張雷,王笑怡,尹冀波

DC-DC電源模塊自動測試系統(tǒng)設(shè)計

張雷,王笑怡,尹冀波

（中國電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽110032）

隨著DC-DC電源模塊種類的日益增多，其測試內(nèi)容的復(fù)雜度也日趨增高，為手動測試帶來了一定困難，鑒于此，介紹了DC-DC電源模塊自動測試系統(tǒng)的一種設(shè)計方法，使用計算機控制單片機與可編程測量設(shè)備，通過繼電器陣列的切換來實現(xiàn)不同的測試方法，能夠?qū)崿F(xiàn)DC-DC電源模塊的全溫區(qū)全覆蓋參數(shù)測試?；谠O(shè)計原理進(jìn)行實物搭建，采用定制機柜來容納測量設(shè)備、計算機與硬件箱，便于搬運移動；測試板可放入高低溫箱，與硬件箱通過航空插頭相連接。DC-DC電源模塊自動測試系統(tǒng)的建立，不但大大提高了科研生產(chǎn)中的測試效率，也節(jié)省了大量的人力物力，具有一定的實際意義。

DC-DC電源模塊；自動測試系統(tǒng)；C8051F410單片機；可編程測量設(shè)備；全溫區(qū)測試；全覆蓋測試

1 引 言

當(dāng)前國內(nèi)市場對于各種DC-DC電源模塊的需求量很大。DC-DC電源模塊被廣泛運用在國防、民用等各個領(lǐng)域，具有種類多、產(chǎn)量大的特點，大量的相關(guān)測試工作也由此而生。而DC-DC電源模塊的手動測試存在著測試周期長、易出錯、測試一致性差等問題，為此，研制DC-DC電源模塊自動測試系統(tǒng)，能夠大大提高測試效率與一致性，節(jié)省人力物力的耗費。

2 測試系統(tǒng)整體設(shè)計

DC-DC電源模塊種類繁多，按照其不同種類的電特性要求，測試系統(tǒng)需要包含輸出電壓、輸出電流、溫度系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、效率、輸出電壓紋波、開關(guān)頻率、過流保護(hù)閾值、欠壓輸出鎖定、輸出禁止、待機電流、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍、MarginUp、MarginDown、Track 等諸多測試參數(shù)，在不同種類的DC-DC電源模塊之間有所差異。測試原理圖如圖1所示。

圖 1 中，繼電器 S1、S2、S3、S4 分別控制直流電源1輸出、直流電源1輸出補償、數(shù)字萬用表以及電子負(fù)載的接入或者斷開；S11、S12分別控制MarginUp、MarginDown測試端的懸空或者接地。考慮到不同DC-DC電源模塊INH與Track端的信號有效方式的不同，設(shè)計了S5～S10繼電器組，可以實現(xiàn)INH與Track端的懸空、接地、接輸入直流電源1、接外接直流電源2等不同狀態(tài)，滿足不同DC-DC電源模塊的測試需求。

圖1 DC-DC電源模塊測試系統(tǒng)測試原理圖

根據(jù)DC-DC電源模塊的電特性需求以及根據(jù)需求所設(shè)計的測試原理圖，測試系統(tǒng)選用計算機控制中心控制臺以及可編程設(shè)備，測試板單獨與中心控制臺相連，以此模式來實現(xiàn)DC-DC電源模塊全溫區(qū)全覆蓋在線測試，并通過計算機軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)報表的自動生成。測試系統(tǒng)整體設(shè)計圖如圖2所示。計算機軟件通過自定的通信協(xié)議，向中心控制臺發(fā)送命令，控制各個繼電器的閉合與關(guān)斷。從圖2中可以看到設(shè)計所選用的測試設(shè)備型號。直流電源選用是德科技N5767A[1]和固緯GPD-3303S，數(shù)字萬用表選用是德科技34470A，電子負(fù)載選用愛德克斯IT8702，示波器選用鼎陽SDS1152CML。測試板與中心控制臺通過接插件相連，可以放入高低溫試驗箱[2]。

