一、高频变压器测试之详细介绍

高频变压器一定有很多亲们没有听说过吧，其实高频变压器的作用还是很大的，但是一直是“幕后英雄”没有那么高调，所以知道它的朋友并不多啦。高频变压器对于开关来说是很重要的一部分，因为高频变压器的铜丝缠绕多少圈，那么开关的电流就能有多大，这么说应该朋友们好理解一些吧。虽然大部分人不太了解高频变压器，但是一些技术控就对它很感兴趣，下面就来学习一下如何测试高频变压器吧。

1.高频变压器测试方法

一般而言﹐高频变压器所要求测试的项目有﹕

1.电感

2.漏感

3.耐压

4.绝缘电阻

2.电感以及电感的测试方法

概念﹕变压器初级电感指次级开路时初级绕组的有效电感

测试条件﹕变压器的测试条件与其工作条件相一致。由于变压器铁心磁化曲线的非线性﹐当频率﹑交流电压﹑直流磁化电流变化时﹑铁心的有效磁导率也随着变化﹐从而引起电感的变化。

测试电感必须规定的测试条件﹕

1.测试频率﹔

2.变压器或电感器两端交流电压﹔

3.直流磁化电流。

3.漏感及漏感的测试方法

概念﹕漏感指的是线圈间相互不交链的漏磁通所产生的电感﹐它与线圈尺寸﹑绕组排列及匝数等因素有关系。漏感是一个线性电感﹐与测试电压无关。

漏感的分类﹕

1.初级漏感。指次级所有绕组短路时﹐在初级测得的电感。

2.次级漏感。指变压器初级绕组短路时在次级测的电感。

3.初级对次级任一绕组的漏感。对于有几个绕组的变压器(如多阻抗输出变压器)﹐将初级一半短路时﹐在初级测的电感。

4.安全性试验

绝缘电阻。变压器各绕组及绕组与铁芯﹑静电屏蔽层之间的绝缘电阻在常态下均应大于1000MΩ,在高温试验和恒定温热试验后应不低于10MΩ(IEC-65规定为不低于4MΩ),测试绝缘电阻的直流电压为500V。

5.耐压测试

变压器初级与次级绕组﹑铁芯﹑静电屏蔽层之间应能承受50Hz,3500V(有效值)电压作用(IEC-65规定为3000V有效值)。次级绕组与铁芯﹑静电屏蔽层之间能承受50Hz﹐1000V(有效值)电压的作用而无击穿和飞弧(arcing)。限定电流为1mA(该值视变压器功率而言﹐最大不超过10mA。

6.输出端配线技术

高频变压器(如FLYBACK)将能量供给负载系统的过程中﹐当引线长且配线不合理时﹐线间所产生的寄生电容就会增加到不可忽视的程度﹐共模杂声就会通过这个寄生电容转播和导入到负载系统﹐使负载系统不能正常工作。

试验证明﹐采用交纽线比并行线传输效果要好﹐即将输出端的两根线直接交纽在一起﹐再经过滤波电容传输给负载﹐这就能得到很好的滤波效果。这种方法是最经济﹑效果又好﹑是实际应用中用得最多的一种。

7.屏蔽及屏蔽技术

目的﹕消除绕组间通过分布电容产生的电耦合﹐防止外部高频信号对变压器工作信号和负载的干扰。

措施﹕静电屏蔽﹑磁心接地﹑变压器加金属罩

方法﹕对于静电屏蔽﹐用铜薄带或金属绝缘膜隔离围绕在初级和次级之间﹐构成电气屏蔽。屏蔽厚度必须远小于穿透深度﹐一般为穿透深度的叁分之一。屏蔽应当以最小的引线电感直接焊接到变压器初级线圈的“静止”(输入电源+或-)电压端或大地﹐并屏蔽本身绝缘不能构成短路匝﹐才能起屏蔽作用。

8.漏感以及漏感的影响

一般而言﹐变压器的初级或多或少存在漏感﹐而一部分高频变压器用在开关电源(switching)上﹐开关电源使用一片IC,一般称为电源开关管。当电源开关管由导通到截止时会产生反电动势﹐反电动势又会对变压器初级线圈的分布电容进行充放电﹐从而产生阻尼振荡﹐即产生振铃。漏感产生的电动势的幅度也很高﹐其能量也很大﹐因此漏极钳位电路的损耗大﹐电源的效率低。如果不采取保护措施﹐反电动势力产生的阻尼振荡还会产生很强的电磁辐射﹐不但对机器本身造成严重干扰﹐对机器周围环境也会产生严重的电磁干扰。

