CN110687382A

CN110687382A - 一种便携式功率模块测试装置

Info

Publication number: CN110687382A
Application number: CN201911016577.0A
Authority: CN
Inventors: 谢望玉; 邱腾飞; 刘伟志; 宋术全; 孙铭; 姜龙飞; 王为介; 史志富; 李文鹏; 何梦宇; 张若冰
Original assignee: China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS; Locomotive and Car Research Institute of CARS; Beijing Zongheng Electromechanical Technology Co Ltd
Current assignee: China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS; Locomotive and Car Research Institute of CARS; Beijing Zongheng Electromechanical Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2020-01-14

Abstract

本发明提供了一种便携式功率模块测试装置，包括：箱体以及设置在箱体内部的显示组件、处理器、FPGA、配电组件、电流脉冲放大器；处理器与显示组件、配电组件、显示组件分别连接，并通过FPGA与电流脉冲放大器连接；其中配电组件包括：电源滤波器，由共模滤波电感和电容组成，用于衰减沿电源线传导的EMI能量，并对EMI的辐射进行抑制；RS232接口，通过一第一芯片对处理器进行扩展，以将输出至被测设备的电流电压数据传输至处理器；FPGA接收处理器通过PCIE接口传输的被测设备测试信息并以预先设定的频率脉冲将电平脉冲信号传输至一电光转换器；光电转换器，接收被测设备的脉冲信号输入并传输给FPGA。

Description

一种便携式功率模块测试装置

技术领域

本申请属于电子产品测试检验技术领域，具体地讲，涉及一种便携式功率模块测试装置。

背景技术

随着电子技术、网络技术及大数据技术的发展，业内对电子产品的功能测试、检验及其质量的要求越来越严格。电子产品的检验及测试过程需要有较高的稳定性、实时性及自动化程度高的特点。电子产品的质量信息跟踪、历史数据也需要具有可追溯性。因此，为减小人力成本和工作量，提高被测产品的测试的准确性和可靠性，实现测试的自动化、网络化及测试数据的电子化是必须的。

在铁路领域，动车组功率模块是牵引及辅助变流器重要组成部分，在研制、生产及运行中具有很高的质量要求。相对于功率模块在生产及动车组运行过程的测试和检修维护，以往的测试方案为离散式测量方法，即不同功能需要分别使用对应的专用设备进行测量，如示波器、信号发生器、万用表等等。测量过程中需要单独给专用测试设备供电，同时也要单独给被测设备供电。测试过程为人工操作，既要使用测试电缆把测试仪器和被测设备连在一起，又要手动设置测试仪器的测试条件，同时需要手动记录测试结果，整个测试过程人工全程参与，测量时间长、效率低，且容易出错。比如对脉冲分配板及驱动板等分模块检修测试时，就需要使用脉冲信用发生器，设置不同的脉冲模式然后手动输出，再用示波器观测反馈故障脉冲的波形，全程需要手工对仪器进行设置，整个过程耗时耗力，不易操作且容出错，对测量结果又较大影响。多个接口同时检测时，工作量极大。并且测试数据为手动记录的纸质文件，不利于保存和历史数据的查询。

发明内容

本申请提供了一种便携式功率模块测试装置，以至少解决现有的测试方案中需要单独给专用测试设备及被测试设备供电，以及在测试过程中全程人工操作，效率低且容易出错的问题。

根据本申请的描述，提供了一种便携式功率模块测试装置，包括：箱体以及设置在箱体内部的显示组件、处理器、FPGA、配电组件、电流脉冲放大器；

处理器与显示组件、配电组件、显示组件分别连接，并通过FPGA与电流脉冲放大器连接；其中，

配电组件包括：

电源滤波器，由共模滤波电感和电容组成，用于衰减沿电源线传导的EMI能量，并对EMI的辐射进行抑制；

RS232接口，连接处理器与配电组件，并通过一第一芯片对处理器进行扩展，以将输出至被测设备的电流电压数据传输至处理器；

FPGA接收所述处理器通过PCIE接口传输的被测设备测试信息，FPGA以预先设定的频率脉冲将电平脉冲信号传输至所述电光转换器，光电转换器接收被测设备的光信号并转换为电信号传输至FPGA；

