CN104569680A - Dc/dc变换器测试装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种DC/DC变换器测试装置和方法，其中，装置包括试验板、程控电源、程控电子负载、测试装置、控制装置；所述试验板分别与所述程控电子负载、测试装置连接；所述控制装置分别与所述程控电源、程控电子负载、测试装置连接；所述控制装置用于控制所述程控电源给所述待测DC/DC变换器提供电压，控制所述程控电子负载给所述待测DC/DC变换器提供负载；按照设定的周期控制所述测试装置检测所述待测DC/DC变换器在测试环境下的所述测试参数，读取所述测试装置检测的测试参数。上述装置，通过测试装置检测测试参数，并将测试参数输送至控制装置进行记录和处理，在减少人力耗费的同时，也提高了测试的效率。
Description
技术领域
本发明涉及电压转换设备测试技术领域，特别是涉及一种DC/DC变换器测试装置和DC/DC变换器测试方法。
背景技术
DC/DC变换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器，其广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表等领域。随着电子工业的发展，对DC/DC转换器的可靠提出了更高的要求。决定DC/DC变换器可靠性的因素包括***设计方面(包括技术方案和电路拓扑设计、接口设计、环境试验条件适应性设计等)、元器件固有质量及产品组装工艺缺陷方面以及电压、电流和温度等应力对其可靠性的影响。在可靠性试验中，产品测试是最重要的关键技术之一。通过试验过程中对产品进行测试尤其是对产品关键性能参数进行实时监测，可及时发现产品的性能退化和失效。
对DC/DC转换器可靠性的测试方式一般是在测试过程中，通过测试人员定期(每隔一定时间，一般时间较长)或不定期地将样品从试验箱中拿出，然后对每个DC/DC变换器主要性能参数如输出电压等进行测试，测试人员连接好测试仪表并从仪表上人工读取并手动记录测试结果；测试完一个样品后更换并连接另一样品，然后重复上述测试。
现有的测试方式由于需要测试人员连接好测试仪表，从仪表上人工读取数据并手动记录测试结果，测试的效率较低。
发明内容
基于此，有必要针对现有测试方式的效率较低的问题，提供一种DC/DC变换器测试装置和DC/DC变换器测试方法。
一种DC/DC变换器测试装置，包括试验板、程控电源、程控电子负载、测试装置、控制装置；
所述试验板分别与所述程控电子负载、测试装置连接；所述控制装置分别与所述程控电源、程控电子负载、测试装置连接；所述程控电源通过所述测试装置连接所述试验板；待测DC/DC变换器安装在所述试验板上；
所述程控电源用于给所述待测DC/DC变换器提供电压；所述程控电子负载向所述待测DC/DC变换器输出负载；所述测试装置用于检测所述待测DC/DC变换器在测试环境下的测试参数；
所述控制装置用于控制所述程控电源给所述待测DC/DC变换器提供电压，控制所述程控电子负载给所述待测DC/DC变换器提供负载；按照设定的周期控制所述测试装置检测所述待测DC/DC变换器在测试环境下的所述测试参数，读取所述测试装置检测的测试参数。
上述DC/DC变换器测试装置，通过试验板安装待测DC/DC变换器并提供测试装置和程控电子负载的接口，从而在测试过程中，测试装置可以检测待测DC/DC变换器的测试参数，并将所述测试参数输送至控制装置进行记录和处理，在减少人力耗费的同时，也提高了DC/DC变换器测试的效率。
一种DC/DC变换器测试方法，基于上述DC/DC变换器测试装置上实现，该方法包括以下步骤：
控制装置控制程控电子负载给安装在测试板上的待测DC/DC变换器提供负载；控制程控电源给所述待测DC/DC变换器提供电压；
按照设定的周期，控制测试装置检测在测试环境下所述待测DC/DC变换器的测试参数；
读取所述测试装置检测的测试参数并进行记录。
上述DC/DC变换器测试方法，通过控制装置控制程控电子负载和程控电源分别给安装在测试板上的待测DC/DC变换器提供负载和电压，在测试环境下，控制测试装置检测待测DC/DC变换器的测试参数，从而控制装置可以读取所述测试参数并进行记录，继而在减少人力耗费的同时也提高了DC/DC变换器测试的效率。
附图说明
图1为一实施例DC/DC变换器测试装置结构示意图；
