一种专用电路模块测试台的设计与使用

蒲亚芳

摘 要： 对于技术指标不多、形状规则的电路模块，采用常规的测试夹具和测量仪器就可以达到测试要求。但对于技术指标繁多，测试过程复杂的专用电路模块，利用常规的测试方法，工作效率低下，而且会出现因电源线的极性接反而烧坏产品的现象。因此，设计制作了专用的测试台。根据专用电路模块技术指标的要求，确定了测试台的设计方案。通过测试方法的详细说明，体现了该测试台对技术指标测试的全面性，达到了测试目的，解决了专用电路模块的生产瓶颈，大大提高了工作效率。

关键词： 直流开关； 调节旋钮； 切换开关； 电子负载

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）06?0155?03

0 引 言

测试台是为了达到测试产品各项性能指标，将具有各项测试功能的电路板和组件组装在一个箱体内的仪器。它主要由电源线、箱体、面板和内部的各个功能电路单元组成。它是制造方进行成品测试和客户进行产品进厂检验的一种专用仪器。

1 专用电路模块的技术指标

专用电路模块的技术指标如表1所示。

（1） 过流保护：电源电流≥1.2 A时，工作时间持续2 min以上，电源电流保护点在1.4～2 A之间，过流保护后每相输出交流电压≤0.5 V。

（2） 工作电流监控：电源电流在（0.40±0.02）～（0.10±0.02）A， 晶体管T导通。电源电流在其范围外，晶体管T截止。

2 测试台设计方案

测试台的设计主要包括面板设计和各功能电路板设计。将面板上的组件和电路板的输出端子连接起来，实现测试电路模块技术指标的需要。根据面板组件的多少和电路板尺寸的大小，箱体外形尺寸设计为330 mm×310 mm×150 mm。

2.1 测试台面板设计

面板是被用来安装控制功能元件和显示功能元件，它是集按钮、旋钮、指示灯、显示盘、插孔、标牌、型号等于一体的装置，它是人们观察、操作最频繁的构件[1]。根据技术指标的要求，该测试台应具有产品的供电电源监测端子、产品输出端子、转接器、电压电流显示屏、电压电流调节旋钮、输出切换开关和负载切换开关等。从安全性、可操作性和美观性等方面综合考虑，测试台面板布局设计结果见图1。

面板的功能说明：

（1） 交流开关按钮（带指示灯）：用来控制220 V交流电的通断电状态。

（2） 直流开关按钮（带指示灯）：用来控制电路模块的直流供电电源的通断电状态。

（3） 电压调节旋钮：用一个多圈电位器来调节电路模块供电电压。

（4） 数字电流表显示屏：用来显示电路模块的消耗电流，量程为0～1.999 A。 数字电流表下面的+，-两监测柱是为了校正数字电流表而设计的，通常情况下要将+，-短路。

（5） 数字电压表显示屏：用来显示电路模块的供电电压，量程为0～199.9 V。

（6） 电压监测柱：可用数字万用表通过测量该端子来检测供电电压显示是否准确。

（7） 转接器：是测试夹具和测试台连接的桥梁，将被测电路模块和测试台连接起来。

（8） A、B、C检测端子：模块的三路输出端子。

（9） “地”端子：模块的供电电源地。

（10） 发光管：用来显示模块中晶体管T的通断状态。T导通，则发光管亮，否则发光管灭。

（11） 输出1、输出2端子：测量线电压时分别连接到数字万用表的测试端和地，用来测试输出相电压，在箱体内部通过“测量选择”开关将其与输出端子连接起来。

（12） 负载切换开关：利用拨动开关来实现，完成电子负载和纯阻负载的切换功能。

（13） 测量选择开关：利用拨动开关来实现，选择测量各相电压。

（14） 电流调节旋钮：用一个多圈电位器来调节负载大小。

2.2 箱体内各功能电路板设计[2]

箱体内的电路设计包括供电电源产生电路、负载电路和+5 V电源产生电路。将这3个电路根据元器件的封装分别进行合理的版图设计[3]，并分配合适的安装位置 。

（1） 供电电源产生电路：根据电路模块供电电压和工作电流要求，选用AC 220 V转换为DC 0～48 V/3 A的AC/DC开关电源来实现 [4] ，电压调节电位器为电路中的一个元件，调节输出电压大小，用数字电压表来显示该输出电压（即被测电路模块的供电电压），数字电流表显示开关电源的负载电流（即被测电路模块的消耗电流）。

（2） 负载电路 [5] ：根据技术指标要求，负载电路板上必须包含纯阻负载部分和可变（电子）负载部分。电路模块在各个供电电压点的输出电压通过给电路模块接上纯阻负载来测试；电流保护点和工作电流监测需要接通电子负载来测试。电子负载电路图见图2。

电子负载的设计是在利用集成运放和MOS管制作的恒流源原理的基础上进行设计，通过调节电流调节旋钮（即调节电位器W1）来连续改变负载电流的大小，从而达到了被测电路模块消耗电流连续变化的目的。