电流脉冲放大器设置有电平脉冲输入及输出接口和电流脉冲输入及输出接口，接收被测设备的脉冲信号输入并将脉冲信号转化后传输给所述FPGA；

处理器根据脉冲信号输入对被测设备进行测试。

在一实施例中，处理器、FPGA、配电组件及电流脉冲放大器集成在一计算机板上；

处理器具有USB扩展接口，并通过USB扩展接口与后面板连接；

处理器还通过接口扩展存储设备用于存储测试数据。

在一实施例中，FPGA外接一DDS芯片，DDS芯片用于产生信号源，可实现对脉冲输出的精确控制。

在一实施例中，FPGA与一光电转换器相连，光电转换器用于把光信号转换成电信号。

在一实施例中，电流脉冲放大器中还集成有一第二芯片，所述第二芯片与FPGA相连，第二芯片用于将电信号变压转换后输入FPGA中。

在一实施例中，配电组件紧贴箱体侧壁安装；

配电组件上集成有电源和EMI电源滤波器。

在一实施例中，箱体中设置有一输入组件，输入组件与显示组件及处理器分别连接。

在一实施例中，箱体的外部设置有一接地桩，用于在对被测设备进行测试时将测试装置接地保证测试过程的安全。

在一实施例中，箱体的一侧设置有一可开关的转门，用于检修测试装置。

在一实施例中，箱体上还设置有散热风机、供电输出端及脉冲接口。

本申请提供了一种多功能的测试装置，本装置不仅可以实现对功率模块进行便捷且自动化的检修、测量及测试，并且集成化程度高且便携，而且采用了智能化交流供电设计，对外提供了多种供电接口无需外接电源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请测试装置的开箱结构图。

图2为本申请测试装置的内部系统结构原理框图。

图3为本申请测试装置的多功能计算机板的结构框图。

图4为本申请实施例中的DDS芯片的电路图。

图5为本申请实施例中的脉冲输入原理框图。

图6为本申请实施例中的电流型脉冲输入输出原理框图。

图7为本申请实施例中配电模块中的电源原理框图。

图8为本申请实施例中测试装置外部正面结构图。

图9为本申请实施例中测试装置外部背面结构图。

图10为本申请实施例中脉冲输出原理框图。

图11为本申请实施例中脉冲信号输出模块的原理图。

符号说明：

1、包角；

2、蜂鸣器；

3、把手；

4、散热孔；

5、转门；

6、触摸板；

7、键盘；

8、功能按键；

9、显示屏；

10、交流供电接口；

11、脉冲接口；

12、接地桩；

13、供电输出接口；

14、USB及以太网口；

15、散热风机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对动车组功率模块在生产及运行过程中的测试和检修通常采用离散式的测量方案，对不同的功能分别使用对应的专用设备进行测量，并且需要单独对测试设备及被测试设备供电。整个测试过程采用人工操作，测量时间长并且容易出错且测试数据为手动记录的纸质文件，不利于保存以及快速查询。基于上述问题，本申请提供了一种便携式功率模块测试装置，包括：箱体以及设置在箱体内部的显示组件、处理器、FPGA、配电组件、电流脉冲放大器(OPA)、光电转换器及电光转换器；

处理器与显示组件、配电组件、显示组件分别连接，并通过FPGA与电流脉冲放大器连接；其中，配电组件包括：

FPGA接收处理器通过PCIE接口传输的被测设备测试信息，FPGA以预先设定的频率脉冲将电平脉冲信号传输至电光转换器，光电转换器接收被测设备的光信号并转换为电信号传输至FPGA；

处理器根据脉冲信号输入对被测设备进行测试。

在配电模块的输入端设置有一电源滤波器。

在一具体实施例中，在CPCI电源设计中加入了EMI滤波功能，EMI电源滤波器采用共模滤波电感和电容组成，能有效抑制线与线和线与地间的电磁干扰，它不仅能衰减沿电源线传导的EMI能量，同时也对EMI的辐射有显著的抑制作用。EMI滤波器和电源一体化设计优化了整机的布局，减少了机箱内的不可靠互联环节，从而提高了整机的可靠性。

