一種受限制電源測試算法研究

朱乃榕

（福建省產品質量檢驗研究院，福建 福州 350002）

1 引言

受限制電源，源自GB 4943.1-2011《信息技術設備 安全 第1部分：通用要求》第2.5條規定。一款電源是否受限制決定了由其供電的設備外殼阻燃等級，因此該項目一直都是GB 4943.1-2011的重要檢測項目。在實際檢測過程中，由于人工記錄數據量大、試驗次數多，難以得到準確數據。本文提出了一種基于等差數列思想的受限制電源測試算法，能快速確定電源的輸出極限范圍，等距分割帶載幅度，進行極限逼近，最終得到精確的測試結果。

2 測試難點

根據GB 4943.1-2011《信息技術設備 安全 第1部分：通用要求》第2.5條規定，受限制電源項目的檢測參數有空載輸出電壓Uoc、最大輸出電流Isc、最大輸出伏安S等。以標準表2B的要求舉例，簡述人工測試操作步驟如下：

①電源的輸入電壓調節為110%額定電壓；

②斷開所有負載，測量空載輸出電壓Uoc；

③調節非容性負載（包括短路），施加負載5s后測量最大輸出電流Isc；

④帶上任意非容性負載，施加負載5s后測量最大輸出伏安S。

常規電源一般分為線性電源和開關電源兩類。線性電源的輸出特性幾乎呈直線（如圖1），利用阻抗匹配和短路輸出，很快可以測得空載輸出電壓Uoc、最大輸出電流Isc、最大輸出伏安S；而開關電源的輸出特性呈非線性（如圖1所示），很難在一次試驗中得到可信的測試數據。

試驗人員調節電源帶載幅度后，需要記錄該時刻電源的輸出參數，并計時5s，之后循環“調節帶載-記錄參數-計時”步驟。當電源保護后，即以最后一次記錄的數據作為測試結果。在此過程中，如果調節帶載幅度過大，電源會提前保護；如果調節帶載幅度過小，測試時間延長，電源內部大量發熱導致變壓器阻值升高，輸出能力降低，達不到預期的最大輸出。尤其是開關電源的測試結果往往都小于預期值，容易造成誤判。

所以，受限制電源項目的測試難點圍繞在，如何快速地測得能持續輸出5s的最大輸出電流Isc和最大輸出伏安S。

3 算法分析

本文針對上述人工測試中5s間隔調節帶載造成記錄數據量大、調節帶載幅度不得當造成遺漏數據、測試時間長造成輸出能力降低等不利影響，提出了一種測試算法，該算法基于等差數列思想，以PC機為軟件平臺，遠控電子負載進行自動測試。

算法主要思路為：

①快速掃描，確定電源的輸出極限范圍；

②在輸出極限處，等距分割帶載幅度；

③每段等距的帶載幅度均代表一個時間單位；

④以時間單位作為變量，逼近測試極限數據。

以階躍方式（帶載電流從零上升）和突卸方式（帶載電流從近似無窮大下降）快速掃描電源的輸出極限范圍（如圖2所示）。其中，階躍方式記錄電源保護前的輸出電流I階躍；突卸方式記錄電源響應后的輸出電流I突卸。出于電源輸出抖動現象，單次響應可能屬于異常的考慮，取I階躍和I突卸中的較小值作為輸出極限范圍的帶載起始電流值。

將帶載電流幅度等距分割，每秒升高一次帶載幅度，每段幅度增量均代表有效輸出1s時間。

以I1為帶載起始電流值（I階躍和I突卸中的較小值），X作為幅度增量，即I2=I1+X，I3=I2+X...以等差數列形式進行類推。數組I（n）對應每次帶載變化后電源的輸出電流。即以如下順序進行帶載（如圖3所示）：

①設置I1為帶載起始點，電源輸出電流I（1）；

②1s后帶載調節為I2，電源輸出電流I（2）；

③1s后帶載調節為I3，電源輸出電流I（3）；

……

圖1 電源輸出特性曲線

圖2 快速確定輸出極限范圍

圖3 等距分割帶載電流

（n）1s后帶載調節為In，電源保護。

當調節帶載為In后電源保護，說明電源在實際帶載為In之前都能維持輸出。由此可知I（n-5）能持續輸出5s（如圖4所示），因此將In-5作為新的帶載起始點，減小X幅度，重復進行圖3形式的帶載順序。當X幅度無法繼續減小時，即以當前I（n-5）作為最大輸出電流Isc。同理可以測得最大輸出伏安S，不再重復說明。

圖4 確定最大輸出電流

結論

上述基于等差數列思想的受限制電源測試算法，快速掃描輸出極限范圍，縮短了測試時間；在輸出極限點進行等差數列形式逼近測試，與每5s間隔調節一次帶載幅度的人工測試相比更具靈活性。

該算法已應用于福建省產品質量檢驗研究院自主研發的“受限制電源智能測試系統”。目前該測試系統運行狀況良好，對常規電源進行受限制電源項目測試均能取得滿意結果。

[1]GB 4943.1-2011，信息技術設備安全第1部分：通用要求[S].

[2]邱凌，宋飛雙.信息技術設備的受限制電源[J].電子產品世界，2009（11）：66-67.

[3]王升鴻，丁成功.信息技術設備受限制電源的研究[J].伺服控制，2013（02）：69-71.

[4]龔彩萍.信息技術設備的“受限制電源”淺析[J].上海標準化，2002（Z1）：55-57.

[5]何國峰.關于GB 4943-1995中的“受限制電源”[J].安全與電磁兼容，1999（01）：25-26，33，45.