CN115980616A - 一种模块电源自动测试装置 - Google Patents

Abstract

一种模块电源自动化测试设备，采用多路复用开关，实现对多个模块电源的自动切换；采用基于矩阵开关的测试端口扩展方法，连接电源模块测试所需的仪器，实现被测端口与测试端口的匹配映射，满足不同测试工况的自动切换；采用基于PXI总线架构的通道切换及测试设备，满足便携式及小型化设计需求。该装置能够减少试验人员的工作强度，有效避免因检测人员手动操作造成的试验事故，提高模块电源测试的准确率，提高测试效率。

Description

一种模块电源自动测试装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种模块电源自动测试装置，属于电气测试。

背景技术

模块电源是现代电子电路的重要组成器件，以其体积小、集成度高等优点，广泛应用于在航空、航天、兵器、船舶等军工领域。作为其它组件的供电来源，模块电源指标的优劣直接影响电子产品的性能品质，因此，对模块电源的指标测试要求极其严格，主要体现在指标体系复杂、测试和试验环节多等方面。

电子技术进步给模块电源带来的是指标测试越来越高，进而造成试验过程越来越复杂。相比于技术指标的升级，测试手段仍处于原地踏步阶段。现阶段模块电源的测试和试验主要通过人工方式完成，试验人员根据试验大纲完成测试或试验环境的搭建，连接被测电源模块，配置各个参试设备，按照测试步骤完成测试，最后记录测试数据等工作。整个过程在老炼、振动、温循、真空等各个试验环节均需重复多次，需消耗大量的人力和时间成本，已严重制约模块电源的生产进度。此外，由于模块电源的指标体系复杂，测试精度、准确度因人而异，数据一致性无法保证，同样影响模块电源的生产测试。

随着线自动测试技术的日趋完善发展，提高模块电源测试和试验效率，降低模块电源生产运营成本已是产品工艺流程管理的一种必然趋势。因此，提供一种模块电源的自动化测试设备以实现对模块电源的自动测试，减少测试人员的工作强度，提高测试准确度以及测试效率是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本公开提供一种模块电源自动化测试设备，以实现对多个模块电源的自动切换快速测试和电性能指标的自动检测，从而减少试验人员的工作强度，有效避免因检测人员手动操作造成的试验事故，提高模块电源测试的准确率，提高测试效率。

本公开提供的一种模块电源自动测试装置，包括：主控模块、复用开关、矩阵开关、测量模块，其中：

主控模块，用于接收用户操控或上位机的测试要求，控制复用开关和矩阵开关的通路进行相应切换，采集测量模块的测试数据，进行显示、存储和传输；

复用开关用于实现多个模块电源之间的自动切换；

矩阵开关用于实现各测试设备与被测模块电源之间通路的有序切换，构建测试链路；

测量模块用于完成模块电源电压或电阻参数的测试。

进一步的，所述复用开关为m组n路结构，用于连接m组被测模块电源，其n个公共节点通过电缆与矩阵开关的n路列线相连；

这些列线的另一端连接被测端口，包括：为被测模块电源提供一次电源的母线电源输入端口，为被测模块电源提供开机指令和关机指令的指令输入端口，以及二次电源输出端口，同时该二次电源输出端口还用于连接负载装置，为二次电源提供负载；

所述矩阵开关还包括另外的若干路列线，用于连接测量端口，测量端口连接设备包括所述测量模块以及示波装置；

测试时所述被测端口与测量端口通过矩阵开关的行线导通，用于实现各项指标的测试。

进一步地，所述复用开关采用8组16路结构；所述矩阵开关采用6×32结构，其中，16路列线用于连接所述被测端口，另外的列线用于连接所述测量端口。

进一步地，所述主控模块采用嵌入式主控板；所述复用开关采用PXI复用开关板卡，矩阵开关采用PXI矩阵开关板卡，两者置于PXI机箱内；所述测量模块采用数字万用表；

所述嵌入式主控板通过以太网接口与PXI机箱通信，通过USB接口与数字万用表通信。

进一步地，该测试装置还包括与主控模块连接的触摸屏以及对外通信接口。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