在一具体实施例中，测试装置集成自动化测试软件，测试软件支持仪器参数设置、测试流程、测试参数设置，测试项选择、数据实时显示、测试曲线实时显示、数据实时处理存储、历史数据查询、管理、用户管理等功能。

在一具体实施例中，测试装置采用交流供电方式，经过内部转换为对外输出的直流电或交流电，并且对外提供多种供电接口以便于直接为被测试设备(功率模块)提供所需的电能而无需外接电源。同时，测试装置提供多种脉冲输入、输出接口，输出方式及频率可软件配置、实现对功率模块的自动化、智能化测量，例如，可以采用6路电平信号脉冲输出、6路电流信号脉冲输出、6路光信号脉冲输出、6路电平信号脉冲输入以及6路光信号脉冲输入，本申请不以此为限。

在一具体实施例中，如图1和图2所示，显示组件可以采用14寸高亮工业显示屏9，能够在野外或强光下的测量测试需求。并且本申请提供的测试装置还可以支持仪器单项测试，即对被测试设备进行测试时可以只提供某一种类型的电源，并且可以通过软件的控制来进行单项测试。

在一实施例中，处理器(嵌入式计算机模块，见图3)、FPGA、配电组件及电流脉冲放大器(OPA)集成在一计算机板上。

处理器具有USB扩展接口，并通过USB扩展接口与后面板连接；

处理器还通过接口扩展存储设备，用于存储测试数据。

在一具体实施例中，如图2所示，在一个基板上可以设置有3个部分，分别为多功能计算机板、配电模块(配电组件)以及OPA，OPA用于实现电平信号和电流信号的相互转换，上述三个部分可以通过电子芯片集成工艺焊接在基板上。多功能计算机板上对应设置有多个接口，其中一个接口与配电模块相连，另一个接口与OPA相连，用于提供脉冲输出及接收OPA的反馈。同时多功能计算机板上还设置有6路光脉冲输出及输入接口、6路电口输出及输入接口、RS232接口、USB接口、网口、指示灯接口及供电按钮接口等。配电模块集成有ARM单片机STM32F103RBT6，配电模块上设置有电压输出及输入接口，并同时集成有电流电压采集模块、电源指示灯等硬件，用于实现对外输出的电压电流的采集，通过配电模块上的RS232接口把测试数据传输到多功能计算机板上搭载的应用软件中，并在应用软件上实时显示。

在一实施例中，配电模块集成有ARM单片机STM32F103RBT6，配电模块上设置有电压输出及输入接口，并同时集成有电流电压采集模块、电源指示灯等硬件，用于实现对外输出的电压电流的采集，并通过配电模块上的RS232接口把测试数据传输到多功能计算机板上搭载的应用软件中，并在应用软件上实时显示。

在一具体实施例中，多功能计算机板采用嵌入式I7计算机模块搭建而成，如图3的原理框图所示：

嵌入式计算机模块(处理器)中扩展出两路USB2.0接口和一路网口，该网口对应连接基板上的网口；该嵌入式计算机模块(处理器)通过sata接口扩展连接1TB电子盘，该电子盘用于存储测试过程中所产生的数据，以便于后期追踪数据及查阅历史数据；该处理器还具备一个LVDS显示接口，通过该显示接口将处理器与显示组件(显示屏)进行连接，完成显示功能；处理器通过SuPER IO芯片W83627F(第一芯片)完成RS232接口功能扩展，并通过RS232接口与配电模块相连相连，以使配电模块可以通过该接口把数据传输到搭载的应用软件上；处理器还通过PCI-E接口与FPGA连接，从而完成脉冲接口功能扩展，处理器通过PCI-E接口将测试信息传输给FPGA；处理器通过一74ALVC164245芯片完成对外电平脉冲输出接口扩展，并通过另一74ALVC164245芯片完成对外电平脉冲输入接口扩展；处理器还设置有一AFBR-1639Z电光转换器，实现光脉冲输出接口扩展的功能以及一AFBR-2539Z光电转换器，用于实现光脉冲输入接口扩展的功能，并且通过OPA实现电流脉冲输入输出信号的接口扩展。

