平臺化電源測試及應用設計

測試，是保證產品質量與品質必不可少的一個環節，制造商要更精準、更靈活、更經濟的測試系統。發展越迅速的產業以及應用越廣泛的產品，對測試與相關技術的要求就越嚴格與多變，正如電源產業迅速發展所帶來的測試工作的巨大挑戰。

實際需求驅動電源測試工作不斷改善

電源在生活中隨處可見，從消費類電子產品到特種裝備和工業設施，眾多電子設備都要電源以確保正常運行。從原理上來看，常見的電源實例包括通信用AC-DC開關電源和DC-DC開關電源，除了上述兩類，針對某特定應用的特種電源也比比皆是，無論哪種電源，其測試過程都是巨大的挑戰，重要集中在以下幾個方面。

1．指標與功能的不斷提升

1)電源的拓撲結構日趨復雜：開關電源技術發展至今，已經由當初的三種基本拓撲結構演變為現在的多種結構。拓撲結構的復雜化加之軟開關等輔助技術的發展，使得電路節點與控制信號增多。因此，在電源的設計過程中，如何準確采集電路各個節點與控制信號的狀態顯得尤為重要。例如：同步整流電源要同步監測幾個開關的控制信號；反激式電源則要同時監測初級與次級兩個隔離電流通路的電流狀態。

2)電源的效率要求越來越高：隨著微處理器技術的不斷革新，其供電電源也在向低電壓、大電流和大功率的方向發展，此外，電源設備的小型化對電源效率的要求更高。一般來講，開關電源的損耗重要來自開關損耗和電感磁損兩方面。因此，研發過程中，度量這兩方面的電能消耗將成為另一項重要需求。

3)對電源暫態特性指標的重視程度逐漸提高：為更好地對電源進行測試，打開時間、關閉時間、DC端輸出的穩按時間等過程指標也要精準測試，這就要求測試設備在具有更高精度與帶寬的同時，要綜合運用測試相關技術，才能夠精準地捕獲這些信號。

2．降低成本與更新迭代加速

隨著相關技術的迅速發展，電子設備更新換代加快，這使得電源產品型號更新周期越來越短，電源技術的發展本身也使得電源產品更新迭代加速。要求新產品完成測試工作所用的時間越來越短，電源廠商迫切要測試系統具備快速換型，測試序列無縫遷移，系統自學習等功能，真正實現不同型號產品的共線測試與共平臺測試。雖然留給設計工程師設計、生產與測試的時間越來越短，但產品的成本卻在降低。據某權威調查數據顯示，AC/DC前端開關電源的平均成本已經從2003年的0.1～0.2美元/瓦降到了0.08～0.14美元/瓦，測試指標卻越來越嚴格，降低成本成為公司關心的焦點之一。模塊化開放的測試系統能夠降低測試成本，并快速適應不同的被測對象，很好地彌補了傳統臺式測試設備的不足，更適合當前的電源測試需求。

3．迫切要自主掌握核心技術

每個公司都迫切想要掌握屬于自己的核心技術，這是公司賴以生存的核心競爭力，關于電源研制和生產的公司同樣如此。在由我國制造向我國創造轉型的過程中，越來越多的電源廠商不斷積累和提升自身的核心技術實力，為生產出在全球市場具有競爭力產品奠定堅實基礎。產品生產環節的終檢測試已經不能夠滿足當下的測試需求，電源廠商期望測試系統能夠在研發、設計和生產的全過程都供應有力的支撐。相應地，如何助力公司掌握核心技術也是擺在測試測量廠商面前的目標和挑戰。

圖1：powerMASTER電源測試工具包

平臺化電源測試解決方法

根據以上挑戰我們不難看出，電源廠商一方面要方便快捷的電源測試與檢測平臺，以提高電源產品測試的易于操作性，維護方便性，減少維護測試費用等；另外一方面，也要高效、高精度、高可靠性的測試系統以盡快推出更優的新產品，贏得商機。因此，無論是初期的手工作坊操作方式，或是傳統的臺式儀器的方式，都不能夠滿足當下的測試需求。結合國內外技術的相關經驗以及大量實踐應用可知，平臺化的電源測試能夠幫助我們解決這些問題。

