NB T 10296-2019 交流-直流开关电源反馈环路技术规范.pdf

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1、ICS 29.200 K 81 NB 中 华 人 民 共 和 国 能源 行 业 标 准 NB/T 10296 2019 交流 -直流开关电源反馈环路技术规范 Technology specification of AC-DC switching power supply for feedback loop 2019 - 11 - 04发布 2020 - 05 -01实施 国家能源局 发布 NB/T 10296 2019 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 技术要求 . 2 5 试验方法 . 2 附录 A（资料性附录） 故障判据

2、 . 6 附录 B（规范性附录） 近场射频电磁场抗扰试验 . 8 参 考 文 献 . 14 图 1 快环通道试验示意图 . 3 图 2 慢环通道试验示意图 . 4 图 B.1 试验原理框图 . 8 图 B.2 典型的试验设施举例 . 10 图 B.3 场校准示意图 . 10 图 B.4 天线运动试验示意图 . 11 图 B.5 天线运动轨迹图（平行放置） . 12 图 B.6 天线运动轨迹图（垂直放置） . 12 表 B.1 试验等级 . 8 表 B.2 屏蔽性能指标 . 9 NB/T 10296 2019 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 2009给出的规则起草。 本标准由中国电器

3、工业协会提出。 本标准由全国电器附件标准化技术委员会（ SAC/TC 67）归口。 本标 准起草单位： 深圳市航嘉驰源电气股份有限公司、广东华南家电研究院、杭州鸿雁电器有限公 司、万可电子（天津）有限公司、广东省电源行业协会、中国电器科学研究院 股份 有限公司、深圳市瓦 特源检测研究有限公司、宁波欧知电器科技有限公司 。 本标准主要起草人： 罗勇进、黄子蕴、汪凤琴、汪芳、秦汉军、蔡军、曹兵喜、柯赐龙、伍金铨、 邓以成、李细琴 。 NB/T 10296 2019 1 交流 -直流开关电源反馈环路技术规范 1 范围 本标准规定了交流 -直流开关电源反馈环路的技术要求、试验方法、以及其稳定性的判定要

4、求和规 则等。 本标准适用于交流 -直流开关电源反馈环路试验的技术 规范。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 12190 电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 反馈环路 feedback loop 系统中把输出的电量（电压或电流）回馈输送到输入的路径。 3.2 波特图 bode plot 由对数幅频特性和对数相频特性组成的曲线图。 3.3 相位裕量 phase margin 系统波特图上增益为

5、 0dB时对应的相位值与 -180之间的差值。 3.4 增益裕量 gain margin 系统波特图上相位为 -180时对应的增益值与 0 dB之间的差值。 3.5 慢环通道 slow lane 三端可编程分压调节器的分压网络支路。 3.6 快环通道 fast lane 光偶 LED与三端可编程分压调节器相连的支路。 3.7 矢量合成 vector sum 为获得最终的波特图而对快环通道数据和慢环通道数据进行的一种数学运算。 NB/T 10296 2019 2 4 技术要求 4.1 反馈环路稳定性判定 为保证开关电源能稳定的工作，其反馈环路稳定性的判定要求如下： Phase margin 45

6、 ； Gain margin -10 dB。 5 试验方法 5.1 试验环境条件 本标准中除气候环境试验、可靠性试验以外，其他试验均可在下述试验用标准大气条件下进行： 温度 ： 0 45 ； 相对湿度 ： 20 98； 大 气 压 ： 86 kPa 106 kPa。 5.2 试验要求 5.2.1 一般要求 产品在反馈环路试验前一般应预热 15 min，并试验其在轻载、半载和满载条件下工作的状况。 5.2.2 对试验用交流稳压电源的要求如下： 稳定度 1 ； 波形失真 5 ； 频率变化（ 50/60 1） Hz。 5.2.3 对测试用网络分析仪的要求如下： 频率覆盖范围： 10 Hz 500 M

