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平台化电源测试及应用

泛华 2012-09-27 14:40:42

前言

这是一个使消费者变得愈发挑剔的时代,在享受创新产品与前沿技术所带来愉悦体验的同时, 消费者并不忘记对产品的质量和售价进行权衡,毋庸置疑,消费者更倾心于质优价实的产品.测试,是保证产品质量与品质必不可少的一个环节,消费者对产品的挑 剔眼光与苛刻要求,经由产品制造商转移给了测试系统提供商,制造商需要更为精准,更为灵活,更为经济的测试系统.作为一个专业提供测试测量系统与解决方案 的测试厂商,机遇与挑战并存这句话准确反应了当下测试工作的现状,发展越迅速的产业以及应用越广泛的产品,对测试与相关技术的要求就越是严格与多变,正如 电源产业迅速发展所带来的电源测试工作的巨大挑战.

 
那些驱动着电源测试工作不断向前的现实需求

电源,在生活中随处可见,从消费类电子产品到军事装备和工业设施,众多电子设备都需要电源以确保正常运行.从原理上,常见的电源实例包括通信用 AC-DC开关电源和DC-DC开关电源,除了上述两类,针对某特定应用的特种电源也比比皆是,无论哪种电源,其测试过程都是巨大的挑战,主要集中在在以 下几个方面。 

指标与功能的不断提升
  • 电源的拓扑结构日趋复杂

开关电源技术发展至今,已经由当初的三种基本拓扑结构演变为现在的多种结构。拓扑结构的复杂化加之软开关等辅助技术的发展,使得电路节点与控制信号 增多。因此,在电源的设计过程中,如何准确采集电路各个节点与控制信号的状态显得尤为重要。例如:同步整流电源就需要同步监测几个开关的控制信号;反激式 电源则需要同时监测初级与次级两个隔离电流通路的电流状态。

  • 电源的效率要求越来越高
随着微处理器技术的不断革新,其供电电源也在向低电压、大电流和大功率的方向发展,此外,电源设备的小型化对电源效率的要求更高。一般来讲,开关电源的损耗主要来自开关损耗和电感磁损两大方面。因此,研发过程中,度量这两方面的电能消耗将成为另一项重要需求。
  • 对电源暂态特性指标的重视程度逐渐提高
为了更好的对电源进行测试,打开时间,关闭时间,DC端输出的稳定时间等过程指标也需要精准测试,这就要求测试设备能够有更高的精度与带宽的同时,要综合运用测试相关技术,才能够精准捕获这些信号。
产品降低成本与更新迭代加速

随着相关技术的迅速发展,电源所应用于的电子设备更新换代加快,这就要求电源产品型号更新周期越来越短,电源技术的发展本身也使得电源产品更新迭代 加速。要求新产品完成测试工作所用的时间越来越短,电源厂商迫切需要测试系统具备快速换型,测试序列无缝迁移,系统自学习等功能,真正实现不同型号产品的 共线测试与共平台测试.虽然留给设计工程师设计、生产与测试的时间越来越短,但产品的成本却也在降低着,据某权威调查数据显示,AC/DC前端开关电源的 平均成本已经从2003年的0.1-0.2美金/瓦降到了0.08-0.14美金/瓦,测试指标却越来越严格,降低成本是企业关心的要点之一.模块化开放 的测试系统能够降低测试成本,并快速适应不同的被测对象,很好的弥补了传统台式测试设备的不足,更适合当前的电源测试需求. 

企业迫切需要自主掌握核心技术

每个企业都迫切的想要掌握属于自己的核心技术,这是企业赖以生存的核心竞争力,对于电源研制和生产的企业同样如此。在由中国制造向中国创造转型的过 程中,越来越多的电源厂商不断积累和提升着自身的核心技术实力,为生产出在全球市场具有竞争力产品奠定坚实基础.产品生产环节的终检测试已经不能够满足当 下的测试需求,电源厂商期望测试系统能够在研发、设计和生产的全过程都提供有力的支撑。相应的,如何助力企业掌握核心技术也是摆在测试测量厂商面前的目标 和挑战。

平台化电源测试的解决之道

通过刚才的挑战我们不难看出,电源厂商一方面需要方便快捷的电源测试与检测平台,以提高电源产品测试的易于操作性,维护方便性,减少维护测试费用 等,另外一方面,也需要高效,高精度,高可靠性的测试系统以尽快推出更优的新产品,博得商机.所以,初期的手工作坊的操作方式,或是传统的台式仪器的方 式,都不能够满足当下的测试需求,结合国内外技术的经验以及大量实践应用可以看出,平台化的电源测试可以帮助我们解决这些问题.        

模块化硬件平台

为了在保障可靠性的同时,获取最大的灵活性,测试系统往往需要统一的硬件平台,包括核心数据采集设备,测试配套环境提供设备,信号接入与夹具,矩阵与路由等几大部分,每个部分能够提供成熟完善的可选搭配,以快速胜任不同测试需求和不同应用场合的测试工作.
核心测试平台的选择对于硬件平台的灵活性起到了至关重要的作用,PXI总线作为主流的测试总线,模块化的硬件架构,能够提供灵活多变的硬件组合,覆盖可程 控交流/直流电源供应器、电子负载、数字电表、示波器、时序/杂讯分析仪和短路及过电压保护测试器等设备,从而在硬件上真正满足任何形式的电源的基本电气 功能的测试要求.  