在具体实施例中，如图4所示，DDS芯片采用AD9851型号，AD9851是基于DDS技术制造的高集成度DDS频率合成器，其内部包括可编程的DDS系统、高性能DAC以及高速比较器，能够实现全数字编程控制的频率合成和时钟发生功能，该DDS芯片可作为参考信号源实现1Hz的步进。在具体测试过程中，如图10所示，处理器通过PCI-E接口将测试信息传输给FPGA，FPGA根据接收到的测试信息中的测试数据启动DDS芯片，DDS芯片被启动后产生脉冲给FPGA，FPGA以该脉冲为基准源，驱动74ALVC164245芯片和电光转换器AFBR-1639Z，完成电平脉冲信号和电光信号的转换，DDS芯片的信号原理图如图11所示。

在一实施例中，FPGA接收处理器通过PCIE接口传输的被测设备测试信息，FPGA以预先设定的频率脉冲将电平脉冲信号传输至电光转换器，光电转换器接收被测设备的光信号并转换为电信号传输至FPGA。

在一具体实施例中，如图5所示，脉冲输入的原理框图，其中，光电转换器AFBR-2539Z把光信号转换成3.3V电信号接入FPAG以使FPGA对电信号进行采集，电流脉冲放大器上的芯片74ALVC164245把5V电信号转换成FPGA可接受的3.3V电信号进入FPGA以使FPGA对电信号进行采样。处理器通过PCI-E接口实时读取FPGA的采样信息并将其显示在搭载的测试软件中。

在一实施例中，电流脉冲放大器中还集成有一第二芯片，第二芯片与FPGA相连，第二芯片用于将电信号变压转换后输入FPGA中。

在一具体实施例中，测试装置集成的6路电流型脉冲输入和脉冲输出原理如图6所示，处理器通过PCI-E接口传输测试信息给FPGA，FPGA根据测试信息中的数据启动DDS，DDS芯片(第二芯片)产生频率脉冲给FPGA，FPGA以该脉冲为基准源，把电平脉冲信号传递给OPA，OPA通过对脉冲信号的转换将电平脉冲信号转化为电流脉冲信号，实现电流型脉冲信号的输出。

OPA接收外部电流型脉冲信号的输入，并转化成电压型脉冲信号传递给FPGA，FPGA实时检测并通过PCIE接口传递给计算机，计算机测试软件实时显示波形信息并存储数据。

在一实施例中，配电组件紧贴箱体侧壁安装；

配电组件上集成有电源和EMI电源滤波器。

配电组件紧贴测试装置的箱体侧壁安装，可以通过机箱把工作过程中产生的热量有效散发出去，防止热量储存在机箱内导致机箱内温度过高而产生测试装置故障。

在一具体实施例中，测试装置的配电组件中的电源根据系统要求设计输入电压为AC220V，50HZ，输出电压为：+12VDC、+110VDC、5～26VDC可调输出；输出功率均不低于75W，电源的原理图如图7所示：交流滤波电路将输入的交流电进行滤波，有效抑制线与线和线与地之间的电磁干扰，然后通过整流模块以及变压模块进行变压后输出。

在一具体实施例中，在CPCI电源设计中加入EMI滤波功能，EMI电源滤波器采用共模滤波电感和电容组成，能有效抑制线与线和线与地间的电磁干扰，它不仅能衰减沿电源线传导的EMI能量，同时也对EMI的辐射有显著的抑制作用。EMI滤波器和电源一体化设计优化了整机的布局，减少了机箱内的不可靠互联环节，从而提高了整机的可靠性。

在选取电源时，选取的具有高频率、低损耗，屏蔽性能好的电源，如高压转换为12V电压时选用的是Vicor电源模块。使得整个电源具有功率密度高、传导和辐射噪声小、响应快、转换效率高等优点。

在一实施例中，如图1和图8所示，箱体中设置有一输入组件，输入组件与显示组件及处理器分别连接。

在一具体实施例中，测试装置的箱体可以采用铝合金装配箱体，各组件由铝合金材料进行机加工而成，箱体采用显示与输入组件一体化的结构，并配有把手3便于携带。显示组件可以采用14寸高亮工业显示屏，输入组件可以为键盘、可触摸板6及鼠标等，方便测量测试的操作，同时还具备一个功能按键8，用于实现测试装置的启动供电及对外供电的启停操作功能。

