​OSL为卫星有效载荷电源创建通用自动化测试系统

DC-DC转换器基础知识

DC-DC转换器是一种将直流(Direct Current, DC)源从一种电压电平转换为另一种电压电平的电气设备。换言之，DC-DC转换器可将直流输入电压转换成其他直流输出电压。DC-DC转换器等电源管理系统可管理或转换大型系统（卫星有效载荷中的系统）中的电源，用于将直流电源从一个电压电平上变频或下变频为另一个电压电平。

^{图1： DC-DC转换器结构框图}

DC-DC转换器要求

无论是制造前的设计验证，还是对可能用于卫星有效载荷系统的DC-DC转换器进行评估，可重复的精确测试必不可少。标准DC-DC转换器测试序列可测量电压精度、效率、线路/负载调节和瞬态响应等性能标准。

我们设计并部署了数百个不同规格的DC-DC转换器。DC-DC转换器（即本例中的DUT）需要经历包括制造、组件调试、测试和验证在内的不同阶段，通常组件调试和测试阶段最为耗时。 

调试过程需要仿真多个电阻和电容，以检查DUT性能。在传统的测试设置中，每次都需要手动更改这些值。调试后，则需要评估DUT性能，以验证输出值是否保持在要求的阈值范围内。使用具有不同测试设置的不同仪器执行多项测试，并且通常手动捕获测试结果。此外，DUT必须在不同的环境条件下进行测试。总体而言，完成所有阶段的DUT性能测试通常至少需要一个月的时间。 

解决方案

NI的合作伙伴Optimized Solutions (OSL)是行业领先的产品工程服务提供商，可提供按规范构建服务、嵌入式固件以及产品开发全生命周期管理服务。OSL成立于2005年，公司位于印度古吉拉特邦，业务遍及印度，拥有100多名工程师。OSL为航天、国防和OEM行业提供高质量的解决方案和服务。

该解决方案基于NI PXI Express平台构建，可针对不同类型的DC-DC转换器提供板卡级调试和测试(T&T)以及测试和评估(T&E)服务。可满足客户在提高测试吞吐量、最大限度减少测试过程中的人工和人为误差方面的需求。该解决方案还可用于在DC-DC转换器DUT的所有阶段实现T&T过程自动化。NI PXI Express系统通过LabVIEW开发的测试应用软件控制仪器。可以自定义该解决方案以满足用户特定要求，并能够在单个ATS中使用不同的调试算法同时测试2个DUT。

^{图2： 系统架构}

NI PXI Express系统可控制所需的电源、电子负载和其他模块化测量设备。此外，该系统还可采集测试数据并分析数据，以评估DUT性能。该解决方案配备了一个易于运输的机架，可轻松实现跨多地点使用。ATE解决方案使用以下NI PXI硬件：

• PXIe-1095和PXIe-1092 PXI机箱
• PXIe-8880和PXIe-8840控制器(Windows 10)
• 电源：
  • RMX-4104电源(100 V，8 A)
  • RMX-4003大功率电子负载(100 W)
  • PXIe-4139低功率电子负载(40 W)
• PXI-2532B矩阵开关模块
• PXIe-4082数字万用表
• PXIe-5172 14位示波器
• PXIe-4137源测量单元
• PXIe-6365多功能I/O模块
• PXI数字I/O模块
• PXIe-8431/8串行接口模块          

定制解决方案

上述所有模块化仪器都放置在一个19英寸的机架内。ATS两侧壁上的单个连接器通过机架内的安装支架连接到DUT，该支架可根据客户分享的特定DUT设计定制。

在各种环境条件下测试DUT的需求促使团队尽可能采用可移动机架设计以便运输。

主要软件功能

测试配置模块具有以下优点：

• 支持测试不同类型的DUT
• 面向不同DUT提供多种配置存储
• 可对存储的配置进行编辑并保存，以用于不同类型的DUT
• 用户可配置可调试组件，用于在测试配置中提供限制
• 用户可选的测试序列
• 针对不同测试阶段的用户定义测试序列

^{图3： 测试配置模块}

测试模块具有以下优点：

• 包含用于DUT的条形码扫描仪
• 可基于条形码显示从数据库中获取的所有测试参数的详细测试信息，并将信息显示在GUI中
• 根据选定的测试阶段，测试应用程序决定继续进行调试或测试
• 在测试之前执行仪器健康状况验证
• 所有测试按定义的顺序执行，测试完成后生成自定义报告

^{图4： 测试模块UI}

该解决方案的主要特性和优点：

• RC组件自动调试
• 测试不同类型DUT的配置可复用性
• 根据用户需求定制测试序列
• 根据不同测试阶段选择测试用例
• 测试前进行仪器健康状况检查验证作为预检查
• 配备多种安全功能，可在意外操作/条件下保护DUT
• 使用快速傅里叶变换进行自动稳定性分析
• 测试完成后自动生成测试报告
• 快速检索DUT测试结果
• DUT不同阶段的测试结果比较
• 测试结果自动备份至服务器

使用该ATS解决方案，DUT性能测试速度相对于手动测试提高了10倍。此外，通过改进自动化，使DUT测试结果更加一致和标准化。

总结

OSL借助NI的模块化架构和灵活的开发工具推出了通用DC-DC转换器自动化测试解决方案，旨在为印度航天用户提供卫星有效载荷包测试功能，助力快速测试DC-DC转换器DUT。该解决方案可以敏捷灵活地适应不同测试用例，而且通过自动生成报告来实现测试的可扩展性并提高效率。相对于手动测试，该解决方案的测试速度提高了10倍，同时改进了DUT测试结果的后处理分析和标准化。