对于一个符合绝缘及安全性国际标准的高频变压器﹐其漏感量应为次级开路时初级电感的1%~3%。

9.减少漏感的措施

为了减少变压器漏感对周围电路产生电磁感应的影响﹐一方面要求变压器的漏感要做得小﹐另一方面一定要在变压器的外围包一层薄铜箔﹐以构成一个低阻抗短路线圈﹐把漏感产生的感应能量通过涡流损耗掉。

如何把变压器的漏感做到最小呢﹖

1.减少绕组的匝数﹐选用高饱和磁感应强度﹐低损耗的磁性材料。

2.减少绕组的厚度﹐增加绕组的高度﹔

3.尽可能减少绕组间的绝缘厚度﹔

4.初次级采用分层式交叉绕制﹔

5.对于环行磁心变压器﹐均应沿环行磁心周围均匀绕制。

10.分布电容的影响以及减少措施

分布电容的影响﹕分布电容是引起开关初级到次级之间共模噪声的通道﹐它不仅能使开关电源效率降低﹐还与绕组的分布电感构成LC振荡器﹐产生振铃噪声﹐其中初级绕组分布电容的影响尤为显着。

减少分布电容的方法﹕

1.尽量减少每匝导线的长度﹔

2.在初级绕组间加绝缘层。

11.高频变压器的损耗

一个高效率的高频变压器应该具备以下条件﹕直流损耗和交流损耗低﹐绕组本身的分布电容以及各绕组间的耦合电容要小。

变压器的损耗﹕

1.直流损耗。是由线圈的铜损耗造成的。为提高效率﹐应该尽量选较粗的导线﹐并使其电流密度在4~10A/MM2范围内。

2.交流损耗。是由于高频电流的趋肤效应以及磁心损耗引起的。高频电流通过导线时总是趋向于从导线表面流过的现象称为趋肤效应。

变压器的损耗就是两者之和。

12.磁芯损耗的分类

软磁铁氧体磁心总损耗通常分为叁种类型﹕磁滞损耗﹑涡流损耗Pc和剩余损耗Pr。

磁滞损耗正比于直流磁滞回线的面积﹐与频率成线性关系。

涡流损耗Pc=Cef2B2/ρ,其中Ce是尺寸常数﹐ρ是在测量频率f时的电阻率。随着频率提高﹐涡流损耗在总损耗中的比重逐步增大﹐当工作频率达到200~500kHZ时涡流损耗已经占支配地位。

13.涡流损耗的介绍

在磁芯线圈中加上交流电压时﹐线圈中流过激磁电流﹐激磁安匝产生的全部磁通Φ通过磁芯﹐假如磁芯是导体﹐磁芯本身截面周围将链合全部磁通而构成单匝的次级线圈。

当交流激磁电压为U1时﹐根据电磁感应定律可知﹐U1=N1dΦ/dt,每一匝的感应电势﹐既磁芯截面最大周边等效一匝感应电势为U1/N1=dΦ/dt.。

因为磁芯材料的电阻率不是无穷大﹐顺着磁芯周边有一定的电阻值﹐感应电压产生电流ie,即涡流﹐流过这个电阻引起损耗﹐即涡流损耗。

14.铁芯气隙(Gap)的作用和方法

气隙(Gap)的作用﹕

1.避免磁芯饱和﹐降低剩余磁感应强度就提高磁芯工作的直流磁场强度。

2.使磁化曲线倾斜﹐以提高直流工作磁场。

气隙(Gap)最好开在中柱。因为杂散磁通﹑边缘磁通和端面磁通全部经过线圈中心的截面﹐这里的磁通密度最大﹐可能先发生饱和。

15.两个重要的概念

趋肤效应。导线中有交流电通过时﹐因导线内部和边缘部分所交链的磁通量不同﹐导致导线截面上的电流产生不均匀分布﹐相当于导线有效面积减少﹐这种现象称为趋肤效应。随着工作频率的提高﹐趋肤效应影响越大。