在一具体实施例中，测试装置的箱体四周设置有包角1，对箱体起到保护作用；箱体一侧设置有一把手3方便携带

在一实施例中，如图9所示，箱体的外部设置有一接地桩12，用于在对被测设备进行测试时将测试装置接地保证测试过程的安全。

在一具体实施例中，箱体的外部设置有13位接地桩12，用于在测试时接地，保证测试过程中的安全性；同时箱体外侧还具有交流供电接口10、脉冲输入输出接口、供电输出接口、USB及千兆以太网接口14等，交流供电输入接口用于为整个测试装置供电，脉冲输入输出接口中更包含6路电平脉冲输出及输入，6路电流信号脉冲输出、6路电流型脉冲反馈输入等接口，供电输出接口13采用DC110和5-26V可调输出电压。

在一具体实施例中，箱体的一侧设置有一转门，打开转门可以方便对装置内部进行检查，方便维修，当设备出现故障时无需拆机即可进行故障排查及维修工作，同时光信号的输入和输出也从转门处引出。

在一实施例中，箱体上还设置有散热风机15、供电输出端及脉冲接口11。

在一具体实施例中，在箱体上设置有散热孔4及散热风机15，散热风机15通过散热孔4将测试装置内部的温度散出。同时，测试装置上还设置有报警装置，报警装置可以为蜂鸣器2，当被测功率模块异常的时候发出报警声。

在本申请实际情况下的一个具体实施例中，便携式功率模块测试装置为测试类嵌入式计算机设备，用来实现对被测模块的供电、驱动控制、数据采集、数据处理、通信、实时曲线显示及数据存储等功能。测试装置为一体化便携式结构，所有功能模块集成在几个便携机箱内，对外接口信号均从机箱左部及后面板引出，所有信号均采用高可靠专用连接器引出。

测试装置主要由下述模块组成：

a)测试模块箱体：

箱体采用铝合金装配箱体，各组件由铝合金材料机加而成，箱体内部采用显示、键盘7及鼠标一体化结构，并配有把手3，重量轻，方便携带。

b)多功能计算机模块(多功能计算机板)：

多功能计算机模块集成在测试装置壳体内，计算机采用X86架构，计算机板上集成电平脉冲输出、电平脉冲输入信号采集、继电器输出接口(控制功率模块DB25中指定引脚的短接和断开)、通信、指示灯控制、数据存储及显示等功能。

计算机板集成6路电脉冲信号输出，6路电脉冲信号接收；集成6路光脉冲信号输出，6路光脉冲信号接收，具体哪一路输出可通过软件灵活配置。

多功能计算机模块是高集成化、高可靠的多功能计算机，把模拟量采集、脉冲信号采样、脉冲信号输出、电源输出、通讯、显示及存储于一体的嵌入式计算机。模块中的嵌入式计算机设备以COM-E计算机为核心，采用高集成化设计方案，把不同功能需求集成在同一块主板上，通过PCIE总线扩展各功能，实现与各子功能的数据交互，从而实现测试计算机的高度集成化、小型化、无板卡化，提供系统的可靠性和稳定性。

c)供电模块：该模块主要实现三组电源输出：

+12V电源，功率75W，用于给多功能计算机板供电。

+110V输出，用于对外输出直流110V电源，不低于75W；

可调电源输出，采用直流5V～26V可调输出，75W；

d)OPA模块(OPA板)：

OPA模块与计算机板相连，同时接收6路电脉冲信号，并转化成6路电流脉冲信号输出，计算机板同时接收6路OPA板反馈的电脉冲信号，这些脉冲信号均可以显示在软件界面上，具体哪一路输出脉冲，可依据实际的情况灵活配置；

e)显示模块：

14寸显示屏，用于实时显示测试信息；

f)软件：

测试装置搭载安装window7 32位操作系统，集成自动测试应用软件。测试应用软件可实现输出电压电流实时显示、输出脉冲频率控制、输出通道选择、输入脉冲实时采集、波形显示、故障诊断等功能。