图2为另一实施例DC/DC变换器测试装置结构示意图；
图3为一实施例试验板结构示意图；
图4为一实施例试验板安装待测DC/DC变换器结构示意图；
图5为一实施例DC/DC变换器测试装置软件界面示意图；
图6为一实施例DC/DC变换器测试结果图；
图7为一实施例DC/DC变换器测试方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的DC/DC变换器测试装置和DC/DC变换器测试方法的具体实施方式作详细描述。
请参阅图1，图1为一实施例DC/DC变换器测试装置结构示意图。
一种DC/DC变换器测试装置，包括试验板140、程控电源150、程控电子负载130、测试装置120、控制装置110；
所述试验板140分别与所述程控电子负载130、测试装置120连接；所述控制装置110分别与所述程控电源150、程控电子负载130、测试装置120连接；所述程控电源150通过所述测试装置120连接所述试验板140；待测DC/DC变换器160安装在所述试验板140上；
所述程控电源150用于给所述待测DC/DC变换器160提供电压；所述程控电子负载130向所述待测DC/DC变换器输出负载；所述测试装置120用于检测所述待测DC/DC变换器160在测试环境下的测试参数；
所述控制装置110用于控制所述程控电源150给所述待测DC/DC变换器160提供电压，控制所述程控电子负载130给所述待测DC/DC变换器160提供负载；按照设定的周期控制所述测试装置120检测所述待测DC/DC变换器160在测试环境下的所述测试参数，读取所述测试装置120检测的测试参数。
上述DC/DC变换器测试装置，待测DC/DC变换器160可以有多个，通过试验板140安装待测DC/DC变换器160并提供测试装置120和程控电子负载130的接口，从而在测试过程中，测试装置120可以检测待测DC/DC变换器160的测试参数，并将所述测试参数输送至控制装置110进行记录和处理，在减少人力耗费的同时，也提高了DC/DC变换器测试的效率。
在一实施例中，所述控制装置110还可以用于对所述测试参数数值进行监控，若所述测试参数数值大于设定的阈值，则发出预警信号。
设定的阈值可以根据实际测试需要进行设定，比如输出电压设为50V，当测试参数数值大于设定的阈值时，发出预警信号可以及时发现产品性能退化和失效，提高测试的准确性。
在一实施例中，所述测试装置120可以包括：数字多用表和示波器；
所述数字多用表分别连接所述试验板140和控制装置110；所述示波器分别连接所述试验板140和控制装置110；所述示波器和数字多用表用于检测待测DC/DC变换器160的所述测试参数；其中，所述测试参数包括：输出电压纹波、输出电压和输入电流。
输出电压、输出电压纹波和输入电流是检验DC/DC变换器性能的重要参数，通过利用数字多用表和示波器检测对应的测试参数，可以更为准确的检测待测DC/DC变换器的性能。
进一步的，在一实施例中，所述控制装置110还可以用于控制所述数字多用表检测所述待测DC/DC变换器160的输入电压和输出电流；读取所述输入电压和输出电流，根据不同输入电压对应的输出电压计算得到电压调整率；根据不同输出电流对应的输出电压计算得到电流调整率；并根据所述输入电压、输入电流、输出电压和输出电流计算得到总输出功率和输入功率，根据所述总输出功率和输入功率计算得到效率。
电压调整率和电流调整率(增加“效率”)是反映DC/DC变换器性能的重要参数，电压调整率(SV)是指规定条件下，DC/DC变换器在输出电流保持不变时(满载条件)，由于输入电压变化而引起的输出电压的变化量。计算公式为：
SV＝max{|(VO1-VO)|，|(VO2-VO)|}，其中，VO1、VO2为输入电压为VImax(电流最大时的电压)、VImin(电流最小时的电压)时的输出电压，VO为额定输入电压下的输出电压。
电流调整率(SI)是指规定条件下，DC/DC变换器在输入电压保持不变时(额定输入电压)，由于输出电流变化而引起的输出电压的变化量。
计算公式为：SI＝|VO1-VO|，
其中，VO为满载条件下的输出电压，VO1为输出电流为IOmin(空载条件)的输出电压。
效率(η)是指规定条件下DC/DC变换器的总输出功率与输入功率的百分比。计算公式为：
η＝POUT/PIN×100％，(PIN＝VI×II，POUT＝Σ(∣VO×IO∣))
