一种用于电力电子行业PCBA单板自动化测试平台的制作方法

一种用于电力电子行业pcba单板自动化测试平台
技术领域
1.本实用新型属于电力电子测试技术领域，具体涉及一种用于电力电子行业pcba单板自动化测试平台。


背景技术：

2.在电力电子行业制造领域，单板功能自动化测试系统主要用于生产检测、校准及维修过程中，主要完成对制程的输出产品pcba(printed circuit board assembly)进行功能及性能检测，以保证该环节的产品在进入下一个环节前处于良好状态。如何快速有效的检测出pcba是否是良品，仅仅通过电子装联厂家的常规检测设备：aoi(automated optical inspection)、spi(solderpaste inspection)、x-ray、ict(in-circuit test)、飞针测试及人工检验等环节把控还不能完全保证产品一次通过率达到100％，需要产品开发人员针对所开发的产品研发出配套的pcba单板自动化测试系统，与以上检测设备配合使用，以满足不同产品的pcba单板功能的测试需求。实际上，由于电力电子产品功能差异大，组成产品的pcba功能差异也不尽相同，几乎不可能开发出一套通用的单板测试平台设备满足所有的pcba单板测试需求，行业常见的单板自动化测试平台设备可测试的pcba功能项目较少、测试效率低、通用性差、而且配套的上位机测试系统具有操作界面复杂、对编程人员要求技术门槛高、针对不同功能的pcba单板通用性差、测试结果无法上传mes(manufacturing execution system)系统等缺点。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服上述现有技术中pcba测试平台的缺点，提供一种用于电力电子行业pcba单板自动化测试平台。
4.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种用于电力电子行业pcba单板自动化测试平台，包括交流编程电源、高压直流编程电源、程控电子负载、程控高精度万用表、示波器、程控任意信号发生器、程控lcr测试仪、程控高精度基准源、上位机、uut测试机架和主控板；
6.所述交流编程电源、高压直流编程电源、程控电子负载、程控高精度万用表、示波器、程控任意信号发生器、程控lcr测试仪、程控高精度基准源、uut测试机架和主控板的通讯接口分别连接到上位机；
7.所述交流编程电源的输出、高压直流编程电源的输出、程控电子负载的输出、程控任意信号发生器的输出和程控lcr测试仪输出接口分别通过主控板的数字量输出do控制后与uut测试机架连接；
8.所述程控高精度万用表输出后与主控板的数字量输出测试继电器连接；所述示波器的探头与主控板的数字量输出连接后与uut测试机架连接；所述程控高精度基准源输出后与主控板的数字量输出测试继电器连接。
9.可选的，所述主控板包括电性连接的dsp板和fpga板，所述dsp板通信连接所述上
位机，所述fpga板电性连接uut测试机架。
10.可选的，所述fpga板具有pwm输出接口、光纤通讯接口、模拟量输入ai接口、模拟量输出ao接口、数字量输入di接口、数字量输出do接口和频率测量输入fi接口。
11.可选的，所述fpga板还预留有spi扩展接口。
12.可选的，所述fpga板的数字量输出do接口连接所述uut测试机架。
13.可选的，所述dsp板通过以太网通讯接口、wifi模块、4g模块、rs485通讯接口、can通讯接口、usb通讯接口、rs232通讯接口和电力载波通讯接口中的一种与上位机电性连接。
14.可选的，所述dsp板通过以太网通讯接口、wifi模块、4g模块、rs485通讯接口、can通讯接口、usb通讯接口、rs232通讯接口和电力载波通讯接口中的一种与mes系统连接。
15.可选的，所述dsp板还预留有其他通讯扩展接口。
16.和现有技术相比较，本实用新型具有如下有益效果：
17.根据本技术提供的用于电力电子行业pcba单板自动化测试平台，测试人员只要按照uut的测试需求，将uut测试机架的对外接口按照主控板对外信号定义接口进行相应的选择即可。能够高效率的完成pcba的测试，适用范围广。
18.进一步的，测试平台具备丰富的io接口，主控板支持pwm输出(频率和占空比可编程)、模拟量电压(-10v-10v，直流电压连续可调)和电流输出(0-20ma，直流电流连续可调)、数字量输出、模拟量输入(直流电压-10v-10v，直流电流0-20ma)、数字量输入、频率测量输入(采集范围0hz-1mhz)。如果uut所需的信号激励源主控板无法满足的情况下，还可以通过外围的1、2、6、8激励设备提供。