上述为该测试装置的硬件配置，测试装置的主要性能及配置指标如下表1所示：

表1多功能便携测试仪主要性能及配置指标

而该测试装置的环境适应性如下表2所示：

表2环境适应性

序号	项目	指标
			1	工作温度	-10℃～45℃
2	存储温度	-20℃～55℃
			3	相对湿度	≤95％

上述表2举例介绍了该测试装置的环境适应性，其电源适应性如表3所示：

表3电源适应性

序号	项目	指标要求	备注
				1	电源适应性	交流220V,50HZ
2	电源功率	≤200W

上述介绍为本申请一具体实施例中测试装置的硬件配置及适应性，接下来介绍其配套软件：

该测试装置搭载的软件包括系统软件及驱动软件，多功能计算机预装Windows7专业版操作系统，并提供主板，显卡及网口等驱动，同时提供用户定制的测试软件，功能主要包括：

1)实时显示测试流程；

2)实时显示输入接口信号波形，如输入脉冲波形等；

3)设定输出脉冲的频率、并实时显示输出波形，输出波形分为普通模式和开发模式，普通模式可以按照功率模块接口定义设定相应的模式，其中，通道1和通道2互补，通道3和通道4互补，通道5和通道6互补。开发模式为没路通道波形可任意编辑，可选通任意通道输出；

4)110V输出电源控制及输出电压、电流值实时显示；

5)5～26V程控电源的输出电压设置、电压电流实时显示；

6)实时数据存储。

上述为该测试装置搭载的软件的介绍。关于该测试装置具体的结构细节，在一具体实施例中，测试装置的箱体侧面还设置有交流电输入三相插座、电平脉冲输出航空连接器、110V电源输出、5V～26V可调电源输出连接器、散热风机15、USB接口、网口、RS232等，其中光信号接口布置在机箱转门5内部，打开转门5即可实现测量。

电源模块集成ARM单片机STM32F103RBT6，实现对外输出的电压电流的采集，并通过RS232接口把数据传输到应用软件，并在应用软件上实时显示。

前面板布置有指示灯、供电按钮等。测试设备通过高可靠、高度集成的电路互联方式实现功能扩展，无需板卡插拔大大的减小系统互联复杂度，提高整机的可靠性。且各模块设计过程中充分考虑了兼容性性和互换性，可以实现系统的多功能灵活配置。

组成该测试设备的所有外购元器件及电子配套件，均采用工业级以上产品。为满足设备强度好、重量轻、体积小的要求，在满足设计要求的前提下充分考虑加工手段和产品的性能价格比，在材料上主要选择硬铝合金LY12-CZ板材和GB13237-91 10F的钢板。

箱体采用硬铝合金，硬铝合金LY12-CZ是高强度的硬铝，退火和新淬火状态下塑性中等，焊接性能良好，主要用于高强度的结构零件，其强度接近钢材，其机械性能较好，抗拉强度可达到460N/毫米²，硬度HBS为105，但其密度较小，非常适合用于对零件重量要求苛刻的场合使用，而且其切削加工工艺性能与可焊性亦较好，可满足设计要求。

GB13237-91 10F的钢板属于普通含锰钢，含碳量在0.07至0.14，属于低碳优质钢。由于含碳量低，其硬度较低，塑性、韧性高，可锻性好，焊接性能好。因而钣金加工工艺性能好，易于冲压成形及焊接成形，满足产品要求。

本申请提供的测试装置在结合现有实际测试操作的基础上提出了以下几点优化设计：

1)可靠性设计

测试系统采用成熟技术、简化设计、容错设计、冗余设计、降额设计、老化筛选等多种提高可靠性的有效措施，提高产品的可靠性。

2)简化设计

尽可能以最少的元器件、零部件来满足产品的功能，最大限度的压缩和控制元器件、原材料种类、型号和数量。优先选用标准件，提高互换性和标准化程度。

3)容错、冗余和防差错设计

测试系统在容错、冗余和防差错方面采取了以下措施：

a)系统内部电源线采用不同颜色标志。

b)所有连线打印线号、标号，机箱内印制各个单元的标志；

c)不同的接口采用不同的连接器，防止误插。

d)降额设计

降额设计是指元器件使用中承受的应力低于其额定值，以达到延缓其参数退化，提高使用可靠性的目的。对不同类别的元器件按不同的应用情况进行降额使用，可大大增加设备的可靠性，但并不是降额越多越好，过度降额，可能导致元器件数量不必要的增加，结果反而会增加设备的体积和重量，这又对可靠性不利。

