一种板卡带载能力测试系统及测试方法与流程

本发明属于板卡测试，涉及一种板卡测试方法，尤其是一种板卡带载能力测试系统及测试方法。

背景技术：

1、板卡是一种印制电路板(printed circuit board，pcb)，是电子元器件电气相互连接的载体。随着社会的不断发展，板卡在各行各业中得到了广泛的运用，板卡的类型也越来越丰富。通常，板卡需要经过多道工序才能完成，其中，板卡测试是重要的组成部分。通过板卡测试对板卡的功能进行验证，判断板卡是否符合设计要求和使用场景，同时评估板卡的可靠性。

2、带载的板卡有控制电机和开关等的功能，其带载能力主要由板卡的带载芯片和供电控制电路决定，其中直接连接负载的电源需要单独供电，而芯片的控制电路由板卡电源供电。板卡的带载电路受到带载芯片控制，带载能力也是由带载芯片的承受能力和负载供电电路的承受能力决定，板卡的带载能力测试就是需要使板卡处于带载状态，通过调整负载大小和负载供电压流，综合对板卡的带载性能进行评估，为板卡的设计应用场景提供参考，提高板卡的可靠性。

3、板卡测试分为多种类型，包括电应力测试、电参数测试、上电能力测试、带载能力测试等，其中带载能力测试主要通过人工操作，通常的测试方法是采用真实所带负载，给定设计的电源，查看能否正常运行。但是这种传统的方式需要很高的成本，测试基础是所带的实际负载，因此在所带的实际负载设计时无法进行测试，也就无法保证可靠性，同时由于测试的内容仅为一种工况，尚未有对带载能力测试的包含内容，因此无法保证测试的准确性和可信性。

4、由于板卡带载能力自动化精确测试系统和方法的缺失，目前在对板卡进行测试时往往不进行带载能力测试，导致板卡在负载发生波动时存在无法有效驱动负载的风险，进而会影响系统功能的正常执行。

5、经检索未发现和本发明相同或相似的现有技术的公开文献。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种针对带载板卡的带载能力测试系统和方法，能够对板卡带载能力进行自动化测试，提高效率和准确性。

2、本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

3、一种板卡带载能力测试系统，包括程控直流电源、程控电子负载、程控电容电感阵列、工业控制计算机和板卡带载能力测试控制软件；

4、所述程控直流电源用于为板卡带载端口提供功率电源输入；

5、所述程控电子负载和程控电感阵列用于为板卡带载端口提供模拟负载输出；

6、所述工业控制计算机用于运行板卡带载能力测试控制软件、连接设备、为待测板卡提供基础供电和功能控制；该工业控制计算机采用scpi语言与所述程控直流电源、程控电容电感阵列和程控电子负载进行信号发送与传输，用于发送控制信号同时采集数据形成数据集；

7、所述板卡带载能力测试控制软件用于板卡测试内容设置、自动化测试过程控制、数据记录和结果分析；

8、在对板卡进行带载能力测试时，将程控直流电源、程控电子负载、程控电容电感阵列的控制端连接至工业控制计算机，输出端连接至待测板卡进行板卡带载能力测试；通过工业控制计算机向直流电源、电容阵列和电子负载发送：开关机、控制模式、负载模式选择、负载数值设置、负载输出端口选择、电源模式选择、电源输出大小、电源端口选择等指令，进而控制整套测试系统的工作和数据采集。

9、而且，所述板卡带载能力测试包括板卡的定载荷变电压测试：在对待测板卡进行的带载能力测试时，需要通过接口将板卡的负载端和负载供电端引出，负载端接入程控电子负载和程控电容电感阵列，负载供电端接入直流电源，固定板卡预设负载，通过板卡带载能力测试控制软件进行标准化电压步进测试，在软件中设选定标准待测板卡，当没有合适的预设时，针对性设置测试的额定值、测试极限值、步进步长、变化阈值等进行单独测试。

10、而且，所述板卡带载能力测试还包括板卡的定电压变载荷测试：在对待测板卡进行的带载能力测试时，需要通过接口将板卡的负载端引出，接入程控电子负载和程控电容电感阵列，按照设计的比例变化负载，通过板卡带载能力测试控制软件进行标准化负载步进测试在软件中设选定标准待测板卡，当没有合适的预设时，应当针对性设置测试的额定值、测试极限值、步进步长、变化阈值等进行单独测试。

11、而且，所述板卡带载能力测试控制软件实时通过采集返回的电流电压值进行数据处理，微分后绘图，与设定的阈值作比较，判断何时出现带载不足的情况，进而得到带载能力的评价结果。