（3） +5 V直流电源产生电路：将AC 220 V通过整流电路和+5 V三端稳压器来转换为DC +5 V/1 A[6]，给数字电压表、数字电流表及电流监测用的发光二极管供电。在工作电流监测范围内，发光二极管亮，说明晶体管T导通，否则晶体管T截止。

3 测试台使用方法

3.1 测试仪表

（1） 双踪示波器；

（2） 数字万用表；

（3） 专用测试台。

3.2 测试方法[7]

3.2.1 输出电压VAB，VBC，VCA及频率

测试原理图如图3，图4所示。

（1） 按图3的测试原理图1连接电路（示波器可接A，B，C任一相或两相），被测电路模块插在测试夹具上；

（2） 数字万用表1拨至频率档；数字万用表2拨至交流电压档；

（3） “负载切换”开关拨向“纯阻负载”档；

（4） “测量选择”开关拨至“AB”档（测量选择开关的内圈标识）；

（5） 电源电压调节：接通“交流开关”，断开“直流开关”，调节“电压调节”旋钮，使数字电压表上的电压显示为28 V。

接通 “直流开关”，用示波器监测三相输出波形均为准方波，从数字万用表2上可读出AB间的电压VAB，变换测量选择开关即可读出VBC，VCA，从数字万用表1（或用频率计）可读出输出信号的频率；

用同样的方法测试电源电压为16 V，30 V时的输出电压VAB，VBC，VCA和频率。

测试完成后按下“直流开关”，指示灯灭，即切断了模块的供电电源。

3.2.2 静态电流的测量

同测试方法3.2.1节，将“负载切换”开关顺时针拨至空档（不指向电子负载和纯阻负载的档），这时，示波器显示为准方波，数字电流表上的电流值即为静态电流值。

3.2.3 工作电流监控范围的测量

按图4 测试原理图2连接电路（示波器可接A，B，C任一相）。

（1） “电流调节”旋钮逆时针旋至最小值；

（2） “负载切换”开关拨至“电子负载”档；

（3） “测量选择”开关拨到“A”或“B”或“C”档（“测量选择”开关的外圈标识）；

（4） 电源电压调至28 V。

用示波器监测输出波形，用数字万用表2监测A（或B或C）的相电压，检查连接正确无误后，接通“直流开关”，按面板上的标识顺时针调节“电流调节”旋钮，观察数字电流表上的读数（读数连续变化且变大）及“发光管”的现象，“发光管”亮的过程中数字电流表上的电流值范围即为晶体管T导通时的工作电流范围。

3.2.4 最大工作电流、过流保护后各相输出电压的测量

在3.2.3节的基础上继续顺时针调节“电流调节”旋钮，使数字电流表的读数≥1.2 A，模块应能工作2 min以上，当电流大到一定值时，电路实现过流保护，示波器上的准方波消失，此时的电流值即为过流保护点。过流保护后分别读出数字万用表上三路输出的相电压值，即为过流保护后各相的输出电压值。

4 结 语

常规测试和测试台测试进行比较，见表1。

表1 常规测试与测试台测试的比较

通过比较，充分说明了用测试台测试电路模块的便利性和优越性，测试人员不会再出现因电源极性接反而烧坏产品的现象，也不会为纷杂的测试连线来回变换而苦恼，只需要动一动拨动开关，拧一拧调节旋钮，就很容易地完成一块电路模块的测试，提高了测试效率，缩短了生产周期。

参考文献

[1] 陈为.仪器仪表面板造型设计[J].仪表技术，1996（2）：10?13.

[2] 黄继昌.常用电子元器件实用手册[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[3] 崔玮.Protel 99se电路原理图与电路板设计教程[M].北京：海洋出版社，2007.

[4] [日]原田耕介.开关电源手册[M].耿文学，译.2版.北京：机械工业出版社，1993.

[5] 康华光.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社，2005.

[6] 孙肖子，邓建国，陈南，等.电子设计指南[M].北京：高等教育出版社，2006.

[7] 李江雪.电子测量仪器实用教程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.

测试原理图如图3，图4所示。

（1） 按图3的测试原理图1连接电路（示波器可接A，B，C任一相或两相），被测电路模块插在测试夹具上；

（2） 数字万用表1拨至频率档；数字万用表2拨至交流电压档；

（3） “负载切换”开关拨向“纯阻负载”档；

（4） “测量选择”开关拨至“AB”档（测量选择开关的内圈标识）；

（5） 电源电压调节：接通“交流开关”，断开“直流开关”，调节“电压调节”旋钮，使数字电压表上的电压显示为28 V。

接通 “直流开关”，用示波器监测三相输出波形均为准方波，从数字万用表2上可读出AB间的电压VAB，变换测量选择开关即可读出VBC，VCA，从数字万用表1（或用频率计）可读出输出信号的频率；