(1)针对当前人工无法完成多个模块电源同时测试的难题，提出了一种基于多路复用开关的被测端口的扩展方法，可实现支持多达8个模块电源128路测试通道的自动切换。

(2)针对电源模块测试所需的仪器多，如电子负载、示波器、万用表、程控直流电源及指令发生器等，提出了一种基于6x32矩阵开关的测试端口扩展方法，实现被测端口与测试端口的匹配映射，满足电源时序测试、负载测试、阻抗测试及纹波测试等不同工况下的自动切换。

(3)针对便携式及小型化设计需求，设计了基于PXI总线架构的通道切换及测试设备，通过设备软件的控制指令，实现多路开关、矩阵开关的序列控制，确保通路闭合的准确性与安全性，满足各类试验环境下的复杂测试需求。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为根据本公开的示例性实施例总体结构示意图；

图2为示例性实施例的工作原理图；

图3为复用开关切换示意图；

图4为阻抗测试时矩阵开关导通状态示意图；

图5为开关机门限测试时矩阵开关导通状态示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本公开提供的一种模块电源自动测试装置，包括：主控模块、复用开关、矩阵开关、测量模块。根据本公开的一种示例性实施例，总体结构如附图1所示，包括：

嵌入式主控板、PXI复用开关、PXI矩阵开关、数字万用表、电源模块及其它接口。其中：

嵌入式主控板是控制核心，运行操作系统及控制软件，用户可通过触摸屏或远控接口实现对软件的访问，进而控制内部设备；

数字万用表，用于完成模块电源一次或二次电源电压和电阻参数的高精度测试；

PXI机箱用于承载PXI板卡，包含复用开关板卡和矩阵板卡两种，复用开关用于实现多个模块电源之间的自动切换，矩阵开关用于实现测试设备与被测模块电源通路之间的有序切换，构建测试链路；

主控板通过以太网接口实现与PXI机箱的通信，通过下发指令实现复用开关和矩阵开关的通路切换，通过USB接口实现与数字万用表的通信，采集万用表的测试数据进行显示、存储和传输。

本公开所述模块电源自动测试设备的核心功能是多个被测模块电源的自动切换和测试链路的自动切换。作为优选，测试设备最多可支持8个模块电源的测试，每个模块电源接口最多支持16路测试通道，对应的典型的模块电源包含一次电源输入(4路)、开机指令控制(2路)、关机指令控制(2路)、二次电源输出(8路)。8个模块分别连接至多路复用开关的8组16刀开关，该复用开关每组16刀开关联动控制，切换后常开节点与公共节点一一导通，如附图2和3所示。

多路复用开关的公共节点即C1～C16，在内部通过电缆与矩阵开关的前16路列线相连，这16路列线又进一步连接被测端口，如附图2所示，其中：作为母线电源的程控电源的4路通道与C1～C4相连，用于给被测模块电源提供一次电源输入，4个节点分别为V+、V-、S+、S-；开关机指令连接C5～C8，为被测模块电源提供开机指令和关机指令；电子负载连接C9～C16，为二次电源提供负载。

矩阵开关的后16路列线用于连接测量端口，如附图2所示，依次连接示波器测量通道1～4、数字万用表通道和扩展通道。矩阵开关的行线采用6路以满足多路并行测试需求。

测试时需将被测端口与测量端口导通，具体方法是闭合同一行线上的两个节点，如图2中深色部分所示，即可实现列线间通道的导通，进而实现被测端口与测量端口的导通，从而实现指标测试。

利于本公开所述测试设备进行模块电源自动测试的实现过程：

模块电源的主要测试指标包括阻抗测试和开关机门限测试等，下面通过这几类指标测试来阐述模块电源自动测试的实现过程。

(1)阻抗测试

阻抗测试类项目主要用于测试模块电源的各个引脚之间的静态阻抗，需要用到仪器为数字万用表。测试中，需要通过矩阵开关将被测点和数字万用表连接，再通过软件读取阻值。

涉及到8个模块电源，基于串行测试的原则，依次完成模块电源1至模块电源8的测试，测试流程如下：

1)连接所述测试装置和各被测模块电源；

2)通过与主控板的交互，复位所述复用开关，控制其切换到模块电源1，如附图3；

3)复位所述矩阵开关，控制所述数字万用表的正负端分别与母线电源的正负端连接，如附图4；

4)所述主控板的软件读取数字万用表的数据并记录；

5)复位矩阵开关，数字万用表的正负端依次连接到开机指令正负端、关机指令正负端等管脚，重复步骤4)，完成模块电源1的阻抗测试；

6)复用开关复位，依次切换到其余模块电源，重复步骤3)～5)。

(2)开关机门限测试

开关门限主要用于测试最小、最短开关机电压以及最小开机母线电压，需要用到的仪器为示波器、指令发生器和电源。测试中，需要通过矩阵开关将被测点与示波器连接，再通过软件读取电压值。