圖2 測試系統(tǒng)整體設(shè)計圖

3 測試系統(tǒng)硬件設(shè)計

由于DC-DC電源模塊存在很多多路輸出的情況，故而把中心控制臺分解為控制部分與負(fù)載部分。負(fù)載部分可以并聯(lián)，每個負(fù)載部分控制四路輸出，與一臺四路輸出的電子負(fù)載IT8702相對應(yīng)，從而實現(xiàn)多路輸出測試[3]。

控制部分是基于C8051F410的單片機系統(tǒng)，外圍配置有繼電器陣列、RS232總線驅(qū)動器，用于接收計算機指令，控制繼電器陣列，使被測模塊的輸入、輸出、測試、控制等端接入或斷開相應(yīng)的測試設(shè)備。

負(fù)載部分由繼電器陣列、RS232總線驅(qū)動器組成，繼電器陣列受控制部分的控制，可以并聯(lián)實現(xiàn)多路輸出測試[4]。

根據(jù)實現(xiàn)功能的不同，中心控制臺可分為控制板、電流回路板、信號板、遠(yuǎn)端補償板和主板等PCB板；PCB板在機箱內(nèi)采用插裝的連接方式。此設(shè)計方案可有效利用機箱空間，減小控制箱體積。備及下位機的控制，完成所有測試項的全溫區(qū)自動測試，測試得到并顯示相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)，測試完成后自動生成報表[7]；下位機軟件用于接收并執(zhí)行上位機下達(dá)的命令，控制繼電器陣列的動作。

圖3 組裝完成的硬件

4.1 上位機軟件

上位機軟件由界面部分、控制部分、通訊部分、數(shù)據(jù)處理部分、報表生成部分、防護(hù)部分等組成。界面部分負(fù)責(zé)提供所有測試功能的方便快捷的操作與顯示；控制部分負(fù)責(zé)執(zhí)行界面選擇的各項功能，控制其他部分實現(xiàn)控制儀器設(shè)備和下位機的順序啟停、處理測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、生成并顯示測試結(jié)果、生成Excel、應(yīng)對各種錯誤信息等功能；通訊部分負(fù)

①控制板

通過RS232總線接收計算機發(fā)出的指令，控制繼電器閉合和斷開，控制各測量設(shè)備的信號接入和斷開。

②電流回路板

用于接入被測模塊的供電和負(fù)載回路，可承受單路10A的電流，并且可根據(jù)實際需要多路并聯(lián)，最高可實現(xiàn)80A的負(fù)載電流。

③信號板

用于引出被測模塊的測量信號，切換MarginUp、MarginDown端的懸空或接地狀態(tài)，切換INH和Track端的四種狀態(tài)。

④遠(yuǎn)端補償板

用于為被測模塊的輸入輸出提供遠(yuǎn)端補[5-6]。

⑤母板

用于控制板、電流回路板、信號板、遠(yuǎn)端補償板的連接和搭載，同時實現(xiàn)單片機與繼電器的供電。

組裝完成的硬件如圖3所示。

4 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

圖4 上位機軟件結(jié)構(gòu)圖

測試系統(tǒng)軟件分為上位機軟件和下位機軟件。上位機軟件用于建立簡潔且功能完善的界面，完成上位機與測試設(shè)備及下位機的通訊，實現(xiàn)對測試設(shè)責(zé)實現(xiàn)與各測量儀器設(shè)備、下位機的數(shù)據(jù)互傳；數(shù)據(jù)處理部分負(fù)責(zé)將測試過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為程序需要的格式；報表生成部分負(fù)責(zé)將最終的測試結(jié)果以一定的格式生成到對應(yīng)的報表中；防護(hù)部分負(fù)責(zé)防止軟件操作過程中出現(xiàn)錯誤或防止誤操作對系統(tǒng)造成損害，任何一個其他部分之中都有它的存在。上位機軟件結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖5 軟件測試主要流程