对于不同的元器件，降额方法也是不一样的，电阻器的降额方法主要是降低功率比，电容主要是降低其工作电压，半导体的降额方法主要是将工作功耗保持在额定功耗之内，数字集成电路通过周围环境温度和电负荷来降额，线性集成电路、大规模集成电路和半导体存储器也主要是通过降低周围环境温度来实现降额的。

降额设计可通过两种途径实现：一是降低元器件应用应力，二是提高元器件的工作强度。选择有较高工作强度的元器件是最实用的方法。

4)散热设计

电子设备在工作时，输出功率往往只占输入功率的一部分，其功率损失一般以热能的方式散发出来。散热设计是指对电子设备的耗热元器件以及整机设备或系统的温度进行控制，其目的是使电子设备内的元器件工作温度不超过其极限温度，从而保证设备在预设的环境条件下稳定可靠的工作。制造电子器件时所使用的原材料有一定的温度极限，超过该极限，其物理性能就会发生变化，器件就不能发挥其预期的作用，器件还可能在预期的额定温度上长时间工作而失效。统计表明，电子元器件的故障与其工作温度有着密切的联系。热设计的目的是提供一条从发热源(电子元件或组件)至热沉(最终的散热对象)之间的低热阻通路，保证元器件或设备的温度在可靠性设计的允许范围内，以达到高可靠性设计的目的。

5)环境防护设计

产品出现故障常与所处的环境有关，测试系统的环境防护设计包括：温度防护设计，防湿热、防烟雾、防霉的三防设计，以及防沙尘和防静电设计等。

在具备上述5点优化设计的同时，本申请提供的测试装置还具有良好的可维修性和实用性：

本申请为了提高测试装置的可维修性，采取了以下多种措施：

1)简化设计

为降低维修技能要求，减少备件、工具设备等保障资源，测试装置中的设备选型时，尽量减少设备的品种。

2)模块化设计

维修性的关键是故障隔离时间、分解时间、更换时间与结合时间。为降低故障隔离时间，在设计中考虑提高故障诊断能力的同时，还进行了模块化设计。

3)防差错措施及识别标识

各设备的印制板(底板或基板)之间的连线、印制板与机箱的连接电缆均打印标号，防止插错。印制板电源采用不同型号的连接器，防止插错。

4)维修安全性

本机内部无高压电路，但需要防止静电击穿印制板上的器件。维修时，应将人体静电释放，设备可靠接地。

5)维修手册、维修工具

随测试装置提供使用说明书，内含维修手册，维修手册中详细描述了各种故障及维修方法，测试装置维修使用通用工具，如螺丝刀、电烙铁、镊子等。

6)降低对维修人员技能的要求

由于提供了详细的维修手册，维修人员只需经过培训，即可对测试系统大多数故障进行维修，降低了对维修人员技能的要求。

7)简化自检和标定过程

测试装置采用部分通用测试仪器及标定和自检模块，即可独立完成标定和自检，不依赖被测系统，简化了标定和自检过程。

为了能够提高本申请测试装置的环境适应性，本申请对该测试装置做了电磁兼容设计，其目的在于降低装置对外界的电磁干扰增强设备抵抗外界的电磁干扰的能力，使电子设备能够在一定的电磁环境下正常工作。在通常情况下，磁兼容设计的主要手段是切断干扰性电磁波的传输通道。干扰性电磁波进出设备的传输方式主要有三种：辐射、传导和耦合。本申请的电磁兼容设计是保证电子设备在常规电磁兼容设计的基础上，针对射频信号的工作频率和功率以及抗干扰平率范围采取屏蔽、抑源、接地等措施，降低辐射发射强度以及增强抗电磁干扰的能力。为了防止电磁烦扰信号通过电源线进行传导和发射，本申请在加点控制组合的电源入口处安装滤波器，滤波器衰减了经过电源线传入的电磁干扰信号，保护设备免受其害，同时能抑制设备本身产生的电磁干扰信号。安装滤波器时要使输入端和输出端隔离，以达到良好的屏蔽效果。