19.进一步的，测试平台可以具备pcba测试常用的以太网、rs232、usb、电力载波通讯、can通讯、光纤通讯、rs485通讯、wifi、4g通讯模块，可以完成各种对应接口的发送端及接收端测试，配合上位机可以将测试结果进行自动计算和分析并上传至mes系统。
20.进一步的，测试平台对外统一的接口定义清晰，功能完善，对使用人员开发新的pcba单板自动化测试系统技术难度降低。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
22.图1为本实用新型实施例用于电力电子行业pcba单板自动化测试平台总体系统图。
23.图2为本实用新型实施例用于电力电子行业pcba单板自动化测试平台的工作流程图。
具体实施方式
24.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本技术所属领域的一般技术人员的通常
理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。
26.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于电力电子行业pcba单板自动化测试平台，包括：交流编程电源1、高压直流编程电源2、程控电子负载3、程控高精度万用表4、示波器5、程控任意信号发生器6、程控lcr测试仪7、程控高精度基准源8、上位机9、uut(unit under test)测试机架10和主控板11。本实施例中，将pcba单板作为uut受测对象。
27.交流编程电源1的通讯接口连接到上位机9，交流编程电源1的输出通过主控板11的数字量输出do控制后与uut测试机架10连接。高压直流编程电源2的通讯接口连接到上位机9，高压直流编程电源2的输出通过主控板11的数字量输出do控制后与uut测试机架10连接。程控电子负载3的通讯接口连接到上位机9，程控电子负载3输出后与uut测试机架10连接。程控高精度万用表4的通讯接口连接到上位机9，程控高精度万用表4输出后与主控板11的数字量输出测试继电器连接。示波器5的通讯接口与上位机9连接，示波器5的探头受主控板11的数字量输出控制后与uut测试机架10连接。程控任意信号发生器6通讯接口与上位机连接，程控任意信号发生器6的输出接口与uut测试机架10连接。程控lcr测试仪7通讯接口与上位机9连接，程控lcr测试仪7输出接口通过主控板11的数字量输出控制后与uut测试机架10连接。程控高精度基准源8的通讯接口连接到上位机9，程控高精度基准源8输出后与主控板11的数字量输出测试继电器连接。uut测试机架10与上位机9通讯口连接(如uut有通讯功能)。主控板11的通讯口与上位机9连接。
28.具体的，以下为各模块的主要功能及作用：
29.交流编程电源1主要用于uut设备的交流电源供电及采样用。通过接收上位机9的控制指令，完成输出电压、电流、频率、相位等参数的设置并输出。
30.高压直流编程电源2主要用于uut设备的直流电源供电及采样用。通过接收上位机9的控制指令，完成输出电压、电流等参数的设置并输出。
31.程控电子负责3主要用于模拟uut设备测试所需的不同负载。通过接收上位机9的控制指令，完成输出电阻、电容、电感等参数的负载设置并输出。
32.程控高精度万用表4主要用于高精度测试uut设备的各种电性能参数。通过接收上位机9的读写指令，完成输出电阻、交直流电流、交直流电压、电容等参数的模式设置及读取。
33.程控任意信号发生器6不仅可以用于输出主控板11和程控高精度基准源无法设定的其他特殊激励信号波形，通过接收上位机9的控制指令，任意信号发生器6也完全具备常用标准信号(方波、正弦波、三角波)的输出功能。
34.程控lcr测试仪7主要用于uut设备的电感、电容、电阻特性的测试，通过上位机9可以完成测试模式选择及测试结果返回。
35.程控高精度基准源8主要用于uut设备在需要高精度激励源输入校准及测试的场合，可以完成交直流电压、交直流电流、电阻参数的输出，并且参数通过上位机9指令连续可调，与程控任意信号发生器及主控板模拟量输出作为互补功能配置，供用户根据不同的测试需求进行选择使用。
36.上位机9作为人机界面的主体，采用软件labview制作测试界面，完成测试结果的汇总、显示、测试报表的打印及上传。
37.作为一种示例，上位机9用于通过控制指令，完成交流编程电源1、高压直流编程电源2、程控电子负载3、程控任意信号发生器6、程控高精度基准源8的参数设置，以及通过主控板11控制交流编程电源1、高压直流编程电源2、程控任意信号发生器6、程控高精度基准源8后输出激励信号。上位机9还用于通过主控板11内部的控制继电器完成交流编程电源1、高压直流编程电源2、程控任意信号发生器6、程控高精度基准源8输出的信号选择控制，并送到对外标准接口供uut测试机架10进行选择使用。
