​OSL, 위성 페이로드 전원 공급 장치용 범용 자동화 테스트 시스템 제작

DC-DC 컨버터 기본

DC-DC 컨버터는 직류 (DC) 소스를 하나의 전압 레벨에서 다른 전압 레벨로 변환하는 전기 디바이스입니다. 즉, DC-DC 컨버터는 DC 입력 전압을 취하여 다른 DC 전압을 출력합니다. DC-DC 컨버터와 같은 전원 관리 시스템은 직류 소스를 하나의 전압 레벨에서 다른 전압 레벨로 상향 또는 하향 변환하는 어플리케이션을 위해 위성 페이로드와 같은 대규모 시스템 내에서 전원을 관리하거나 변환합니다.

^{그림 1: DC-DC 컨버터 블록다이어그램}

DC-DC 컨버터 요구사항

제조 전에 설계를 검증하거나 위성 페이로드 시스템에서 사용할 수 있는 DC-DC 컨버터를 평가할 때 반복 가능하고 정밀한 테스트는 필수입니다. 표준 DC-DC 컨버터 테스트 시퀀스는 전압 정확도, 효율성, 라인/로드 조절, 과도 응답 등 성능 기준을 측정합니다.

스펙이 다른 수백 개의 DC-DC 컨버터가 설계되고 배포됩니다. 이 경우 DUT인 DC-DC 컨버터는 제조, 구성요소 튜닝, 테스트, 검증 등 여러 단계를 거쳐야 하는데, 이때 일반적으로 구성요소 튜닝과 테스트에 가장 많은 시간이 걸립니다. 

튜닝할 때 여러 저항기와 커패시터를 에뮬레이션하여 DUT 성능을 확인해야 합니다. 그리고 기존의 테스트 설정에서는 이러한 값을 매번 수동으로 변경해야 합니다. 튜닝 후에는 DUT 성능을 평가하여 출력 값이 필수 임계값 내에 있는지 확인합니다. 각기 다른 테스트 설정에서 다양한 계측기를 사용하여 여러 테스트를 진행해야 하며, 테스트 결과는 일반적으로 수동으로 집계됩니다. 또한 DUT는 다양한 환경 조건하에서 테스트되어야 합니다. 전반적으로 모든 단계를 거쳐 DUT 성능 테스트를 완료하는 프로세스는 보통 최소 한 달이 소요됩니다. 

솔루션

Optimized Solutions (OSL)는 NI의 파트너로, 스펙 빌드, 임베디드 펌웨어, 전체 제품 개발 수명 주기 관리 서비스를 제공하는 선도적인 제품 엔지니어링 서비스 제공자입니다. 2005년에 설립된 OSL은 인도의 구자라트 주에 위치해 있으며 100명 이상의 엔지니어가 몸담고 있는 인도 내 존재감을 자랑하는 기업입니다. OSL은 우주, 국방, OEM 산업에 고품질 솔루션과 서비스를 제공합니다.

이 솔루션은 다양한 타입의 DC-DC 컨버터의 카드 레벨 튜닝 및 테스트 (T&T), 테스트 및 평가 (T&E)를 수행하기 위해 NI PXI Express 플랫폼에 구축되었습니다. 이 솔루션은 처리량을 높일 뿐만 아니라 테스트에서 수작업과 인적 실수를 최소화하는 등 고객의 요구를 충족합니다. 또한 DC-DC 컨버터 DUT의 모든 단계에서 T&T 프로세스를 자동화해야 하는 데 이를 해결합니다. NI PXI Express 시스템은 LabVIEW를 사용하여 개발된 테스트 어플리케이션 소프트웨어를 통해 계측기를 제어합니다. 이 솔루션은 특정 요건을 맞추기 위해 조정할 수 있으며 단일 ATS에서 각기 다른 튜닝 알고리즘을 사용하여 두 개의 DUT를 동시에 테스트할 수 있습니다.