7、Hz； 窄带宽： 2 Hz 30 kHz； 高频率分辨率： 1 MHz； 扫描方式：对数扫描； 显示模式：增益和相位模式； 小激励源功率：输出功率 -60 dBm 20 dBm。 5.3 常温条件下的反馈环路试验 5.3.1 总则 反馈环路一般由快环通道和慢环通道组成，试验结果为二者合成值。 对隔离变压器 T1要求如下： 初级与次级之间匝比为 1:1； 频率覆盖范围 10 Hz 500 MHz； 阻抗不能明显低于 50； 在试验频率范围内不能有谐振点，应表现出感性。 为证测量的准确，在试验之前需要进行 直通校准。 5.3.2 快环通道试验示意图见图 1。 5.3.2.1 试验步骤如下 ： NB

8、/T 10296 2019 3 1) 在常温（ 23 2）条件下，在快环通道与电路连接点处注入网络分析仪的激励源信号，激励源 信号的强弱与开关电源的输出电压有关，依产品具体情况设定； 2) 断开慢环通道与电路的连接，并偏置一个与输出同等电压的直流电源； 3) 设置好输出负载条件，输入电压及频率，开启电源。 试验完成后，可以从网络分析仪屏幕上得到快环通道波特图，包括增益频率曲线和相位频率曲线。 它是由计算机采样多个频率点所组成的曲线，假设此曲线的复函数表达式为： Z1=X1+Y1j . (1) 式中： X1 快环通道采样点表达式实部； Y1 快环通道采样点表达式虚部。 注 1： 网络分析仪射频输

9、出的激励信号通过变压器加到快环通道回路中。网络分析仪射频输出的激励信号的大小取 决于变压器，饱和情况取决于每个开关电源，没有固定值。 注 2： R通道用来测量注入到环路的信号， A通道用来测量环路的输出信号， A/R是环路的开环特性。 图 1 快环通道 试验示意图 5.3.3 慢环通道试验示意图见图 2。 5.3.3.1 试验步骤如下： a) 在常温（ 23 2）条件下，在慢环通道与电路连接点处注入网络分析仪的激励源信号，激励 源信 号的强弱与开关电源的输出电压有关，依产品具体情况设定； b) 断开快环通道与电路的连接，并偏置一个与输出同等电压的直流电源； c) 设置好输出负载条件，输入电压及

10、频率，开启电源。 试验完成后，可以从网络分析仪屏幕上得到慢环通道波特图，包括增益频率曲线和相位频率曲线。 它是由计算机采样多个频率点所组成的曲线，假设此曲线的复函数表达式为： Z2=X2+Y2j . (2) 式中： X2 慢环通道采样点表达式实部； Y2 慢环通道采样点表达式虚部。 NB/T 10296 2019 4 注 1： 网络分析仪射频输出的 激励信号通过变压器加到快环通道回路中。网络分析仪射频输出的激励信号的大小取 决于变压器，饱和情况取决于每个开关电源，没有固定值。 注 2： R通道用来测量注入到环路的信号， A通道用来测量环路的输出信号， A/R是环路的开环特性。 图 2 慢 环通

11、道 试验示意图 5.3.4 矢量合成 为得到最终由快环通道和慢环通道合成的波特图，我们必须把每一个采样点上的数据进行矢量合 成，假设在同一频率点上采样到的快环通道和慢环通道的表达式分别为 Z1， Z2，那么合成后的表达式为： Z=Z1+Z2 . (3) 我们也可 以把它写成： Z=（ X1+X2） + (Y1+Y2） j =X+Yj . (4) 式中： X 合成后采样点表达式实部； Y 合成后采样点表达式虚部。 为得到最终的增益频率和相位频率曲线图，我们需要把以上的（ 4）式在 Excel中进行转换，计算公 式如下： Gain=20*lg(X2+Y2)0.5) . (5) 式中 ： Gain

12、合成后环路的增益值 ； lg(X2+Y2)0.5) 10为底的对数函数。 Phase=Degrees(ATAN(Y/X) . (6) 式中 ： Phase 合成后环路的相位值 ； Degrees 角度函数 ； ATAN(Y/X) 反正切函数。 由式 （ 5） 和 （ 6） 我们可以得到不同频率点上环路的增益值和相位值 ， 再通过 Excel的函数功能就 可以得到相应的增益频率曲线和相位频率曲线。 5.3.5 低温条件下的环路试验 NB/T 10296 2019 5 在 0 或制造商宣称的电源产品工作温度下限条件下，按照 5.3.1、 5.3.2、 5.3.3和 5.3.4的规定 试验反馈环路稳

