电⼦产品测试项⽬内容
1.SPS之⽤途：
我們先以⽇常⽣活中會⽤到的電器⽤品來說明，清早起來打開電⼦式⽇光燈或電⼦式檯燈，刷⽛時，充電式電動⽛刷之充電器，⽤遙控器打開電視機看新聞，⽤電磁爐或微波爐加熱早餐，出⾨搭電梯下樓，進⼊辦公室時，放眼望去每⼀種需插電的事務機器，電話、傳真。。。，⼤致可以說需⽤到電的產品，就是SMPS 的可能⽤途。所需的規格要求及線路架構則隨使⽤場所，價格上會有極⼤差異。
以⼀般我們選⽤的電⼦零件，其溫度範圍就可分為：
●商業⽤（0 ～70 ℃）
●⼯業⽤(-25 ～125 ℃)
●軍事⽤(-40 ～125 ℃)
⽽SPS也會因為使⽤的周圍環境溫度範圍，⽽區分不同的等級：
●商業⽤（0 ～40 ℃）------ ⼀般⽇常⽣活所接觸到的電器⽤品，如電腦、影印機所使⽤者
●⼯業⽤(-20 ～71 ℃) ------ ⼯業產品所使⽤的POWER，如SMD機器、CNC機器中的POWER即是
●軍事⽤(-40 ～125 ℃) ------ 軍事⽤途，如⾶彈、戰艦、坦克中所⽤到的POWER
不同的溫度範圍，所選⽤的零件就不相同，其價格當然也不同
2.Switching Power Supply Building Blocks：
OUT
專有名詞解釋：
a﹒PWM：Pulse Width Modulator脈波寬度調變器
b﹒CCM：連續模式(⼀般設計都屬於此模式)
c﹒DCM：不連續模式
3.SPS 常⽤之架構和種類:
3.1.依輸出/ 輸⼊使⽤的電壓⾼低可分為：（適⽤於⾮隔離的環境＊） ＊所謂⾮隔離的環境：如同下列所提的環境，都是⾃⼰形成⼀個系統，輸⼊與輸出共地，不會與其他的高压点火器
系統連線，⽽且接地良好，不會對使⽤者有漏電的危險，例如其中所提的系統
輸⼊都屬於低電壓輸⼊，⽽且使⽤者接觸的機殼都是接地（GROUND），沒有
被電到的危險。
(a).降壓式(Buck) : 輸⼊⽐輸出⾼，例如卡⾞之⾞⽤冰箱中的POWER將24V轉12V
Fig. 2-1
(b).升壓式(Boost) : 輸⼊⽐輸出低，例如電擊棒將電池電壓9V升⾼為1000V
Fig. 2-2
(c).降升壓式(Buck-Boost) : 輸⼊⽐輸出低或⾼，例如汽⾞充電器充筆記型電腦19V電池，⽽汽⾞電池有
轎⾞12V及卡⾞24V兩種
特厚钢板Fig. 2-3
（線路動作原理請參⾒相關SPS基本原理說明）
3.2.⼀般常⽤架構可分為：(適⽤於需隔離的環境＊)
＊所謂需隔離的環境：⽤專業術語來說就是──輸⼊與輸出不共地，例如帛漢的DC／DC使⽤於網路卡，⽽網路連線就是⼀個典型的隔離環境，因為兩部電腦的輸⼊接地不⼀定相同
（插不⼀定插同⼀⽅向），如果使⽤⾮隔離的電源，將會天下⼤亂，⽽且
會有因兩部電腦地的電位不同，造成兩部電腦間⼤電流流動，⽽使保險絲燒 毀。
(a).⾃激式(Free Running) ：0.5W ～50W
⾃激式⼀般稱為RCC線路，是返馳式的其中⼀種架構，其震盪頻率隨負
載⽽變：輕載時振盪頻率⾼，重載時震盪頻率低。
(b).返馳式(Fly-Back) : 3W ～200W
在此將其定義為常⾒的定頻式PWM（脈波寬度調變式）架構，其脈波寬
度隨負載⽽變：輕載時脈波寬度窄，重載時脈波寬度寬。能量轉移是靠
N-MOS Q1 ON時先存於主變壓器T1的GAP中, N-MOS Q1 OFF時，主
變壓器的能量，經由D1傳到輸出電容C1。⽽Rs則是⽤來偵測輸出⽡數，
達到保護的⽬的。
Fig. 2-4
(c).順向式(Forward) ：60W ～300W
順向式(Forward) 的動作原理與返馳式(Fly-Back) 接近，唯其能量是於
Q1 ON時先經由D1存於CHOKE L1中（T1沒有GAP），Q1 OFF時，
L1的能量經由D2傳到輸出電容C1。注意T1 的磁滯曲線只在第⼀相限
活動。
Fig. 2-5
(d).推挽式(Push-Pull) ：150W ～600W (Half-Bridge)
600W 以上(Half-Bridge)
推挽式(Push-Pull) 的動作原理則⼜與前饋式(Forward) 接近，只是T1
的磁滯曲線則在第1 ＆3相限活動。
Fig. 2-6
3.3.⼀般種類可分為：
(a).AC to DC ( Adapter ) : 常⽤於⽇常⽣活中，如計算機、筆記型電腦、無線電話機、充電器…
(b).DC to AC ( Inverter ) : 如筆記型電腦中背光板燈管⽤電源
信息提取
(c).DC to DC ( Converter ) : 如帛漢現有產品5V轉9V
(d).AC to AC ( Converter ) : 如變頻器、電⼦式器……
4.常⾒之規格內容及名詞解釋：
⼀般規格區分為以下內容：
●AC 或DC 輸⼊要求……………………………….………….(4.1).rbd-446
●AC 或DC 輸出要求………………………………………....(4.2).