穿透深度。穿透深度是由于趋肤效应﹐交流电沿导线表面开始能达到的径向深度导线流过高频交变电流时﹐有效截面的减少可用穿透深度来表示。

导线的选择塬则。在选用变压器初﹑次级的线经时﹐应遵循导线直径小于两倍穿透深度的塬则﹐当导线要求的直径大于两倍穿透深度的决定的线径时﹐可采用小直径的导线(直径应该小于两倍穿透深度)多股并绕或者采用扁铜线设计。

看完高频变压器的测试详细过程，技术控们是不是按压不住自己的双手了呢？其实大家有兴趣的话，也可以自己做一个小小的高频变压器进行测试，看看合不合格。高频变压器并不是固定的电压或者电流，而是通过开关的需要来变换的，可以轻松的控制输出的电流，所以高频变压器是开关的好朋友，不能分开，因为分开就有可能会出事故，容易发生危险。

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二、软件测试的种类

按测试过程分:单元测试、集成测试、系统测试按方法分:黑、白、灰盒测试。根据软件主要侧重:性能测试、功能测试、兼容测试、压力测试、负载测试、验收测试。其中验收测试包含:

(1)、软件功能确认测试:功能测试的主要内容包括软件安装、卸载测试，用户手册中提及的所有功能测试及边界值测试。相对于测试内容其测试准则可以规定为被测系统是否可以按照用户文档中的描述能成功的安装和卸载;用户文档中提到的所有功能是否可以顺利执行，并符合用户文档给定的边界值;软件系统的运行是否与用户文档中的描述相互一致。因此可以说功能符合性测试是软件系统最基本的测试。

(2)、安全可靠性测试:用户权限限制测试、留痕功能测试、屏蔽用户操作错误应答测试、系统备份与恢复手段测试、多用户操作输入数据有效性测试、异常情况及网络故障对系统的影响测试。

(3)、易用性测试:易用性测试主要着重易学易用性、联机帮助、功能操作程度的难易性、软件界面清晰程度等几个方面。其测试标准主要考察软件的各个功能项的操作是否有联机帮助，非计算机专业用户是否可通过用户手册轻松操作。其目的是衡量软件系统的普及推广的难易度。

(4)、可扩充性测试:任何一个版本的软件系统都有一定的使用周期，每格一段时间就需要升级，进行功能扩充。此外，有的软件系统还需要与其它软件系统进行数据交流。这就需要检测软件系统升级是否方便;是否留有非本系统的数据接口，以方便数据的传输。此项检测的另一项主要任务就是检测用户是否可以通过修改配置文件或其它非编程方式修改或增减系统功能。

(5)、兼容性测试:兼容性测试是软件测试中的重要一环，其测试内容是软件在规定的不同操作系统中运行是否正常。在规定的不同数据库系统上运行是否正常，以及在规定的不同型号的硬件环境中运行是否正常。

(6)、效率测试:随着局域网站数的增加以及广域网的使用，数据的网络传输时间和存取时间逐渐变成软件使用中的瓶颈，所以如何提高运行效率已成为各方面注意的焦点，也成为衡量软件产品质量的指标之一。进行这一测试技术性较强，需要了解待测软件系统采用什么样的传输协议，已及什么样的传输方式。测试时需要必要的测试环境及使用专用网络测试工具。

(7)、资源占用率测试:系统资源一般是指内外存储、CPU、通讯端口以及网络带宽等系统资源。如何合理利用系统资源是与软件系统的性能密切相关的。例如，如果软件系统运行的CPU利用率超过50%，或系统内存的占有率一直居高不下则系统运行的速度就会令人无法忍受;若随意占有通讯端口就会照成一些通用的通讯软件无法运行。同样如果采用广播式发送，就会占用网络带宽，使网络的通讯速度降低。这些都会给用户造成不变，使用户不得不升级硬件系统或扩展网络带宽。因此，资源占有率的测试越来越显示出其重要性。