13、定性 。 5.3.6 高温条件下的环路试验 在 45 或制造商宣称的电源产品工作温度上限条件下 , 按照 5.3.1、 5.3.2、 5.3.3和 5.3.4的规定 试验反馈环路稳定性。 5.3.7 近场射频电磁场抗扰试验条件下的环路试验 试验样品在试验近场射频电磁场抗扰试验时，按照 5.3.1、 5.3.25.3.3和 5.3.4的规定试验反馈环路 稳定性。 近场射频电磁场抗扰试验的条件及方法依据附录 B执行，试验等级选用等级 1。 NB/T 10296 2019 6 A 附 录 A （资料性附录） 故障判据 A.1 故障定义和解释 参考 GB/T 5271.14的规定，出现以下情况之一均视

14、为故障： 试验样品在规 定的条件下，出现一个或几个性能参数超过规定的要求； 试验样品在规定的应力范围内工作，由于机械零件、结构件的损坏或失灵，或出现元器件的失 效，从而使试验样品不能完成其规定的功能。 A.2 故障分类 A.2.1 关联性故障 关联性故障是试验样品预期会出现的故障，通常都是由产品本身条件引起的。它是在解释试验结果 和计算可靠性特征值时必须计入的故障。 A.2.2 非关联性故障 非关联性故障是试验样品出现非预期的故障，这类故障不是由产品本身条件引起的，而是试验要求 之外引起的，非关联性故障在解释试验结果和计算可靠性特征值时不计入。但应在试验中做记录，以 便 于分析与判断时参考。

15、A.3 关联性故障判据 以下故障为关联性故障： 必须更换元器件、零部件等才能使系统恢复正常运行； 必须修理、调整接插件、电缆、插头或消除短路及接触不良，才能恢复正常运行； 不是由同一因素引起的，而同时发生两个以上（含两个）的故障，应记为两个或两个以上的关 联性故障。若由同一因素引起，则不论出现几次故障，均记为一次关联性故障； 由于试验样品本身原因，试验中出现危及试验、维护和使用人员的安全，或造成试验样品设备 严重损坏的故障。一旦出现，应立即拒收或判定不合格。 A.4 非关联性故障判据 以下故障为非关联性 故障： 因试验条件变化超出规定范围（电网波动太大、温度波动太大、严重电磁干扰和机械冲击、振

16、 动等）所引起的故障； 因人为操作失误而使样机出现故障； 由于误判而更换元器件、零部件，或在检修过程中，因人为因素而造成的故障； 根据产品有关技术规定，允许调整的部位（零部件、元器件等）未调整好而引起的故障； NB/T 10296 2019 7 被确定是软件程序差错而造成的故障； 若出现不正常情况，不需修理停机 0.5 h后能自动恢复正常运行，发生此类事件累计达三次， 则记为一次非关联性故障； 有寿命指标要求的部件，在寿命期以外出现的故障。 A.5 判定 承担试验检测 的单位，根据失效分析和产品标准及相关标准可以做出关联性故障或非关联性故障的 判定。 NB/T 10296 2019 8 B 附

17、 录 B （规范性附录） 近场射频电磁场抗扰试验 B.1 试验目的 目前，开关电源正伴随着移动射频终端产品的蓬勃发展而快速增长。由于开关电源常与射频终端在 近距离条件下共同使用， 开关电源所受到射频终端的射频干扰强度远大于 GB/T 17618规定的干扰强度 。 本附录的主要目的是建立评估开关电源靠近射频终端时的抗扰能力的试验方法和评定依据。 B.2 试验原理 本试验的基本原理，主要是通过一个小型天线模拟发射如对讲机、手机等所产生的频率的电磁波， 然后将天线 靠近待试验样品，监测待试验样品的工作状态，从而来评估待试验样品对射频产品近距离的 抗干扰能力。试验原理框图如图 B.1所示。 图 B.1