圖6 軟件主界面

軟件測試主要流程如圖5所示。啟動程序后，選擇被測模塊種類，判斷程序是否多次啟動，如果已經(jīng)啟動了程序，則彈出“同一程序不可多次啟動”對話框，否則繼續(xù)判斷測試設(shè)備計量有效期，超期則彈出修正對話框，不超期則啟動程序主界面，如圖6所示。點擊“設(shè)備連接”按鈕，測試所有設(shè)備通訊狀態(tài)，如果通訊不正常，連接失敗，則需修改配置文件，修改后重新測試設(shè)備通訊狀態(tài)，如果通訊正常，繼續(xù)填寫和選擇樣品編號、試驗項目、組別、試驗溫度等測試產(chǎn)品的相關(guān)信息。如果要測試所有測試通道和測試項，點擊“自動測試”按鈕，如果要進(jìn)行單項測試，選擇需要的測試通道、測試項，點擊“單步測試”按鈕。清除以前的測試數(shù)據(jù)后，依次測試所選測試項，接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后顯示在ListCtrl中。測試完成后，如果要在默認(rèn)路徑生產(chǎn)報表，點擊“生成Excel”按鈕，如果想自定義存儲位置，點擊“打開Excel”按鈕并選擇要存儲的報表位置，再點擊“生成Excel”按鈕。根據(jù)測試樣品編號在報表中的對應(yīng)位置插入測試數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否合格，并將不合格的數(shù)據(jù)標(biāo)紅。

所有測試項使用的測試方法均按照對應(yīng)DC-DC電源模塊詳細(xì)規(guī)范的要求給予相應(yīng)的引腳輸入激勵和輸出電流等，進(jìn)行順序測量。

4.2下位機軟件

下位機軟件的功能是接收并校驗上位機傳送的命令，通過不同的地址控制不同的繼電器陣列動作，并在動作完成后向上位機返回校驗結(jié)果，還可實現(xiàn)軟件版本信息的讀取。下位機軟件流程如圖7所示[8]。

5 系統(tǒng)實物

DC-DC電源模塊測試系統(tǒng)采用定制機柜，將計算機、測量設(shè)備與控制箱、負(fù)載箱均安裝到機柜內(nèi)，通過控制箱、負(fù)載箱背面的航空插頭與測試板連接，測試板可放入高低溫箱中，實現(xiàn)高低溫在線測試。

圖7 下位機軟件流程圖

圖8 DC-DC電源模塊測試系統(tǒng)實物圖

DC-DC電源模塊測試系統(tǒng)實物圖如圖8所示。

6 結(jié)束語

DC-DC電源模塊測試系統(tǒng)的成功研制和投入使用，不僅能夠滿足種類繁多、參數(shù)復(fù)雜、工作量大的測試任務(wù)，還能夠大幅度提高測試速度和準(zhǔn)確度，同時能夠勝任長時間、大批量的測試需求，節(jié)約了大量的人力物力，有很大的實際意義。

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Design of Automatic Testing System for DC-DC Power Supply Module

Zhang Lei,Wang Xiaoyi,Yin Jibo
（The 47th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Shenyang 110032,China）

As the types of DC-DC power supply module is increasing,the complexity of the testing content is getting higher,bring some difficulties to the manual testing,in view of this,a design method of DC-DC power supply module automatic testing system is introduced,using computers to control the single chip microcomputer and programmable measuring device,and to realize the different testing methods by switching the relay arrays,which can realize the full coverage and all temperature zones parameters testing of DC-DC power supply module.The real object constructing is conducted based on the design principle,using a customized cabinet to bear the measuring equipments,the computer and the hardware box,so as to move and carry conveniently;and the testing board can be placed in a high/low constant temperature box,connected to the hardware box via an aviation plug.The establishment of DC DC power module automatic test system not only greatly improves the testing efficiency in scientific research and production,but also saves a lot of manpower and material resources,which has certain practical significance.

DC-DC power module;Automatic testing system;C8051F410 singlechip;Programmable measuring equipment;All temperature zones testing;Full coverage testing

10.3969/j.issn.1002-2279.2017.06.003

B

1002-2279-（2017）06-0011-06

張雷(1989-)，男，遼寧省朝陽市人，工程師，碩士，主研方向：測試系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用。

2017-11-27