^{그림 2: 시스템 아키텍처}

NI PXI Express 시스템은 필요한 전원 공급 장치, 전자 로드 그리고 기타 모듈형 측정 장비를 제어합니다. 또한 테스트 데이터를 수집하고 데이터를 분석하여 DUT 성능을 평가합니다. 이 솔루션은 쉽게 운반할 수 있는 랙으로 구성되어 있어 여러 곳에서 사용할 수 있습니다. ATE 솔루션에 사용되는 NI PXI 하드웨어:

• PXIe-1095 및 PXIe-1092 PXI 섀시
• PXIe-8880 및 PXIe-8840 컨트롤러 (Windows 10)
• 전원 공급 장치:
  • RMX-4104 전원 공급 장치 (100 V, 8 A)
  • RMX-4003 고전력 전자 부하 (100 W)
  • PXIe-4139 저전력 전자 부하 (40 W)
• PXI-2532B 매트릭스 스위치 모듈
• PXIe-4082 디지털 멀티미터
• PXIe-5172 14비트 오실로스코프
• PXIe-4137 소스 측정 유닛
• PXIe-6365 다기능 I/O 모듈
• PXI 디지털 I/O 모듈
• PXIe-8431/8 시리얼 인터페이스 모듈          

맞춤형 솔루션

앞서 언급한 모든 모듈형 계측기가 19인치 랙에 있습니다. ATS 양쪽 벽에 있는 단일 커넥터는 고객이 공유하는 특정 DUT 설계에 맞게 구성된 랙 내부의 마운트 스탠드를 사용하여 DUT에 연결됩니다.

다양한 환경 조건에서 DUT를 테스트해야 할 경우가 많기 때문에 운반하기 쉬운 랙 디자인을 채용하였습니다.

주요 소프트웨어 기능

테스트 설정 모듈의 장점:

• 다양한 유형의 DUT 테스트 지원
• 여러 DUT를 위한 다양한 설정 스토리지
• 저장된 설정을 편집하고 다른 타입의 DUT에 저장하는 기능
• 테스트 설정 시 사용 가능한 제한이 있는 사용자 설정 가능하며 튜닝 가능한 구성요소
• 사용자가 선택할 수 있는 테스트 시퀀스
• 다양한 테스트 단계에 대한 사용자 정의 테스트 시퀀스

^{그림 3: 테스트 설정 모듈}

테스팅 모듈의 장점:

• DUT용 바코드 스캐너 포함
• 바코드를 기반으로 데이터베이스에서 가져왔고 GUI에 표시된 모든 테스트 파라미터와 함께 DUT 세부사항 표시
• 선택한 테스트 단계에 따라 테스트 어플리케이션이 튜닝할 것인지 테스트할 것인지 결정
• 테스트 진행 전에 계측기 상태 확인
• 정의된 순서대로 모든 테스트가 실행되고 테스트 완료 후 사용자 정의 보고서 생성

^{그림 4: 모듈 UI 테스트하기}

솔루션의 주요 기능 및 장점:

• 자동화된 RC 구성요소 튜닝
• 다양한 유형의 DUT에 테스트 설정 재사용 가능
• 사용자 필요에 맞게 테스트 시퀀스 사용자 정의 가능
• 여러 테스트 단계에 대한 테스트 케이스 선택
• 테스트 진행 전에 계측기 상태 미리 확인
• 부주의한 작동/조건에서 DUT를 보호하는 여러 안전 기능
• 신속한 푸리에 변환을 사용한 자동화된 안정성 분석
• 테스트 완료 후 자동 테스트 리포트 생성
• DUT 테스트 결과의 빠른 검색
• DUT의 여러 위상의 테스트 결과 비교
• 테스트 결과 서버 백업 자동화

이 ATS 솔루션을 사용하면 수동 테스트보다 DUT 성능 테스트 시간을 10배 단축할 수 있습니다. 또한 자동화가 개선되어 DUT 테스트 결과가 보다 일관되고 표준화됩니다.

요약

NI의 모듈형 아키텍처와 다양한 개발 도구로 구현되는 범용 DC-DC 컨버터 자동화 테스트 솔루션을 통해 OSL은 위성 페이로드 패키지 테스트에 필요한 기능을 인도의 우주 산업 사용자에게 제공하여 DC-DC 컨버터 DUT를 신속하게 테스트할 수 있도록 지원합니다. 이 솔루션은 민첩함과 유연함을 바탕으로 다양한 테스트 사례에 적용할 수 있으며 보고서 생성을 자동화하여 확장은 물론 효율을 높일 수 있습니다. 또한 향상된 후처리 분석과 DUT 테스트 결과 표준화를 통해 수동 테스트보다 테스트 시간을 10배 단축할 수 있습니다.