18、 试验原理框图 B.3 试验等级 考虑到需覆盖如对讲机、手机等所产生的频率，设定试验等级如表 B.1： 表 B.1 试验等级 频段 频段范围 （ MHz） 步进 （ MHz） 试验严酷等级 (W) 调制类型 等级 1 等级 2 1 360 480 5 4.5 9.0 PM， 18 Hz， 50 2 800 1 000 10 7.0 14.0 PM， 217 Hz， 12.5 NB/T 10296 2019 9 3 1 600 1 950 20 1.5 3.0 PM， 217 Hz， 12.5 4 1 950 2 200 20 0.75 1.5 PM， 217 Hz， 12.5 5 2 400

19、2 500 20 0.1 0.2 PM， 1 600 Hz， 50 6 2 500 2 700 20 0.25 0.5 PM， 217 Hz， 12.5 B.4 试验设备 试验设备需满足下述要求： 电波暗室： 推荐尺寸如图 B.4所示， 其中： 无论是被测物还是测量天线都能保证： 天线与吸波材料之间最小距离： 0.5米； 天线与屏蔽墙之间最小距离： 1.5米。 电磁干 扰滤波器：进入试验室的线缆须使用滤波器，并保证滤波器在连接线路上不致引起谐振效应。 射频信号发生器：能满足表 B.1中的频段要求和调制要求。 功率放大器：放大信号及提供天线输出所需要的场强电平。放大器产生的谐波和失真电平应比载波

20、 电平至少低 15 dB。 发射天线：天线需满足以下要求 : 带宽： 360 MHz 2.7 GHz； 输入功率：最大 20 W。 记录功率电平的辅助设备：用于记录实验规定场强所需的功率电平和控制产生试验场强的电平。应 确保辅助设备具有充分的抗扰度。 由于试验所产生的信号场强高，应在屏蔽室中进行试 验，以便遵守有关禁止对无线通信干扰的规定。 屏蔽室的主要要求如下： 按 GB/T 12190规定的测量方法进行测量，其屏蔽性能指标满足如 表 B.2要求： 表 B.2 屏蔽性能指标 场 频率 屏蔽性能 dB 磁场 14 kHz 60 磁场 200 kHz 80 电场 15 MHz 100 平面波 4

21、50 MHz 100 平面波 1 000 MHz 100 微波 1 GHz 3 GHz 90 入射最大反射率（ dB） -10 dB，频率范围条件： 300 MHz 3 GHz，参考 IEEE 1128-1998 的规定。 优 先采用的试验设施为安装有吸波材料的屏蔽室，且屏蔽室应具有足够的空间以适应待试验样品尺 寸和对试验场强的充分控制能力。相关屏蔽室应适合安放发生场强的设备、监视设备。试验设施如图 B.2 所示。 NB/T 10296 2019 10 图 B.2 典型的试验设施举例 B.5 场的校准 场校准的目的是为确保待试验样品周围的场充分均匀，以保证试验结果的有效性。校准过程中不进 行调

22、制，以保证传感器指示正常。 在试验之前，按照图 B.3的要求进行布置。天线任意一个位置距吸波材料最少 500 mm，距离接地平 面，天线线缆，试验室屏蔽层最少 1 000 mm。 图 B.3 场校准示意图 另外，表 B.1所示的试验参数可由以下公式计算得来： 式中： NB/T 10296 2019 11 Pant,NET 即表一中所示的功率，也就是输送给天线的功率； Pmeas,FWD 在定向耦合器测得的正向功率； Pmeas,REFL 在定向耦合器测得的反射功率； Pant,FWD 在天线端测得的正向功率； A 线性衰减 （ A1） 。 B.6 试验布置 待试验样品应摆放在 0.8 m高的绝