(8)、用户文档资料验收:使用手册对用户可调用的所有功能有完整的描述;使用手册能使正常执行其产品的用户充分理解的产品的性能;使用手册易于浏览，并有目录和索引;文档中的所有资料没有错误的表达;文档的内容说明与系统实际的结果相互一致;管理员手册中具有软件的标识和运行环境的说明;管理员手册具有安装和维护的有关说明;管理员手册提供正常运行的边界值。

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三、常用的性能测试方法有哪些

1．负载测试

在这里，负载测试指的是最常见的验证一般性能需求而进行的性能测试，在上面我们提到了用户最常见的性能需求就是“既要马儿跑，又要马儿少吃草”。因此负载测试主要是考察软件系统在既定负载下的性能表现。我们对负载测试可以有如下理解：

（1）负载测试是站在用户的角度去观察在一定条件下软件系统的性能表现。

（2）负载测试的预期结果是用户的性能需求得到满足。此指标一般体现为响应时间、交易容量、并发容量、资源使用率等。

2．压力测试

压力测试是为了考察系统在极端条件下的表现，极端条件可以是超负荷的交易量和并发用户数。注意，这个极端条件并不一定是用户的性能需求，可能要远远高于用户的性能需求。可以这样理解，压力测试和负载测试不同的是，压力测试的预期结果就是系统出现问题，而我们要考察的是系统处理问题的方式。比如说，我们期待一个系统在面临压力的情况下能够保持稳定，处理速度可以变慢，但不能系统崩溃。因此，压力测试是能让我们识别系统的弱点和在极限负载下程序将如何运行。

例子：负载测试关心的是用户规则和需求，压力测试关心的是软件系统本身。对于它们的区别，我们可以用华山论剑的例子来更加形象地描述一下。如果把郭靖看做被测试对象，那么压力测试就像是郭靖和已经走火入魔的欧阳峰过招，欧阳锋蛮打乱来，毫无套路，尽可能地去打倒对方。郭靖要能应对住，并且不能丢进小命。而常规性能测试就好比郭靖和黄药师、洪七公三人约定，只要郭靖能分别接两位高手一百招，郭靖就算胜。至于三百招后哪怕郭靖会输掉那也不用管了。他只要能做到接下一百招，就算通过。

思考

我们在做软件压力测试时，往往要增加比负载测试更多的并发用户和交易，这是为什么？

3．并发测试

验证系统的并发处理能力。一般是和服务器端建立大量的并发连接，通过客户端的响应时间和服务器端的性能监测情况来判断系统是否达到了既定的并发能力指标。负载测试往往就会使用并发来创造负载，之所以把并发测试单独提出来，是因为并发测试往往涉及服务器的并发容量，以及多进程/多线程协调同步可能带来的问题。这是要特别注意，必须测试的。

4．基准测试

当软件系统中增加一个新的模块的时候，需要做基准测试，以判断新模块对整个软件系统的性能影响。按照基准测试的方法，需要打开/关闭新模块至少各做一次测试。关闭模块之前的系统各个性能指标记下来作为基准（Benchmark），然后与打开模块状态下的系统性能指标作比较，以判断模块对系统性能的影响。

5．稳定性测试

“路遥知马力”，在这里我们要说的是和性能测试有关的稳定性测试，即测试系统在一定负载下运行长时间后是否会发生问题。软件系统的有些问题是不能一下子就暴露出来的，或者说是需要时间积累才能达到能够度量的程度。为什么会需要这样的测试呢？因为有些软件的问题只有在运行一天或一个星期甚至更长的时间才会暴露。这种问题一般是程序占用资源却不能及时释放而引起的。比如，内存泄漏问题就是经过一段时间积累才会慢慢变得显著，在运行初期却很难检测出来；还有客户端和服务器在负载运行一段时间后，建立了大量的连接通路，却不能有效地复用或及时释放。

6．可恢复测试

测试系统能否快速地从错误状态中恢复到正常状态。比如，在一个配有负载均衡的系统中，主机承受了压力无法正常工作后，备份机是否能够快速地接管负载。可恢复测试通常结合压力测试一起来做。

提示：每种测试有其存在的空间和目的。当我们接手一个软件项目后，在有限的资源条件下，选择去做哪一种测试，这应该根据当前软件过程阶段和项目的本身特点来做选择。比如，在集成测试的时候要做基准测试，在软件产品每个发布点要做性能测试。