●異常使⽤保護(Protection) ……………………………….(4.3).
●操作環境要求(Operation Environment) ………………..(4.4).
●Safety(安規)及各國國家標準……………………………….(4.5).
●EMI Conduction (電磁傳導) & Radiation（電磁輻射）…(4.6).
●MTBF (Mean Time Before Failure) 可靠度要求………….(4.7).
●機構…………………………………………………………..(4.8).
●名詞解釋……………………………………………………. (4.9).
現分述如下：
4.1.AC 或DC 輸⼊要求:
(a). Input Voltage Range : 輸⼊電壓範圍（V），最低～最⾼，例如：台灣、美國為90～135 Vac ，歐洲、⼤陸則為180～264 Vac .若為Universal 則為90～264Vac。
(b). Input Frequency : 輸⼊AC電源的頻率（Hz），視各國發電機系統⽽定，例如：⽇本為50Hz ，台灣為60Hz，歐洲、⼤陸為50Hz。
(c). Inrush Current : 輸⼊突波電流（A），指開機瞬間或剛插插時，流過電源線的尖波電流，通常於冷開機狀態下測得為標準。造成的原因是SMPS輸⼊端有電容，開機瞬間
電容需要充電⽽形成類似短路，於是產⽣尖波電流，需要於輸⼊回路加⼊熱敏
電阻予以限制，否則會造成斷路器跳脫。⼀般要求：115Vac時＝30A Max. ,
⽽230Vac時＝60A Max.。
(d). Max. Input Current : 最⼤輸⼊電流（A），出現於最低輸⼊電壓時，通常加⼊10 ％誤差。算法為：
Max. Input Current (A) =
輸出⽡數
X 100 % Vin Min. * Efficiency * Cosθ* 0.9
* 該電流值被要求寫在LABEL上。
(e). Input Efficiency : 輸⼊效率（％），例如：輸出⽡數＝5W, 輸⼊⽡數＝10W，則效率＝5／10，即為50 ％。
Input Efficiency (%) = 輸出⽡數
X 100 % 輸⼊⽡數
＊輸⼊⽡數係從⽡特表讀到的實功率值，不含功率因數的虛功率（Cosθ）
(f). AC Input Power Factor : 交流功率因數（Cosθ），表⽰輸⼊電壓與電流的相位差，⼀般SMPS
的輸⼊阻抗為電容性（因輸⼊有⼀個⼤電容），電壓波形將落後電流波
形，⽽⾺達類產品則呈現電感性，電壓波形將超前電流波形；這種使電
壓與電流不同相位，將對發電廠造成虛功率，其值的⼤⼩為該相位差⾓
度取Cos值，例如：有⼀部SMPS使AC輸⼊電壓波形落後電流波形
45°，則Cosθ＝0.707，表⽰若發電廠供應100⽡交流電⼒（電表讀到）
給該SMPS，則實際功率只有70.7⽡，如果該SMPS的效率為50％，
則輸出端得到的功率輸出為35.35⽡，意思就是說當我們於該SMPS
輸出端負載35.35⽡，對發電廠來說是100⽡的負載（電表讀到）。⽽
⼀般未加功率因數補償的SMPS，在AC 115V時Cosθ＝0.6 ,AC 230V
時Cosθ＝0.5 ，甚⾄更低，不難想像為何歐洲要要求SMPS加⼊功率因
數補償線路。激光测长仪
附註：功率因數補償線路分為主動式（Active）與被動式(Pasive)，主動式的
Cosθ＝0.9 Min.,⽽被動式的Cosθ＝0.7 Typ.
4.2.AC 或DC 輸出要求:
(a). Output Accuracy : 輸出電壓容許誤差值（％），⼀般為5％，輸出電壓簡稱Vo
(b). Max. Load : 最⼤輸出負載電流（A），亦即為該SMPS設計的最⼤輸出⽡數，因為P ＝V＊I，
例如：⼀部5V的SMPS，標⽰最⼤輸出負載電流Io ＝2A，即表⽰最⼤持續輸出⽡
數＝10W.
(c). Min. Load : 最⼩輸出負載電流（A），標⽰最⼩的輸出負載電流，表⽰該SMPS為維持輸出電壓穩定，所需的最⼩輸出電流，Adapter的Min. Load為0 A.
