一种母线固态功率控制器测试装置的制作方法

本发明涉及一种母线固态功率控制器(sspc)测试装置。适用于所有需要批量生产并批量自动化测试的sspc设备，在生产过程、筛选老练、鉴定以及考核试验、验收测试过程中，需要多次完成详细电性能参数测试，测试环境温度覆盖高温、常温、低温三种工况。属于航空航天测试领域。

背景技术：

当前sspc设备共有四种规格，每种规格在不同的阶段、不同的环境温度下，需要人工手动进行大量反复的电性能参数测试。在实施过程中步骤一般如下：

(1)不同规格选择对应的电容和电阻阻值；

(2)根据不同的电性能参数测试方法，手动控制偏置电源、控制电源、功率电源的输出电压和输出开关；调整示波器的设置；读取各个电流表和电压表以及示波器的值，记录并人工判断测量数据和参数指标是否在波动范围内；

(3)针对时间性能参数的测试时，时间测量精度需要手动设置示波器来计算获取；

(4)需要波形图片保存时，设置示波器将图片保存在u盘上；

(5)不同环境温度，需要重复步骤(2)至步骤(4)；

(6)相同规格不同产品需要重复步骤(2)至步骤(5)；

(7)不同规格产品需要重复步骤(1)至步骤(6)；

在这种测试方法中，最少需要两个人，一人测试一人记录，尤其对测试的人员要求比较高，不仅需要对所有测试设备熟练掌握，还要精通业务才能对各个参数性能指标进行安全有效的测试。人为因素对参数性能指标测试结果影响较大，对同一产品的同一参数性能指标不同的人测试可能有所不同；同一产品同一参数同一个人不同时段测试结果也有可能不同。对于波形图的保存操作步骤多；时间测量精度只能是估计无法精确计算；同时采集数据需要和其他产品数据比对时，需要大量的手工比对录入工作。

综上所述目前的测试方法和手段，费工费时数据还不精确，无法满足大量的批生产的测试要求。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：克服现有技术的不足，提出了一种母线固态功率控制器测试装置，利用定制的控制器、前端信号调理、负载箱、工装夹具配合高低温箱、通用仪器设备实现母线固态功率控制器的各种电性能参数自动测试，并自动保存测试数据。减少了整个测试过程中人工参与的过程，极大的提高了母线固态功率控制器测试的自动化程度，显著节约了母线固态功率控制器测试过程中的人力物力，减少了出错概率，提高了测试效率和测试数据的准确度和精确度。

本发明的技术方案：一种母线固态功率控制器测试装置，包括控制器、前端信号调理单元、负载箱、工装夹具、高低温箱；

所述的控制器，用于实现信号、电性能参数的控制与采集，提供模数、数模和数数转换，从而实现对母线固态功率控制器的自动测试；

所述的前端信号调理单元，用于完成绝缘耐压测试和其他低压测试间的切换、被测件信号通路和自检电路间的切换，以及各引脚电流电压及母线固态功率控制器温度值的采集；

所述的负载箱，用于实现不同规格产品的母线固态功率控制器阻性负载阻值的切换；

所述的工装夹具，用于实现对厚膜母线固态功率控制器的固定和引脚连接；

所述的高低温箱，用于提供母线固态功率控制器的测试环境温度，且工装夹具和母线固态功率控制器均放置在高低温箱中。

所述控制器包括控制器机壳、信号调理和控制器-低压部分、信号调理和控制器-高压部分。

所述控制器机壳采用4u机壳，用于连接外部的通用仪器设备，包括电子负载、功率电源、偏置电源、电流表、电压表、电容表、绝缘耐压、示波器。

所述的信号调理和控制器-低压部分包括开关矩阵、da模块、do模块、防抖电路和电容阵；

开关矩阵，用于将测试工装夹具上的信号接入前端信号调理单元和控制器，完成仪器设备与母线固态功率控制器的连接，通过设置和读取通用仪器设备的参数，实现对电参数性能指标的测试；

da模块，用于将计算机的数字信号转化为模拟信号，输出所需电流，通过开关矩阵连接外接通用仪器设备，配合实现对偏置电源正线和回线的电流控制，从而实现对母线固态功率控制器的两个状态引脚的输出电压、电流测试；

do模块，用于通过计算机控制将数字信号给定控制器的开关矩阵，实现对继电器的控制，从而实现整个电路各个开关和测试功能的切换；

防抖电路，用于减少控制电源的接通与关断时产生的电压电流抖动；

电容阵，用于提供不同的可变容性负载；

所述的do模块采用研华12通道adam-4056s型do模块。

所述电容阵包括5只100uf/400vdc的kemet电解电容、10只10uf/400vdc的mkp4薄膜电容、10只1uf/400vdc的mkp10型薄膜电容、继电器。

所述的信号调理和控制器-高压部分利用开关矩阵对接入的绝缘耐压测试仪的引脚线进行切换。

所述的开关矩阵由2×3共6个开关组成。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明中的控制器和前端信号调理是测试装置的核心组成部分，计算机通过do模块实现与控制器、前端信号调理和外部通用仪器设备的通讯，控制开关矩阵的切换来自动实现母线固态功率控制器各种电性能参数测试所需要的仪器设备和链路，一次性完成或部分自动化完成母线固态功率控制器(sspc)测试，减少了母线固态功率控制器(sspc)测试过程中人工参与的过程，极大的提高了母线固态功率控制器(sspc)测试的自动化程度，对测试数据自动保存，可随时和其他多个产品的测试数据比对，显著节约了母线固态功率控制器(sspc)测试过程中的人力物力，减少了出错概率，提高了测试效率。