涉及到8个模块电源，基于串行测试的原则，依次完成模块电源1至模块电源8的测试，测试流程如下：

1)连接测试仪器和8个模块电源；

2)多路开关，切换到模块电源1；

3)矩阵开关，示波器ch1/ch2/ch3正负端分别连接二次电源3路输出正负端，示波器ch4正极端连接开机指令，如附图5；

4)指令发生器开机指令电压设置为V1，并记录此时的二次电源电压值，判断是否开机成功；

5)依次调整指令发生器开机指令电压为V2，……，Vn，直到开机成功(所有二次电源均有输出，达到额定电压值的70％)；

6)指令发生器发出关机指令关机，开机指令脉宽设置为T1，并记录此时的二次电源电压值，判断是否开机成功；

7)依次调整指令发生器开机指令电压为T2，……，Tn，直到开机成功(所有二次电源均有输出，低于额定电压值的70％)；

8)矩阵开关，ch4+连接到关机指令，断开开机指令；

9)指令发生器关机指令电压设置为V1，并记录此时的二次电源电压值，判断是否关机成功；

10)依次调整指令发生器关机指令电压为V2，……，Vn，直到关机成功(所有二次电源均无输出，达到额定电压值的30％)；

11)指令发生器发出开机指令开机，关机指令脉宽设置为T1，并记录此时的二次电源电压值，判断是否关机成功；

12)依次调整指令发生器关机指令电压为T2，……，Tn，直到关机成功(所有二次电源均无输出，低于额定电压值的30％)；

13)调整母线电压为V1，发出开机指令，记录此时的二次电源电压值，判断是否开机成功；

14)依次调整母线电压为V2，……，Vn，记录此时二次电源电压值，直到开机成功；

15)复位多路开关，依次切换到模块电源2～8，重复步骤3～14。

上述技术方案只是本发明的示例性实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (5)

1.一种模块电源自动测试设备，其特征在于，包括：主控模块、复用开关、矩阵开关、测量模块，其中：

主控模块，用于接收用户的操控指令或来自远控接口的测试要求，控制复用开关和矩阵开关的通路进行相应切换，采集测量模块的测试数据，进行显示、存储和传输；

复用开关用于实现多个模块电源之间的自动切换；

矩阵开关用于实现测试设备与被测模块电源之间通路的有序切换，构建测试链路；

测量模块用于完成模块电源电压或电阻参数的测试。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述复用开关为m组n路结构，用于连接m组被测模块电源，其n个公共节点通过电缆与矩阵开关的n路列线相连；

这些列线的另一端连接被测端口，包括：为被测模块电源提供一次电源的母线电源输入端口，为被测模块电源提供开机指令和关机指令的指令输入端口，以及二次电源输出端口，同时二次电源输出端口用于连接为二次电源提供负载的负载装置；

所述矩阵开关还包括另外的若干路列线，用于连接测量端口，测量端口连接设备包括所述测量模块以及示波装置；

测试时所述被测端口与测量端口通过矩阵开关的行线导通，用于实现各项指标的测试。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述复用开关采用8组16路结构；所述矩阵开关采用6×32结构，其中，16路列线用于连接所述被测端口，另外的列线用于连接所述测量端口。

4.根据权利要求1-3中任一所述的测试装置，其特征在于，所述主控模块采用嵌入式主控板；所述复用开关采用PXI复用开关板卡，矩阵开关采用PXI矩阵开关板卡，两者置于PXI机箱内；所述测量模块采用数字万用表；

所述嵌入式主控板通过以太网接口与PXI机箱通信，通过USB接口与数字万用表通信。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，还包括与主控模块连接的触摸屏及对外通信接口。

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