​OSL 打造出適用於衛星負載電源供應器的通用自動化測試系統

DC-DC 轉換器基本概念

DC-DC 轉換器是一種電子裝置，可將直流 (DC) 電源從一種電壓準位轉換為另一種電壓準位。換句話說，DC-DC 轉換器會接收 DC 輸入電壓，並輸出不同的 DC 電壓。電源管理系統 (如 DC-DC 轉換器) 可管理或轉換大型系統 (如衛星負載中的系統) 中的電力，適用於將直流電源從一種電壓準位升轉或降轉為另一種電壓準位的應用。

^{圖 1： DC-DC 轉換器方塊圖}

DC-DC 轉換器需求

不論是在製造之前執行設計驗證，還是評估 DC-DC 轉換器是否可用於衛星負載系統，都需要可重複且精確的測試。標準 DC-DC 轉換器測試序列可量測效能條件，如電壓精確度、效率、線/負載調節率 (Line/load regulation)，與暫態響應。

我們設計並部署了數百種不同規格的 DC-DC 轉換器。DC-DC 轉換器 (此處為 DUT) 必須經過不同階段，包含製造、元件調整、測試與檢驗，而在許多情況下，最耗時的階段即為元件調整與測試。 

調整時必須模擬多個電阻器與電容器，以檢查 DUT 效能。在傳統的測試設定中，每次均需手動變更這些數值。微調之後將評估 DUT 效能，以檢驗輸出值是否保持在需求臨界值之內。在不同的測試設定中必須使用不同的儀器來執行多項測試，而且測試結果通常必須手動擷取。此外，DUT 必須在不同的環境條件下進行測試。整體而言，若要完成所有階段的 DUT 效能測試，通常需要至少 1 個月的時間。 

解決方案

Optimized Solutions (OSL) 是 NI 的合作夥伴與領先的產品工程服務供應商，提供建置規格、嵌入式韌體，與完整的產品開發生命週期管理服務。OSL 成立於 2005 年，位於印度的古吉拉特邦 (Gujarat)，擁有超過 100 名工程師，業務遍及印度各地。OSL 為太空、國防與 OEM 產業提供高品質的解決方案與服務。

此解決方案是以 NI PXI Express 平台為架構，適用於不同類型 DC-DC 轉換器介面卡層級的微調與測試 (T&T)，以及測試與評估 (T&E) 活動。此解決方案可滿足客戶的需求以提高傳輸量，同時將測試作業中的人力與人為錯誤降至最低。此外還可滿足 DC-DC 轉換器 DUT 所有階段 T&T 流程自動化需求。NI PXI Express 系統會透過 LabVIEW 所開發的測試應用軟體來控制儀器。此解決方案經過客製化，可滿足特定需求，並可透過單一 ATS 中的不同微調演算法，來同時測試 2 組 DUT。

^{圖 2： 系統架構}

NI PXI Express 系統可控制所需的電源供應器、電子負載與其他模組化量測設備。此外還會擷取測試資料並分析資料，以評估 DUT 效能。此解決方案安裝於可輕鬆搬移的機架中，以便跨地點使用。下列 NI PXI 硬體可用於 ATE 解決方案：

• PXIe-1095 與 PXIe-1092 PXI 機箱
• 包含 Windows 10 的 PXIe-8880 與 PXIe-8840 控制器
• 電源供應器：
  • RMX-4104 電源供應器 (100 V、8 A)
  • RMX-4003 高功率電子負載 (100 W)
  • PXIe-4139 低功率電子負載 (40 W)
• PXI-2532B 矩陣切換器模組
• PXIe-4082 多功能數位電錶
• PXIe-5172 14 位元示波器
• PXIe-4137 電源量測單位
• PXIe-6365 多功能 I/O 模組
• PXI 數位 I/O 模組
• PXIe-8431/8 序列介面模組          

客製化解決方案

上述所有的模組化儀器均安裝於 19 吋的機架中。ATS 兩側牆上的單一接頭，會使用機架內的固定架連接至 DUT，這個固定架是根據客戶共用的特定 DUT 設計量身打造。

由於 DUT 必須在多種環境條件下進行測試，因此團隊採用可移動式機架設計，以便輕鬆攜帶。

主要軟體功能

測試配置模組具有下列優點：

• 支援測試不同類型的 DUT
• 適用於不同 DUT 的多重設定儲存空間
• 可編輯已儲存的設定，亦可儲存至不同類型的 DUT
• 使用者可設定可調整元件，以及測試設定中的限制
• 使用者可選擇的測試序列
• 使用者可針對不同的測試階段定義測試序列

^{圖 3： 測試設定模組}

測試模組具有下列優點：

• 包含適用於 DUT 的條碼掃描器
• 根據條碼顯示 DUT 詳細資料，以及從資料庫擷取的所有測試參數，並顯示在 GUI 中
• 根據所選的測試階段，測試應用會決定是否要繼續微調或測試
• 在進行測試之前已執行儀器狀態檢驗
• 所有測試作業均依已定義的序列執行，並於測試完成後產生客製化報表

^{圖 4： 測試模組 UI}

解決方案的主要功能與優點：

• 自動化的 RC 元件微調
• 測試不同類型 DUT 的設定重複使用性
• 根據使用者需求客製化測試序列
• 針對不同的測試階段選擇測試案例
• 測試前儀器狀態先行檢驗
• 多重安全功能可保護 DUT 避免意外操作/狀況
• 使用快速 Fourier 轉換的自動化穩定性分析
• 測試完成後自動產生測試報告
• 快速檢索 DUT 測試結果
• DUT 不同相位的測試結果比較
• 將測試結果自動備份至伺服器

相較於手動測試，此 ATS 解決方案可讓 DUT 效能測試時間縮短 10 倍。此外，透過提升的自動化功能，DUT 測試結果會更一致也更標準化。

摘要

透過此通用的 DC-DC 轉換器自動化測試解決方案，再加上 NI 模組化架構與靈活的開發工具，OSL 可提供衛星負載封裝測試所需的功能，讓印度太空 (Indian Space) 使用者迅速測試 DC-DC 轉換器 DUT。此解決方案可靈活地因應不同的測試案例，並透過自動化報表達到可擴充性與效率。相較於手動測試，此解決方案可縮短 10 倍的測試時間，同時提升 DUT 測試結果的後處理分析與標準化作業。