其中，POUT为总输出功率，PIN为输入功率，VI为输入电压，II为输入电流，VO为输出电压，IO为输出电流。
通过读取待测DC/DC变换器160的输入/输出电压和输入/输出电流，从而根据公式计算得到相应的电压调整率、效率和电流调整率，通过分析和监控电压调整率、效率和电流调整率，可以更准确的测试待测DC/DC变换器160的性能。
在一实施例中，还包括与所述控制装置110连接的显示装置；所述显示装置用于将所述控制装置110读取的所述测试装置120检测的测试参数进行图形化显示。
通过图形化显示测试参数，可以方便测试人员分析待测DC/DC变换器的性能。
上述DC/DC变换器测试装置，可以实现可靠性强化试验中对多个DC/DC变换器产品的输出电压、输入电流、输出电压纹波、电压调整率以及电流调整率等参数进行自动连续测试，并由控制装置进行记录和保存，克服了传统测试方法中测试效率低、易出错和一致性差的缺点。同时，也可以在可靠性强化试验过程中及时发现DC/DC变换器产品的性能退化和失效。
为了更进一步的详细说明本发明的DC/DC变换器测试装置，下面将结合具体应用实例进行说明。
请参阅图2，图2为另一实施例DC/DC变换器测试装置结构示意图。
本具体应用实例的DC/DC变换器测试装置主要由试验板、程控电源、程控电子负载、示波器、数字多用表、控制装置等组成。试验板为试验中待测DC/DC变换器的载体，如图3所示，待测DC/DC变换器通过试验板与测试设备进行互连；试验板包括三个工位，每个工位包括输出纹波电压测试电路，需要焊接上对应的电阻、电容和SMA接头，用同轴线缆将SMA接与示波器连接，实现输出纹波电压的测试。
框内为根据DC/DC引脚排布设计的样品安装孔，安装孔焊接上压接线簧插孔，然后可将DC/DC直接***压接线簧插孔中，该方法利于不同样品的无损拆装替换。最后通过焊接导线(高温线)，通过导线连接程控电源、电子负载以及数字万用表，实现对DC/DC的加电加载和参数测试。
控制装置内安装有DC/DC变换器加电加载控制及参数测试程序，控制装置组成包括：加电控制模块，用于控制程控电源为多个待测DC/DC变换器进行加电或关断；加载控制模块，用于控制程控电子负载为多个待测DC/DC变换器提供负载；数据记录及处理模块，用于控制数字多用表、示波器检测每个待测DC/DC变换器的输出电压、输入电流、输出电压纹波等数据，测试数据读取频次和间隔时间可程控设定，测试数据经GPIB(General-Purpose Interface Bus，通用接口总线)数据采集卡传送到控制装置并通过该模块运算处理得到效率、电压调整率、电流调整率等参数数据，数据记录及处理模块还可以对测试数据进行存储；预警模块，此模块具有退化失效预警功能，通过设定阈值将待测DC/DC变换器参数测试数据与阈值进行实时动态对比，当参数超出预警阈值范围时给出预警信号，阈值可以依据产品详细规范或应用要求进行设定。控制装置也提供控制程序人机交互操作界面，并用于当前测试数据动态显示、参数退化图形化显示以及预警信号显示。
由于DC/DC变换器性能参数众多，因此首先选择对于DC/DC变换器性能影响较大的参数，从而确定了包括输出电压、输入电流、电压调整率、电流调整率、效率、输出电压纹波的测试参数集；然后结合DC/DC变换器具体产品的结构特点、输入输出特性以及测试参数集，利用测试版安装待测DC/DC变换器，试验板采用多工位并可扩展，待测DC/DC变换器通过压接线簧插孔安装于试验板上，如图4所示，图4中的试验板为三工位；采用多工位试验板利于不同待测DC/DC变换器的拆装替换以及试验板的重复使用，另外试验板包含采用同轴线缆法测试DC/DC变换器输出电压纹波的测试线路，并通过SMA接口用50欧姆同轴线缆连接示波器，以实现试验过程中对DC/DC输出电压纹波的连续准确测试；在进行测试时，将多个DC/DC变换器安装于试验板上，并共同放置于试验箱中，并按照图1连接好测试设备；可靠性强化测试中，控制装置控制电源为每个DC/DC变换器加电以及控制电子负载为每个DC/DC变换器提供负载，控制装置通过GPIB总线或其他传输协议从数字多用表、示波器先后读取每个DC/DC变换器输出电压、输入电流以及输出电压纹波数据，数据通过数据采集卡传送到控制装置，通过数据记录及处理模块运算处理得到效率、电压调整率、电流调整率等数据，并将数据按照设定路径进行存储；在参数测试过程中，测试数据与软件预先设定退化预警阈值实时动态比较，当超出阈值范围时给出预警信号；上述数据测试过程按照设定的频次和间隔自动循环；当前测试数据、参数变化趋势以及预警信号在控制装置的显示界面上进行显示；试验中断或结束后，由控制装置控制自动关闭电源和电子负载，结束参数测试。DC/DC变换器测试装置软件界面如图5所示。