附图说明

图1传统母线固态功率控制器(sspc)测试原理图；

图2本发明中母线固态功率控制器(sspc)装置接线示意图。

具体实施方式

一种母线固态功率控制器(sspc)测试装置，主要包括：控制器、前端信号调理单元、负载箱、工装夹具和高低温箱。

控制器：是sspc自动测试系统的核心模块，由控制器机壳、信号调理和控制器-低压部分、信号调理和控制器-高压部分和接口等组成。

控制器机壳前面板包括控制器开关，工作指示灯，风扇进风口，阻性、容性、电子负载指示灯，阻性负载阻值指示灯，急停按钮，电容测试仪接口和电子负载接口。控制器机壳后面板包括1个风扇口，独立电源接口，功率电源接口，偏置电源接口，控制电源接口，#1万用表(电流)接口，#2万用表(电压)接口，模拟量采集485接口，rs232接口，绝缘耐压测试接口，sspc接口和负载箱接口

信号调理和控制器-低压部分：为控制器的信号采集与控制提供模数、数模和数数转换，从而实现对sspc器件的自动测试和控制器的校准功能。包括：开关矩阵、da模块、do模块、防抖电路、电容阵。

开关矩阵主要用于将测试工装夹具上的信号接入控制器和前端信号调理，完成仪器设备与母线固态功率控制器的连接，通过设置和读取通用仪器设备的参数，实现对电参数性能指标的测试。每一个模块中都会有不同的开关矩阵来实现其功能。有控制控制电源的接通与关断s1；控制电阻负载的短路与接入s2；控制电流a2检测电路的短路与接入、功率电源的接通与关断s3和s4；控制电容阵的接入与关断的开关矩阵，控制电阻阵的接入与关断的开关矩阵。

da模块将计算机的数字信号转化为模拟信号，输出所需电流，与开关矩阵配合实现对偏置电源正线和回线的电流控制，从而实现对两个状态引脚的输出电压测试。

do模块通do模块采用研华adam-4056s型(12通道)模块。通过计算机控制将数字信号给定控制器中调理电路中，实现对继电器的控制，从而实现整个电路各个开关和测试功能的切换。

防抖电路：sspc器件通过开关s1控制电源的接通与关断，s1接通或关断抖动会对sspc器件造成极大损害，为避免器件损坏，故设计s1防抖电路。防抖电路主要分为驱动电路和通断电路部分，驱动部分主要包括dc-dc、4421等，通断电路部分主要包括pmos管和nmos管。

电容阵：为厚膜sspc类产品测试提供可变容性负载，容值范围为100～600uf。电容阵主要由5只100uf/400vdc的kemet电解电容、10只10uf/400vdc的mkp4薄膜电容、10只1uf/400vdc的mkp10型薄膜电容、继电器组成。电容阵结构原理示意图中，do模块的电容开关矩阵的25个通道分别用于控制100uf、10uf、1uf电容的接入，实现不同容值的负载接入。

信号调理和控制器-高压部分主要用于sspc产品中的绝缘电阻和介质耐压，通过开关矩阵来实现对对产品的各个引脚线(1～5短接线、6/7和9/10短接线、8引脚线)进行切换。

高压部分的开关矩阵由2×3共6个开关组成，通过不同的开关组合完成：母线固态功率控制器是1～5短接与6/7、9/10短接的状态、母线固态功率控制器是1～5短接与机壳之间的状态；母线固态功率控制器是6/7、9/10短接之间与机壳之间的状态，实现对母线固态功率控制器的绝缘电阻和介质耐压的测试。

前端信号调理单元：完成绝缘耐压测试和其他低压测试间的切换、被测件信号通路和自检电路间的切换，以及各引脚电流电压及sspc温度值的采集。前端调理盒提供绝缘耐压测试和低压测试对应的接口。部分模拟量的测试要在前端调理盒中进行。因此前端调理盒引入sspc各个引脚的测试信号，以及sspc表面温度测量信号。因此前端调理盒需要为adam4117和adam4018的供电和通讯提供接口。前端调理盒引出6/7和9/10脚间电压v2的测试接口，方便利用万用表对其进行测量；引出sspc5引脚信号，方便利用示波器对其进行测量。

负载箱：可实现四种阻值的切换，通过程序自动控制继电器，实现不同阻性负载阻值的切换。当温度高于某个设定值时，启动风扇，加速散热，保证电阻阵处于一个安全温度环境下。

工装夹具：由被测件、侧板、针板、载板、天板、侧面针针、快速夹具和附属电缆等组成。器件夹具采用孔式连接器对被测器件进行定位、固定和保护。通过拨动夹紧扳手来控制测试探针与sspc芯片引脚连接。每个引脚上有两个镀金测试探针与之相接触，一个测试探针用于施加激励电压和电流，另一个测试探针用于测试引脚上的电压。在被测sspc芯片的正下方，埋入一只温度传感器，用于检测测试时sspc芯片的表面温度。

高低温箱，用于提供母线固态功率控制器的测试环境温度。将工装夹具和母线固态功率控制器放置在高低温箱中。高低温箱选用温度范围是-60～150的温箱，为了保护母线固态功率控制器选用了带有湿度控制的设备。