12、一种板卡带载能力测试方法，如图1所示，包括以下步骤：

13、步骤1、板卡上电，使板卡处于待测状态，将负载调节到合适状态；

14、步骤2、进行静态阻性负载测试；

15、步骤3、进行静态感性负载测试；

16、步骤4、进行动态测试；

17、步骤5、进行数据整合，获得板卡带载能力测试结果。

18、而且，所述步骤1的具体方法为：

19、首先将工业控制计算机的接口接出，使用设定的代码和电路为待测板卡预设待测条件，使待测板卡按照规定的工况进行运行，让待测板卡在测试时处于规定状态，在对待测板卡进行的带载能力测试时，需要通过接口将待测板卡的负载端和负载供电端引出，负载端接入程控电子负载和程控电容电感阵列，负载供电端接入程控直流电源，采用外接式单独为待测板卡提供负载和电源，便于从外界进行电压及负载的调节，检验板卡的带载能力。

20、而且，所述步骤2的具体方法为：

21、静态阻性测试采用程控电子负载进行测试，将待测板卡带载端直接接入程控电子负载，使程控电子负载由小到大一定范围内步进，测量每次步进稳定后的板卡带载端电压电流；

22、而且，所述步骤3的具体方法为：

23、静态阻性测试采用程控电子负载进行测试，将待测板卡带载端接入程控电子负载和程控电容电感阵列串联电路，设置一定的电感值，将程控电子负载由小到大一定范围内步进，用以改变负载阻抗而改变电感阵列分压，测量每次步进稳定后的板卡带载端电压电流；

24、而且，所述步骤4的具体方法为：

25、动态测试采用程控电子负载进行测试，将待测板卡带载端接入程控电子负载，控制程控电子负载在间距为100ω的两个电阻值之间周期变化，电阻值应当在步骤2和步骤3测得的板卡带载能力范围内，周期长度步进降低，测量每个变化频率下负载两端的最大电压值；

26、取间距为100ω的两个电阻值，首先测得两个电阻值处对应的电压值，用电压值表征板卡的带载能力；将电阻值设置为周期变化，先设置较长的周期使得板卡电压变化能够达到阻值变化速率，不断缩短周期，使周期长度不断减少，直到板卡电压与应到电压之差超过两应到电压之差的90％，此时认为板卡出现带载能力不足的情况。

27、而且，所述步骤5的具体方法为：

28、对于静态阻性负载测试和静态感性负载测试的结果，通过计算功率变化趋势的方式判断带载能力，当板卡带载功率变化率的变化达到20％以上时认为出现了板卡带载能力不足的情况；对于动态测试的结果，计算最大负载对应的电压值，当该变化频率下负载两端的最大电压值不能达到稳定负载值对应电压值的时候认为出现了带载能力不足的情况；

29、在所述步骤5的数据整合过程中，对于定负载型应当将压流关系取微分并绘图观察变化趋势，再次取微分后判定，当下降率大于0.5时即认为板卡带载能力达到极限，记录此时能够达到的电压值，与额定电压值作比，即可得到电压带载能力大小，并通过人工进行修正与二次确认；

30、对于定电压型应当给予额定电压后施加变化负载，确定在额定需要达到的电流范围内负载的大小，将负载按照阻抗比例关系进行步进施加，针对只有阻性负载则只采用阻性负载进行测试，针对综合型负载则采用阻性容性负载结合方式进行测试，应当按照比例在范围内进行步进，测试在负载达到所规定的带载电流最小值时，将此时的负载与额定负载做比即为所测得的负载带载能力大小，并通过人工进行修正与二次确认。

31、本发明的优点和有益效果：

32、1、本发明提出一种板卡带载能力测试系统及测试方法，其测试系统包括：工业控制计算机、受到计算机控制的程控电源、程控电子负载和程控电感阵列，以及安装在工业控制计算机里的板卡带载能力测试控制软件。工作时，将待测板卡连接到程控电源、程控电子负载和程控电感阵列，使用程控电源为板卡供电，使用程控电子负载和程控电感阵列模拟板卡负载，通过安装在工控机的测试系统控制程控直流电源、程控电子负载和程控电感阵列自动进行阻抗步进测试，包括静态阻性测试、静态感性测试、动态测试三种测试方式，通过拟合电压电流功率曲线的对应关系计算评价板卡的带载能力，包括静态阻性测试、静态感性测试作为测试内容的极限测试，还有动态测试作为测试内容的响应速度测试。本发明具备板卡带载能力测试的功能，可以自动化完成多种类型板卡的带载能力测试，提高了测试的准确率和效率。

33、2、本发明通过引入模块化程控电子负载和程控电感阵列，代替了现有技术中采用的实际所带负载实物，为板卡的带载端提供负载，同时引入自动化测试和计算技术，替代了人工采集计算过程，规范了测试的过程和方法。在扩展了测试系统的适用性的同时，省去了人工测试的过程，进而节省了人工测试计算的时间，从而减少了板卡带载能力测试测试的工作量，提高了板卡带载能力测试效率、测试精度和可靠性。