下面将DC/DC变换器在可靠性强化高温步进试验中参数测试来进行说明。本具体应用实例中采用的DC/DC变换器产品额定工作电压为28V，测试中，输入电压范围为17～40V，满载输出电流1A。高温步进从50℃开始，110℃以下步长为10℃，110℃以上步长为5℃，每个温度应力下停留时间为30分钟。本次试验待测DC/DC变换器共3只，试验过程中利用本具体应用实例的装置对3只待测DC/DC变换器的输出电压、输入电流、输出电压纹波、效率、电压调整率以及电流调整率进行了连续测试，每间隔20S对3只待测DC/DC变换器参数进行循环测试并对测试数据进行了保存。试验后通过EXCEL格式保存的待测DC/DC变换器参数测试数据见图6所示。试验过程中当温度升高到120℃时，其中一只待测DC/DC变换器形成产生退化，参数超出了预警阈值范围，而该发明测试***中预警模块通过警示灯给出了退化预警信号。
针对于上述DC/DC变换器测试装置，本发明还提供基于该装置的DC/DC变换器测试方法，该方法可以提高DC/DC变换器测试的效率。
请参阅图7，图7为一实施例DC/DC变换器测试方法流程图。
一种DC/DC变换器测试方法，包括以下步骤：
步骤S301：控制装置控制程控电子负载给安装在测试板上的待测DC/DC变换器提供负载；控制程控电源给所述待测DC/DC变换器提供电压；
在步骤S301中，给待测DC/DC变换器提供负载的目的是为了检测待测DC/DC变换器在满载情况下的测试参数，从而得到待测DC/DC变换器在满载情况下的性能变化情况。
步骤S303：按照设定的周期，控制测试装置检测在测试环境下所述待测DC/DC变换器的测试参数；
在步骤S303中，按照设定的周期不断的控制测试装置检测在测试环境下所述待测DC/DC变换器的测试参数的目的是为了及时发现产品性能退化和失效，提高测试的准确性。
步骤S305：读取所述测试装置检测的测试参数并进行记录。
在步骤S305中，读取所述测试装置检测的测试参数并进行记录可以方便测试人员进行分析和总结。
在一实施例中，所述读取所述测试装置检测的测试参数并进行记录的步骤之后还可以包括：
对所述测试参数数值进行监控，若所述测试参数数值大于设定的阈值，则发出预警信号。
设定的阈值可以根据实际测试需要进行设定，比如输出电压设为50V，当测试参数数值大于设定的阈值时，发出预警信号可以及时发现产品性能退化和失效，提高测试的准确性。
在一实施例中，所述测试参数可以包括：输出电压纹波、输入电压、输出电压、输出电流和输入电流。
输出电压纹波、输入电压、输出电压、输出电流和输入电流是检验DC/DC变换器性能的重要参数，通过记录和分析这些测试参数可以更为准确的检测待测DC/DC变换器的性能。
进一步的，在一实施例中，所述读取所述测试装置检测的测试参数并进行记录的步骤可以包括：
读取所述待测DC/DC变换器的输出电压纹波、输入电压、输出电压、输出电流和输入电流；
根据不同输入电压对应的输出电压计算得到电压调整率；根据不同输出电流对应的输出电压计算得到电流调整率；并根据所述输入电压、输入电流、输出电压和输出电流计算得到总输出功率和输入功率，根据所述总输出功率和输入功率计算得到效率；
记录所述输出电压纹波、输入电压、输出电压、输出电流、输入电流、电压调整率、电流调整率和效率。
电压调整率、电流调整率和效率是反映DC/DC变换器性能的重要参数，通过读取待测DC/DC变换器的输入/输出电压和输入/输出电流，从而根据公式计算得到相应的电压调整率、电流调整率和效率，通过分析和监控电压调整率、电流调整率和效率，可以更准确的测试待测DC/DC变换器的性能。
在一实施例中，所述设定的周期可以为30秒。
将设定的周期设为30秒，可以更高频率的检测待测DC/DC变换器160，缩短测试间隔，从而可以更及时的发现DC/DC变换器产品的性能退化和失效。
上述DC/DC变换器测试方法，通过控制装置控制程控电子负载和程控电源分别给安装在测试板上的待测DC/DC变换器提供负载和电压，在测试环境下，控制测试装置检测待测DC/DC变换器的测试参数，从而控制装置可以读取所述测试参数并进行记录，继而在减少人力耗费的同时也提高了DC/DC变换器测试的效率。