23、缘试验平台上，并尽可能在实际工作状态下运行 . 布线应按照厂商推荐的规程进行。若无规定，应使用非屏蔽的平行导线。 待试验样品至辅助 设备的最大距离为 1 m。 使用生产厂规定的导线类型和连接器； 如果生产厂规定导线长度不大于 1 m，则按生产厂规定长度用线，导线须拉直摆放； 如果生产厂规定导线长度大于 1 m，或未规定，导线捆扎成 1 m长的无感线束； 所有试验都在微波暗室中进行，试验设置示意图如图 B.4。 图 B.4 天线运动试验示意图 B.7 试验程序 待试验样品应在预定的运行和气候条件下进行试验。应在试验报告中记录温度、相对湿度。 天线在待试验样品上方，并且平行于接地面 。 以待试验样

24、品至辅助试验设备及连接线为中心线做方 波匀速运动。试验前要根据待试验样品与附 属设备及其相连接的线束的尺寸来确定天线运行所覆盖的面 积。 为了使待试验样品及附属设备完全被覆盖在天线产生的电磁场环境中，设定待试验样品到天线的距 离为 5 mm时，步进距离为 30 mm。 待试验样品的每个面均要进行间距为 5 mm的试验。同时，天线分互相垂直的两个方向进行。 在天线端施加表 B.1所示的干扰信号。详细的试验步骤如下所述： NB/T 10296 2019 12 a) 将天线与待试验样品及线束平行放置，按照天线到待试验样品的距离设置天线运行的轨迹参 数，让天线在待试验样品与附属设备及线束上方沿图 B.

25、5中虚线所示方波轨迹运动，监测待试 验样品工作状态； 图 B.5 天线运动轨迹图（平行放置） b) 将天线水平旋转 90 ，重复第 1步，如 图 B.6所示； 图 B.6 天线运动轨迹图（垂直放置） c) 如果待试验样品能以不同方向（如垂直或水平）放置使用时，各个侧面均应试验。每个面的试 验均要重复步骤 1、 2来完成； d) 在试验过程中，尽可能使待试验样品充分运行，并在所有选定的敏感运行模式下进行抗扰度试 验。 推荐采用下述实施程序。 试验根据试验计划进行，试验计划应包括在试验报告中。 试验计划包含下列内容： 待试验样品尺寸，包括待试验样品到模拟负载的连接线束长度和模拟负载的尺寸； 待试验

26、样品工作模式 ； 试验的布置图，含桌子高度，天线运行轨迹参数； 所用天线的类型； 适用的试验等级； 可接受的性能判据。 为确定试验计划的一些项目，可能需要做一些预试验。 试验报告应包括试验条件，校准说明和试验结果。 B.8 试验结果的评定 试验结果应按待试验样品的功能丧失或性能降级进行分类。这些分类与制造商、试验申请者规定的， 或制造商与用户之间商定的性能等级有关。推荐的分类如下： 在制造厂或委托方或客户规定的技术规范限值内性能正常； NB/T 10296 2019 13 功能暂时丧失或性能暂时降低，但在骚扰停止后待试验样品能自行恢复，无需操作者干预； 功能暂时丧失或 性能暂时降低，但需操作者

27、干预才能恢复正常； 因硬件或软件损坏，或数据丢失而造成不能够自行恢复至正常状态的功能降低或丧失。 制造商的技术规范中可规定对待试验样品的影响哪些可以忽略哪些可以接受。 B.9 试验报告 试验报告应包含能重现试验的全部信息。尤其是以下内容： 试验计划中规定的内容； 待试验样品和辅助设备的标识，如商标名称、产品型号和序列号； 试验设备标识，如商标名称、产品型号和序列号； 任何进行试验所需的特殊环境条件，如屏蔽室； 进行试验所必需的任何特定条件； 制造商、委托方或购买方规定的性能等级； 实验室在骚 扰试验过程中或试验后，观察到的对待试验样品的影响及持续时间； 试验通过 /不通过的判定依据； 采用的任何特殊条件，如电缆长度、类型，屏蔽或接地状况。 NB/T 10296 2019 14 参 考 文 献 1 GB/T 17618 信息技术设备 抗扰度 限值和测量方法 2 GB/T 5271.14 信息技术 词汇 第 14部分：可靠性、可维护性与可用性 3 IEEE 1128 30 MHz - 5 GHz射频波段滤波器评定推荐规程 _