一种Dc-DC变换器自动测试系统的设计与实现

摘要

在DC-DC变换器大批量生产环节中，一般都采用拼板方式进行生产加工和测试，只有测试站测试通过的拼板才会被分离成个体包装，否则需要经过检修后重新测试。考虑到测试站的成本和体积，一般生产区域配置的测试站数量有限，大部分DC-DC变换器拼板都在缓冲区排成队列等待测试，拼板的一次测试通过率往往成了提高产能的关键。本文基于实际需求，设计了一款DC-DC变换器自动测试系统，利用缓冲区的等待时间提前筛选出含故障模块的拼板，以提高拼板一次测试通过率，从而提高产线的产能。
　　本文设计的测试系统主要由上位机监控平台和下位机电参数检测控制器组成。上位机监控平台实现了用户操作界面、测试程序管理模块、测试结果数据访问接口、电参数校正单元和通信接口。其中关键应用了轻量级数据库，为上位机各个模块提供了数据管理支撑。下位机电参数检测控制器主要包含了程控直流电源，程控电子负载和高速采样单元，这些模块接收上位机发送的命令实现电压、电流的任意控制和测量，代替了常用的示波器、万用表、可编程电源、电子负载等仪器仪表在DC-DC变换器测试时提供的功能。另外，测试系统实现了信号采集自动切换电路，解决了各个功能模块之间的测试信号同步和电参数快速调整的问题，同时实现了一种新型纹波测量电路。整个DC-DC变换器自动测试系统采用了模块化设计思想，具有良好的扩展性。
　　使用该测试系统实际对一个DC-DC变换器进行了测试，对比了测试站的测试结果，分析表明本文设计的自动测试系统满足一定的测试精度，具有操作简单、价格低廉的特点，能基本达到在批量生产时筛选故障模块的作用，提高产能。论文最后部分对工作进行了总结，并提出了改进建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与研究的意义

1．2 研究现状

1．3 论文主要目标和内容

1．3．1 主要测试内容

1．3．2 测试系统主要功能

1．3．3 测试系统技术指标

1．4 论文组织结构

第二章 DC-DC变换器自动测试系统原理与构成

2．1 DC-DC变换器概述

2．1．1 DC-DC变换器工作原理与分类

2．1．2 DC-DC变换器参数特性

2．2 DC-DC变换器参数测试的方法

2．3 DC-DC变换器自动测试系统的基本原理与组成结构

2．3．1 基本原理

2．3．2 组成结构

2．4 本章小结

第三章 DC-DC变换器自动测试系统的设计

3．1 主控单元电路设计

3．1．1 供电模块设计

3．1．2 控制器硬件电路

3．1．3 数据通信单元

3．2 程控直流电源模块

3．2．1 功率驱动电路设计

3．2．2 调整电路设计

3．3 程控电子负载模块

3．3．1 功率驱动电路设计

3．3．2 调整电路设计

3．4 电参数测量模块

3．4．1 采集电路原理分析

3．4．2 数据采集核心模块设计

3．4．3 测试通道切换电路设计

3．4．4 采集结果存储、传输设计

3．5 主控单元软件设计

3．6 测试平台系统软件

3．6．1 功能模块划分

3．6．2 系统软件总体设计与工作流程

3．6．3 程序界面设计

3．6．4 通信单元驱动设计

3．6．5 轻量级数据库SQLite应用

3．7 本章小结

第四章 DC-DC变换器自动测试系统关键问题的解决

4．1 瞬变状态测试的处理

4．2 输出误差修正处理

4．3 DC-DC变换器纹波参数测量方法

4．4 数据导出的处理

4．5 本章小结

第五章 测试系统实际验证与应用

5．1 测试系统调试

5．1．1 系统硬件电路调试

5．1．2 测试系统功能调试

5．2 测试系统校准

5．2．1 程控直流电源模块校准

5．2．2 程控电子负载模块校准

5．2．3 电参数测量模块校准

5．3 DC-DC变换器自动测试系统实际测试验证和应用

5．3．1 测试环境准备

5．3．2 瞬变特性测试验证：启动时间和负载变换响应

5．3．3 直流特性测试验证：DC-DC变换器转换效率

5．3．4 交流特性测试验证：DC-DC变换器线性调整率

5．3．5 系统测试数据的分析与实际应用

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录