本发明的DC/DC变换器测试装置与本发明的DC/DC变换器测试方法一一对应，在上述DC/DC变换器测试方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于DC/DC变换器测试装置的实施例中，特此声明。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种DC/DC变换器测试装置，其特征在于，包括试验板、程控电源、程控电子负载、测试装置、控制装置；
所述试验板分别与所述程控电子负载、测试装置连接；所述控制装置分别与所述程控电源、程控电子负载、测试装置连接；所述程控电源通过所述测试装置连接所述试验板；待测DC/DC变换器安装在所述试验板上；
所述程控电源用于给所述待测DC/DC变换器提供电压；所述程控电子负载向所述待测DC/DC变换器输出负载；所述测试装置用于检测所述待测DC/DC变换器在测试环境下的测试参数；
所述控制装置用于控制所述程控电源给所述待测DC/DC变换器提供电压，控制所述程控电子负载给所述待测DC/DC变换器提供负载；按照设定的周期控制所述测试装置检测所述待测DC/DC变换器在测试环境下的所述测试参数，读取所述测试装置检测的测试参数。
2.根据权利要求1所述的DC/DC变换器测试装置，其特征在于，所述控制装置还用于对所述测试参数数值进行监控，若所述测试参数数值大于设定的阈值，则发出预警信号。
3.根据权利要求1所述的DC/DC变换器测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：数字多用表和示波器；
所述数字多用表分别连接所述试验板和控制装置；所述示波器分别连接所述试验板和控制装置；所述示波器和数字多用表用于检测待测DC/DC变换器的所述测试参数；其中，所述测试参数包括：输出电压纹波、输出电压和输入电流。
4.根据权利要求3所述的DC/DC变换器测试装置，其特征在于，所述控制装置还用于控制所述数字多用表检测所述待测DC/DC变换器的输入电压和输出电流；读取所述输入电压和输出电流，根据不同输入电压对应的输出电压计算得到电压调整率；根据不同输出电流对应的输出电压计算得到电流调整率；并根据所述输入电压、输入电流、输出电压和输出电流计算得到总输出功率和输入功率，根据所述总输出功率和输入功率计算得到效率。
5.根据权利要求1所述的DC/DC变换器测试装置，其特征在于，还包括与所述控制装置连接的显示装置；所述显示装置用于将所述控制装置读取的所述测试装置检测的测试参数进行图形化显示。
6.一种DC/DC变换器测试方法，其特征在于，基于权利要求1至5任一所述的DC/DC变换器测试装置上实现，该方法包括以下步骤：
控制装置控制程控电子负载给安装在测试板上的待测DC/DC变换器提供负载；控制程控电源给所述待测DC/DC变换器提供电压；
按照设定的周期，控制测试装置检测在测试环境下所述待测DC/DC变换器的测试参数；
读取所述测试装置检测的测试参数并进行记录。
7.根据权利要求6所述的DC/DC变换器测试方法，其特征在于，所述读取所述测试装置检测的测试参数并进行记录的步骤之后还包括：
对所述测试参数数值进行监控，若所述测试参数数值大于设定的阈值，则发出预警信号。
8.根据权利要求6所述的DC/DC变换器测试方法，其特征在于，所述测试参数包括：输出电压纹波、输入电压、输出电压、输出电流和输入电流。
9.根据权利要求8所述的DC/DC变换器测试方法，其特征在于，所述读取所述测试装置检测的测试参数并进行记录的步骤包括：
读取所述待测DC/DC变换器的输出电压纹波、输入电压、输出电压、输出电流和输入电流；
根据不同输入电压对应的输出电压计算得到电压调整率；根据不同输出电流对应的输出电压计算得到电流调整率；并根据所述输入电压、输入电流、输出电压和输出电流计算得到总输出功率和输入功率，根据所述总输出功率和输入功率计算得到效率；
记录所述输出电压纹波、输入电压、输出电压、输出电流、输入电流、电压调整率、电流调整率和效率。
10.根据权利要求6所述的DC/DC变换器测试方法，其特征在于，所述设定的周期为30秒。
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