38.uut测试机架10主要用于将待测pcba单板通过定制的夹具结构完成所有待测io信号与外围设备的快速互联，一方面接收激励源设备的信号，另一方面根据输入信号做出相应的响应，并通过对外接口送出。测试人员只要按照uut的测试需求，将uut测试机架10的对外接口按照主控板11对外信号定义接口进行相应的选择设计即可。
39.主控板11主要用于接收上位机的各种控制指令，并将激励源设备输出信号通过控制后再送给uut测试机架10，同时也接受来自uut测试机架10的输出信号，并将测试结果送给外围测量设备，上位机再从外围测量设备读取。
40.作为一种示例，主控板11包括电性连接的dsp板和fpga板，dsp板通信连接上位机9，fpga板电性连接uut测试机架10。pga板具有pwm输出接口、光纤通讯接口、模拟量输入ai接口、模拟量输出ao接口、数字量输入di接口、数字量输出do接口、频率测量输入fi接口，fpga板还预留有spi扩展接口。dsp板通过以太网通讯接口、wifi模块、4g模块、rs485通讯接口、can通讯接口、usb通讯接口、rs232通讯接口和电力载波通讯接口中的一种与上位机9电性连接。dsp板通过以太网通讯接口、wifi模块、4g模块、rs485通讯接口、can通讯接口、usb通讯接口、rs232通讯接口和电力载波通讯接口中的一种与mes系统连接，dsp板还预留有其他通讯扩展接口。
41.作为一种示例，主控板11支持pwm输出(频率和占空比可编程)、模拟量电压(-10v-10v，直流电压连续可调)和电流输出(0-20ma，直流电流连续可调)、数字量输出、模拟量输入(直流电压-10v-10v，直流电流0-20ma)、数字量输入、频率测量输入(采集范围0hz-1mhz)。如果uut所需的信号激励源主控板11无法满足的情况下，还可以通过外围的1、2、6、8激励设备提供。主控板11具备pcba测试常用的以太网、rs232、usb、电力载波通讯、can通讯、光纤通讯、rs485通讯、wifi、4g通讯模块，可以完成各种对应接口的发送端及接收端测试，配合上位机9可以将测试结果进行自动计算和分析并上传至mes系统。对外统一的接口定义清晰，功能完善，对使用人员开发新的pcba单板自动化测试系统技术难度降低。
42.本实用新型实施例提供的测试平台采用模块化设计，外围激励源设备和测量设备及主控板11自带激励信号源可以根据测试需要灵活配置，高低压设备输出后通过内部接触器进行软件控制输出，并与急停等开关进行连锁控制，保证了人员及设备的安全。
43.如图2所示，本实用新型用于电力电子行业pcba单板自动化测试平台的工作方法，包括如下步骤：
44.步骤1：将受测对象pcba放置于uut测试机架10，作为测试对象uut。根据测试对象uut的测试需求，通过上位机9控制交流编程电源1、高压直流编程电源2、程控任意信号发生器6、程控高精度基准源8、主控板11进行激励信号的加载，信号的加载过程全部通过上位机9控制主控板11进行自动加载，uut设备根据输入的信号会有相应的输出响应，然后，主控板11通过内部的切换电路自动将测量设备：程控电子负载3、程控高精度万用表4、示波器5、程
控lcr测试仪7接入到uut的输出端口。
45.步骤2：上位机9每完成一个激励信号对uut的加载，上位机9会相应的将测量设备投切到对应的uut输出端口。一方面，上位机9可以通过信号源激励设备的通讯控制指令进行激励信号的参数设置及输出控制，另一方面，通过上位机9可以控制控制板11内部切换电路切换到相应的输入及输出通道，在测试项较多的情况下，根据测试项特点，选择并行测试或通过分时复用技术进行配合切换进行测试。
46.步骤3：所有测试结果通过上位机9从测量设备：程控高精度万用表4、示波器5、uut测试机架10、主控板11处进行读取，根据设置的目标值上下限进行判断，如果测试结果落在期望值标定范围内，可认定该项测试结果正常，该条测试项标记为pass，否则标记为fail，总的测试结果为pass，代表所有测试项都为pass，反之，有任何一个测试项为fail，则测试总结果为fail。
47.步骤4：测试完成后，将uut所有供电系统自动切断，将所有信号激励源设备设置为信号输出关闭状态，保证测试人员更换下一个pcba时，uut测试机架设备不会造成人员触电及设备损坏。
48.由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。