(d). Peak Load : 短時間輸出負載電流（A），簡稱：Ipeak，表⽰該SMPS可允許短時間的輸出負載電流，通常時間為30秒，⽽負載為Max. Load的1.2～1.5倍，視負載的產品⽽不同。
例如傳真機Ipeak為Io的5倍左右，External Hard Disk 為1.4倍左右。
(e). Output Ripple : 漣波（mV），由於SMPS本⾝是靠連續不停的振盪，有⼀個基本震盪頻率，每⼀個週期都有ON與OFF，輸出電容不停的充放電，於是輸出電壓上就重疊著⼀個
交流的成分，稱為漣波。該漣波隨負載⼤⼩⽽變,⼀般為輸出電壓值的1％，例如：
5V輸出時，漣波規格為50mV Max.
(f). Output Noise : 雜訊（mV），以前⾯SMPS架構中的Fly-Back為例，可以看到初級端有MOS Q1，次極端有Diode D1, 在每⼀個週期ON／OFF時，由於半導體的特性，當打開或關
閉時，都會有上升與下降的時間延遲，⽽在ON／OFF轉態時，MOS Q1與Diode
D1會有⼀極短暫的時間是同時ON，此時就電路⽽⾔會產⽣很⼤的電流通過Q1、
D1，於是在輸出電壓上產⽣雜訊，這同時也是EMI不良的兇⼿，⼀般的SMPS很
難克服這問題，都是靠輸出端再串⼀級L─C濾波（參⾒⽅塊圖），⽽且規範測試
時，⽰波器頻寬要⼩於20 MHz，並且需要並聯電容，這實在是不得已的。
(g). Hold-Up Time : 維持時間（mS），當AC輸⼊電壓OFF（關機、停電）時，輸出電壓維持正常的
下水道井盖持續時間，通常標⽰為20 mS / @ 115Vac,60Hz Full Load ，該值是由輸⼊電容與
變壓器的圈⽐來決定，電容越⼤維持時間越⾧。
(h). Rise Time : 輸出上升時間（mS），輸出電壓從10％爬升到90％的時間，通常為50 mS.
(i). Power Good Signal : 輸出OK（mS），⼀般PC⽤到多組輸出，為使各電路運作正常，於是需要
於開機時，有⼀個⿑步⾛的訊號，代表各個電壓已完全正常。該訊號的規格
為；⽐＋5V延遲100～500 mS。
(j). Power Fail Signal : 輸出Fail（mS），與Power Good是同⼀個訊號PIN，當電源OFF時該訊號
需提早歸零，通知CPU電源已經OFF了，趕快將該存的資料存起來。該訊
號的規格為；⽐＋5V提早1 mS Min.
(k). Over-Shoot : 由於SMPS受限於振盪頻率，對輸出電壓無法像Linear線路般隨時監控著，於是當輸出負載切換時（⽐如重載切輕載），輸出電壓會有⼀段盲點，出現往上衝的現象，
定義往上衝多少就稱為Over-Shoot，⼀般為5％。
(l). Under-Shoot : 如同Over-Shoot，輸出電壓在盲點時也會往下掉，定義往下掉多少就稱為Under -Shoot，⼀般為5％。(m). Line Regulation : 輸⼊穩壓率（％），當輸⼊電壓由最低（90Vac）變化到最⾼(135Vac)，此時輸
出電壓的變化率稱為Line Regulation，例如：輸⼊電壓90Vac時Vo = Vo90, 輸
⼊電壓115Vac時Vo = Vo115, 輸⼊電壓135Vac時Vo = Vo135，取最⼤偏
差值與115Vac⽐較時，算法如下
Line Regulation (%) = Vo最⼤偏差值– Vo115
X 100 % Vo115
＊通常規格為1 ％
(n). Load Regulation : 負載穩壓率（％），當負載電流由最低（Min. Load）變化到最⾼(Max. Load)，
此時輸出電壓的變化率稱為Load Regulation，例如：最低負載電流時Vo = Vo
ML，最⾼負載電流時Vo = Vo FL，算法如下
Load Regulation (%) = Vo ML (Min. Load) – Vo FL (Max. Load)
X 100 % Vo FL (Max. Load)
＊此時Min. Load 的⼤⼩對負載穩壓率的影響⾮常⼤，需要與客⼾密切的溝通，如果Min.
Load標⽰太⼩，⽽Load Regulation 要求也要⼩，則勢必要加上假負載在SMPS這⼀端，
造成Input Efficiency ⼜⽐較難符合。
＊通常規格為±5 ％，但會隨著輸出的組數增多或選⽤的電路架構⽽不同
＊測試的定義也會因各個廠家的習慣⽽不同
(o). Cross Regulation : 交互穩壓率（％），當SMPS輸出不只⼀組時，另外⼀組負載的輕與重會對本
組輸出造成影響，例如：V1 = +5V, V2 = +12V，+12V的負載輕與重情況會造
成+5V的輸出變化，再加上+5V本⾝負載也有輕與重，於是產⽣4種組合情形，
現僅算其中+5V本⾝於輕載時的算法如下
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