在可编程电源保护功能测试中，需模拟多种故障条件以全面验证其保护机制的可靠性，涵盖过压、过流、短路、过热、反向连接、动态负载突变、输入异常及电磁干扰等场景。以下是具体故障条件及测试方法：
一、过压故障（Over Voltage Protection, OVP）
- 静态过压
- 模拟方法：以缓慢速率（如0.1V/s）递增输出电压至触发阈值（如标称12V电源的OVP阈值设为15V）。
- 测试要点：
- 验证保护触发后输出电压是否立即降至安全范围（如<60V）。
- 记录保护响应时间（如某电源在8μs内切断输出，符合ISO 16750标准）。
- 检查保护电路是否具备锁存功能（需手动复位）或自动恢复功能（如欧盟CE认证要求）。
- 瞬态过压
- 模拟方法：输出电压阶跃（如从12V突增至18V，上升时间<1μs），模拟电源开关动作或雷击浪涌。
- 测试要点：
- 使用示波器抓取电压波形，验证保护电路能否在200μs内响应（IEC 62368-1要求）。
- 测试保护电路的抗干扰能力（如注入100kHz/3V共模噪声，观察是否误触发）。
二、过流故障（Over Current Protection, OCP）
- 恒定过流
- 模拟方法：设置电子负载为恒流模式，逐步增加电流至OCP阈值（如标称5A电源的OCP阈值设为6A）。
- 测试要点：
- 验证保护触发后输出电流是否立即限制在安全值（如6A±0.5A）。
- 记录保护响应时间（如某电源在10μs内限制电流，避免导线过热）。
- 短路故障
- 模拟方法：直接短接电源输出端，模拟输出端短路或负载内部故障。
- 测试要点：
- 验证保护电路能否在5μs内切断输出（如汽车电子标准ISO 16750要求）。
- 检查短路解除后电源是否自动恢复输出（或需手动复位）。
- 测试短路时的峰值电流（如某电源短路电流被限制在10A以内，避免损坏MOSFET）。
三、过热故障（Over Temperature Protection, OTP）
- 高温触发
- 模拟方法：将电源置于恒温箱中，逐步升温至OTP阈值（如85℃）。
- 测试要点：
- 验证保护触发后电源是否停止输出（如风扇停转或PWM占空比降为0）。
- 记录降温后恢复时间（如某电源在温度降至70℃后自动恢复输出）。
- 局部过热
- 模拟方法：使用热风枪局部加热电源内部关键元件（如MOSFET、电感），模拟散热不良场景。
- 测试要点：
- 验证保护电路能否检测局部温升（如通过NTC热敏电阻或红外测温仪）。
- 检查电源是否进入降额模式（如输出功率降低50%）以避免损坏。
四、反向连接故障（Reverse Polarity Protection）
- 直流反向连接
- 模拟方法：将电源输出正负极反接（如+12V接至负载GND，-12V接至负载VIN）。
- 测试要点：
- 验证保护电路能否承受反向电压（如某电源可承受-24V反向电压而不损坏）。
- 检查输出端是否无电流流过（或电流被限制在<1mA）。
- 交流反向连接（针对AC-DC电源）
- 模拟方法：交换AC输入端L/N线（如220V AC输入反接）。
- 测试要点：
- 验证电源是否具备全桥整流电路（可自动纠正极性）。
- 检查输出电压是否正常（如220V AC输入反接后，输出仍为12V DC）。
五、动态负载突变故障
- 负载阶跃
- 模拟方法：使用电子负载输出阶梯波（如从1A突增至5A，上升时间10μs），模拟负载电流突变。
- 测试要点：
- 验证电源输出电压跌落深度（如ΔV≤5%标称值）。
- 记录恢复时间（如某电源在100μs内恢复至稳态电压）。
- 负载脉冲
- 模拟方法：输出高频脉冲电流（如5A/10μs脉冲，重复频率1kHz），模拟开关电源的开关动作。
- 测试要点：
- 使用示波器抓取输出电压波形，验证是否出现振荡或过冲（如过冲电压≤10%标称值）。
- 测试电源的环路稳定性（如相位裕度>45°）。
六、输入异常故障
- 输入欠压
- 模拟方法：降低输入电压至欠压阈值（如标称220V AC电源的欠压阈值设为180V）。
- 测试要点：
- 验证电源是否停止输出（或进入低功耗模式）。
- 记录欠压解除后恢复时间（如某电源在输入电压升至190V后自动恢复输出）。
- 输入过压
- 模拟方法：升高输入电压至过压阈值（如标称220V AC电源的过压阈值设为264V）。
- 测试要点：
- 验证电源是否切断输入（如通过继电器或MOSFET断开电路）。
- 检查输入端是否无电流流过（或电流被限制在<10mA）。
七、电磁干扰（EMI）故障
- 传导干扰
- 模拟方法：通过LISN（线路阻抗稳定网络）注入高频噪声（如100kHz-1MHz，幅值3V），模拟电网中的电磁干扰。
- 测试要点：
- 使用频谱分析仪测量电源输出端的噪声水平（如符合CISPR 22 Class B标准）。
- 验证保护电路是否误触发（如OVP/OCP未因噪声而动作）。
- 辐射干扰
- 模拟方法：在电波暗室中暴露电源于电磁场（如80MHz-2.5GHz，场强10V/m），模拟无线通信设备的干扰。
- 测试要点：
- 使用接收机测量电源输出电压波动（如ΔV≤2%）。
- 检查电源是否进入保护模式（如输出功率降低或停止输出）。
八、多故障组合测试
- 过压+过热
- 模拟方法：同时施加过压（如18V）和高温（如85℃），模拟极端工况。
- 测试要点：
- 验证保护电路能否优先响应更危险的故障（如先触发OVP再触发OTP）。
- 检查电源是否进入安全状态（如输出切断且指示灯报警）。
- 短路+动态负载
- 模拟方法：在短路状态下施加负载脉冲（如5A/10μs脉冲），模拟负载故障时的电流冲击。
- 测试要点：
- 验证保护电路能否承受峰值电流（如某电源短路时峰值电流被限制在20A以内）。
- 检查电源是否损坏（如MOSFET、电感等元件无烧毁痕迹）。
九、测试工具与标准
- 测试工具
- 可编程直流电源（如Keysight N6705C）：用于生成故障波形。
- 电子负载（如Chroma 6310A）：模拟负载突变。
- 示波器（如Tektronix MSO64）：抓取电压/电流波形。
- 恒温箱（如ESPEC SH-641）：模拟高温环境。
- LISN与频谱分析仪（如Rohde & Schwarz ESU40）：测试传导干扰。
- 测试标准
- IEC 62368-1：定义过压、过流、短路等保护要求。
- ISO 16750：规定汽车电子电源的动态负载与故障响应测试。
- CISPR 22：限制电源的传导与辐射干扰水平。
- UL 60950：要求电源具备反向连接保护功能。
十、典型测试案例
- 特斯拉超级充电桩测试：模拟电池包过压（如450V→500V阶跃），验证充电桩的OVP响应时间（<50μs）与切断功能。
- 华为5G基站电源测试：施加短路脉冲（10A/10μs），验证电源的短路保护能力（峰值电流<15A，无元件损坏）。
- NASA卫星电源测试：在真空环境中模拟反向连接（-24V），验证电源的极性保护功能（输出电流<0.1mA）。