高度集中的智能软件平台
软件在平台化测试中扮演着重要的角色,既要具备易用友好的操作性,又要精确的与平台内所有硬件进行交互,更为核心的是还要具有智能调配资源/交互感知等功能.具体来讲,电源测试软件应该具备如下特点:
  • 可自定义:支持不同电源型号的测试项目自由编辑,优化测试命令技术以提高执行效率
  • 可拓展性:方便添加新测试项目和功能,开放测试端口,无缝链接硬件平台,适用各种电源自主研发测试
  • 可靠性高:开发过程从下游到上游引入可靠保障机制,程序代码经过完善测试,开发过程遵循相关标准,具有良好的强壮型与容错能力,可以保障电源测试系统在软件设计上的可靠性保障,与硬件连接部分经过多平台测试,确保使用过程中的性能
  • 专业性强:针对电源测试应用进行功能优化,具备相关总线通讯能力,根据测试需求自动生成报表,具有数据库操作能力,方便进行质量统计。 
平台化电源测试应用案例1:星载二次电源测试
系统对卫星控制分系统电源部分测试,属于DC测试,在统一平台中能够测试 12 种星载二次电源,分析其电压特性、功率特性、负载特性。具有良好扩展性,能够与外围设备,如示波器、一次电源等组成一套系统。扩展性良好,能够测试新型号电源,并适应星载环境要求。
 
平台化电源测试应用案例2:服务器电源自动测试

具备并行测试仪器控制、自定义编辑测试序列,配置报表生成规范等功能;轻松实现各种电源供应器的基本电气功能的测试。主要测试项目:Dynamic Response动态负载下输出的反应特性,Line Regulation输入电源变化时某输出电压的稳定性,Turn on Time开机时各组输出电压上升之时序,Over Voltage Protection Test过电压保护测试等电源

                                                                   灵活的测试项目编辑                                                          测试序列自动执行 

              
特性、时间特性、电器特性的测试。支持PMBus1.1版本所有标准命令和扩展命令,兼容自定义指令,支持厂商自定义命令码表,支持7位和10位器件地址灵活配置和寻址,通讯速率高达400Kbps,包括全面的函数功能模块,方便实用。

深入行业,获取真正的测试需求

以用户需求为导向是测试测量行业发展的一大特点,满足客户需求甚至超前需求是测试厂商需要时刻铭记的,而测试测量需求趋向于细分化更是主流趋势,不 同行业、不同区域、不同厂商甚至不同产品线的需求各不相同,在国外公司居主导地位的电源中高端测试领域中,泛华对于测试系统如何紧贴电源行业发展,如何因 地制宜地做测试等方面,有自己独特的一系列规范和方法,甚至为客户提供咨询与建议。本文仅以研发型与生产型电源测试的差异性为主题,分享一些一线测试的心 得. 

1)全自动化测试与灵活易于调试
由于人力成本,培训成本以及人工误操作等因素,生产线终检测试希望尽可能的提高自动化程度.而研究实验阶段所需的测试设备,由于产品尚未定型,需要更改和调试的内容相当多,所以科研人员希望测试设备能够尽量灵活与开放,以方便研发设计过程中的测试.

                                                                              全自动化测试                                                                灵活的信号接入设计 

2)高精度与严格的测试节拍
在实验研发阶段,对于测试精度的要求往往高于产品定型后的生产阶段测试,而生产阶段的测试节拍要求,却异常苛刻,很多时候,即使是全自动化的测试系统,也无法满足整个产线的测试节拍需求,这个时候,需要因地制宜的采用并行测试技术,以提高测试效率.

                                                                 转塔式并行测试                                                              多工位联动并行测试 

3)测试环境差异
在实验室中测试环境相对理想,而在实际工程应用中,测试环境就变得复杂许多,为了保证测试系统的精度和指标,需要在设计测试系统的最开始,就考虑环境因素所带来的影响.

                                                                            现场布线                                                                         安全防护

4)软件需求差异

研究型软件和生产型软件的应用阶段不同,因此从需求上具有较大的差异。研究型软件应用于技术研发阶段,因为技术和产品尚未定型,因此存在更多的变 数,软件需要根据技术的不断成形的过程而不断的改变。因此研究型软件要求架构灵活健壮,能够快速的应对和满足各种变化的需要,而对易操作性、稳定性和功能 完整性的要求相对不高。生产型软件应用于技术已经转化为生产力的阶段,即产品的生产阶段。因为产品已经定型,因此需要软件功能完整,易于使用,并且需要软 件稳定,能够保证生产的顺利进行。
 

                                                                  开发者设计模式                                                                  操作员测试模式

 
 
结束语

平台化的电源测试模式经过大量实际电源测试项目的充分验证,可以满足电源测试的现实需求。平台化架构与模块的灵活组合,可以最大限度适应于不同应用 场合、不同阶段、不同产品型号的测试,高度集中的智能软件支撑使得这个过程更为迅速与便捷,无疑是电源测试领域今后发展的趋势,为电源研发和生产的顺利开 展提供有力保障。

[整理编辑:中国测控网]
标签:  电源测试[17]    测试测量[4]    测试系统[11]
 
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