本申请的测试装置还采用了接地设计，可以释放因静电感应而在机箱上累积储存的电荷，避免电荷累积太多形成高压导致设备放电而对整个测试进程造成干扰，并且接地结构的设计在为设备的操作人员提供了必要的安全保障的同时抑制了电磁噪声和防止了电磁干扰，提高了设备工作的稳定性。

具体地，在本申请的一实施例中，上述接地设计通过以下5点来实现：

(1)在基板上设计专门的接地柱，用于与箱体的地线相连；

(2)设计导电良好的机箱箱体；

(3)在机箱内的基板设计时，在核心部件和基板的四周进行覆铜设计，与箱体低阻抗连接，借助箱体作为参考平面；

(4)电源模块设计时，高压信号与低压信号隔离，隔离间距达到绝缘等级，高压线部分设计有警告标识，加固结构件与安全地之间保证低阻抗；

(5)基板通过大面积覆铜或设计地平面保证信号回路的最短路径，开关矩阵控制板以及加点控制组合控制板为四层板，其中一层为地平面，从而保证控制信号对地平面的要求。

基于上述所有实施例，本申请提供的便携式测试装置具备以下优点：

1、整体装置重量轻且便于携带。

2、功率模块及测试设备不需要单独供电，可以直接提供供电。

3、全程可实现自动化测量，人工参与程度低。

4、可以保存所有的测试数据且不易丢失。

5、测试结果无需手工记录，测试装置可自动进行保存。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

Claims

1.一种便携式功率模块测试装置，其特征在于，包括：箱体以及设置在箱体内部的显示组件、处理器、FPGA、配电组件、电流脉冲放大器、电光转换器和光电转换器；

所述处理器与所述显示组件、所述配电组件、所述显示组件分别连接，并通过所述FPGA与所述电流脉冲放大器、所述光电转换器、所述电光转换器连接；其中，

所述配电组件包括：

RS232接口，连接所述处理器与所述配电组件，通过一第一芯片对所述处理器进行扩展，以将输出至被测设备的电流电压数据传输至所述处理器；

所述FPGA接收所述处理器通过PCIE接口传输的被测设备测试信息，所述FPGA以预先设定的频率脉冲将电平脉冲信号传输至所述电光转换器，所述光电转换器接收被测设备的光信号并转换为电信号传输至所述FPGA；

所述电流脉冲放大器设置有电平脉冲输入及输出接口和电流脉冲输入及输出接口，接收被测设备的脉冲信号输入并将脉冲信号转化后传输给所述FPGA；

所述处理器根据所述脉冲信号输入对所述被测设备进行测试。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述处理器、所述FPGA、所述配电组件及所述电流脉冲放大器集成在一计算机板上；

所述处理器具有USB扩展接口，通过所述USB扩展接口与所述箱体的后面板连接，并通过接口扩展存储设备，用于存储测试数据。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述FPGA外接一DDS芯片，所述DDS芯片用于产生信号源，可实现对脉冲输出的精确控制。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述FPGA与一光电转换器相连，所述光电转换器用于把光信号转换成电信号。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述电流脉冲放大器中还集成有一第二芯片，所述第二芯片与所述FPGA相连，用于将电信号变压转换后输入所述FPGA中。

6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述配电组件紧贴所述箱体侧壁安装；

所述配电组件上集成有电源和所述EMI电源滤波器。

7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述箱体中设置有一输入组件，所述输入组件与所述显示组件及所述处理器分别连接。

8.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述箱体的外部设置有一接地桩，用于在对被测设备进行测试时将所述测试装置接地保证测试过程的安全。

9.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述箱体的一侧设置有一可开关的转门，用于检修所述测试装置。

10.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述箱体上还设置有散热风机、供电输出端及脉冲接口。