1．模塊化硬件平臺

為了在保障可靠性的同時，獲取最大的靈活性，測試系統往往要統一的硬件平臺，包括核心數據采集設備、測試配套環境供應設備、信號接入與夾具、矩陣與路由等幾大部分，每個部分能夠供應成熟完善的可選搭配，以快速勝任不同測試需求和不同應用場合的測試工作。

核心測試平臺的選擇關于硬件平臺的靈活性起到至關重要的用途，pXI總線作為主流的測試總線，模塊化的硬件架構能夠供應靈活多變的硬件組合，覆蓋可程控AC/DC電源供應器、電子負載、數字電表、示波器、時序/噪聲分析儀和短路及過電壓保護測試器等設備，從而在硬件上真正滿足任何形式的電源的基本電氣功能測試要求。

2．高度集成的智能軟件平臺

軟件在平臺化測試中扮演著重要的角色，既要具備易用友好的操作性，又要精確地與平臺內所有硬件進行交互，更為重要的是還要具有智能調配資源/交互感知等功能。具體來講，電源測試軟件應該具備如下特點：

可自含義：支持不同電源型號的測試項目自由編輯，優化測試命令技術以執行效率；可拓展性：方便添加新測試項目和功能，開放測試端口，無縫鏈接硬件平臺，適用各種電源自主研發測試；可靠性高：開發過程從下游到上游引入可靠保障機制，程序代碼經過完善測試，開發過程遵循相關標準，具有良好的魯棒性與容錯能力，可以保障電源測試系統在軟件設計上的可靠性，與硬件連接部分經過多平臺測試，確保使用過程中的性能；專業性強：針對電源測試應用進行功能優化，具備相關總線通訊能力，根據測試需求自動生成報表，具有數據庫操作能力，方便進行質量統計。

3.測試應用案例：星載二次電源測試

系統對衛星控制分系統電源部分測試，屬于DC測試，在統一平臺中能夠測試12種星載二次電源，分析其電壓特性、功率特性、負載特性。具有良好擴展性，能夠與外圍設備，如示波器、一次電源等組成一套系統。擴展性良好，能夠測試新型號電源，并適應星載環境要求。

4.測試應用案例：服務器電源自動測試臺

具備并行測試儀器控制、自含義編輯測試序列，配置報表生成規范等功能；輕松實現各種電源供應器的基本電氣功能的測試。重要測試項目：動態負載下輸出的反應特性(DynamicResponse)，輸入電源變化時某輸出電壓的穩定性(LineRegulation)，開機時各組輸出電壓上升的時序(TurnonTime)，過電壓保護測試(OverVoltageprotectionTest)等電源特性、時間特性、電器特性的測試。支持pMBus1.1版本所有標準命令和擴展命令，兼容自含義指令，支持廠商自含義命令碼表，支持7位和10位器件地址靈活配置和尋址，通訊速率高達400Kbps，包括全面的函數功能模塊，方便實用。

圖2：平臺化電源測試的模塊化硬件平臺

如何獲取真正的測試需求

以用戶需求為導向是測試測量行業發展的一大特點，滿足客戶需求甚至超前需求是測試廠商要時刻銘記的，而測試測量需求趨向于細分化更是主流趨勢，不同行業、不同區域、不同廠商甚至不同產品線的需求各不相同，在國外公司居主導地位的電源中高端測試領域中，北京泛華恒興科技有限公司關于測試系統如何緊貼電源行業發展，如何因地制宜地做測試等方面，有自己獨特的一系列規范和方法。

1.全自動化測試與靈活易于調試

由于人力成本，培訓成本以及人工誤操作等因素，生產線終檢測試希望盡可能的提高自動化程度。而研究實驗階段所需的測試設備，由于產品尚未定型，要更改和調試的內容相當多，所以科研人員希望測試設備能夠盡量靈活與開放，以方便研發設計過程中的測試。

2.高精度與嚴格的測試節拍

在實驗研發階段，關于測試精度的要求往往高于產品定型后的生產階段測試，而生產階段的測試節拍要求卻異常苛刻，很多時候，即使是全自動化的測試系統，也無法滿足整個產線的測試節拍需求，這時候，要因地制宜地采用并行測試技術，以提高測試效率。

3.測試環境差異

在實驗室中測試環境相對理想，而在實際工程應用中，測