、软件参数边界及极限测试。运用先进的LABVIEW软件及Visual C软件进行二次测试软件的再开发，并配以自制的AI卡和AO卡、信号隔离转换板及监控系统的接口，来模拟中兴电源产品的实际运行环境及比实际运行环境更严酷的软件环境（极限参数、异常参数、边缘问题），增加了前后台软件测试的力度和强度，有效减小测试工作对实际设备和环境的依赖性，提高了测试效率及系统软件测试的全面性，而且使中兴电源前后台监控软件的测试方法更加具有先进的科学性，保证了监控软硬件系统运行的可靠性。

摘自《中国电磁兼容网》

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