用同样的方法测试电源电压为16 V，30 V时的输出电压VAB，VBC，VCA和频率。

测试完成后按下“直流开关”，指示灯灭，即切断了模块的供电电源。

3.2.2 静态电流的测量

同测试方法3.2.1节，将“负载切换”开关顺时针拨至空档（不指向电子负载和纯阻负载的档），这时，示波器显示为准方波，数字电流表上的电流值即为静态电流值。

3.2.3 工作电流监控范围的测量

按图4 测试原理图2连接电路（示波器可接A，B，C任一相）。

（1） “电流调节”旋钮逆时针旋至最小值；

（2） “负载切换”开关拨至“电子负载”档；

（3） “测量选择”开关拨到“A”或“B”或“C”档（“测量选择”开关的外圈标识）；

（4） 电源电压调至28 V。

用示波器监测输出波形，用数字万用表2监测A（或B或C）的相电压，检查连接正确无误后，接通“直流开关”，按面板上的标识顺时针调节“电流调节”旋钮，观察数字电流表上的读数（读数连续变化且变大）及“发光管”的现象，“发光管”亮的过程中数字电流表上的电流值范围即为晶体管T导通时的工作电流范围。

3.2.4 最大工作电流、过流保护后各相输出电压的测量

在3.2.3节的基础上继续顺时针调节“电流调节”旋钮，使数字电流表的读数≥1.2 A，模块应能工作2 min以上，当电流大到一定值时，电路实现过流保护，示波器上的准方波消失，此时的电流值即为过流保护点。过流保护后分别读出数字万用表上三路输出的相电压值，即为过流保护后各相的输出电压值。

4 结 语

常规测试和测试台测试进行比较，见表1。

表1 常规测试与测试台测试的比较

通过比较，充分说明了用测试台测试电路模块的便利性和优越性，测试人员不会再出现因电源极性接反而烧坏产品的现象，也不会为纷杂的测试连线来回变换而苦恼，只需要动一动拨动开关，拧一拧调节旋钮，就很容易地完成一块电路模块的测试，提高了测试效率，缩短了生产周期。

参考文献

[1] 陈为.仪器仪表面板造型设计[J].仪表技术，1996（2）：10?13.

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[3] 崔玮.Protel 99se电路原理图与电路板设计教程[M].北京：海洋出版社，2007.

[4] [日]原田耕介.开关电源手册[M].耿文学，译.2版.北京：机械工业出版社，1993.

[5] 康华光.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社，2005.

[6] 孙肖子，邓建国，陈南，等.电子设计指南[M].北京：高等教育出版社，2006.

[7] 李江雪.电子测量仪器实用教程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.

测试原理图如图3，图4所示。

（1） 按图3的测试原理图1连接电路（示波器可接A，B，C任一相或两相），被测电路模块插在测试夹具上；

（2） 数字万用表1拨至频率档；数字万用表2拨至交流电压档；

（3） “负载切换”开关拨向“纯阻负载”档；

（4） “测量选择”开关拨至“AB”档（测量选择开关的内圈标识）；

（5） 电源电压调节：接通“交流开关”，断开“直流开关”，调节“电压调节”旋钮，使数字电压表上的电压显示为28 V。

接通 “直流开关”，用示波器监测三相输出波形均为准方波，从数字万用表2上可读出AB间的电压VAB，变换测量选择开关即可读出VBC，VCA，从数字万用表1（或用频率计）可读出输出信号的频率；

用同样的方法测试电源电压为16 V，30 V时的输出电压VAB，VBC，VCA和频率。

测试完成后按下“直流开关”，指示灯灭，即切断了模块的供电电源。

3.2.2 静态电流的测量

同测试方法3.2.1节，将“负载切换”开关顺时针拨至空档（不指向电子负载和纯阻负载的档），这时，示波器显示为准方波，数字电流表上的电流值即为静态电流值。

3.2.3 工作电流监控范围的测量

按图4 测试原理图2连接电路（示波器可接A，B，C任一相）。

（1） “电流调节”旋钮逆时针旋至最小值；

（2） “负载切换”开关拨至“电子负载”档；

（3） “测量选择”开关拨到“A”或“B”或“C”档（“测量选择”开关的外圈标识）；

（4） 电源电压调至28 V。

用示波器监测输出波形，用数字万用表2监测A（或B或C）的相电压，检查连接正确无误后，接通“直流开关”，按面板上的标识顺时针调节“电流调节”旋钮，观察数字电流表上的读数（读数连续变化且变大）及“发光管”的现象，“发光管”亮的过程中数字电流表上的电流值范围即为晶体管T导通时的工作电流范围。

3.2.4 最大工作电流、过流保护后各相输出电压的测量

在3.2.3节的基础上继续顺时针调节“电流调节”旋钮，使数字电流表的读数≥1.2 A，模块应能工作2 min以上，当电流大到一定值时，电路实现过流保护，示波器上的准方波消失，此时的电流值即为过流保护点。过流保护后分别读出数字万用表上三路输出的相电压值，即为过流保护后各相的输出电压值。

4 结 语

常规测试和测试台测试进行比较，见表1。

表1 常规测试与测试台测试的比较

通过比较，充分说明了用测试台测试电路模块的便利性和优越性，测试人员不会再出现因电源极性接反而烧坏产品的现象，也不会为纷杂的测试连线来回变换而苦恼，只需要动一动拨动开关，拧一拧调节旋钮，就很容易地完成一块电路模块的测试，提高了测试效率，缩短了生产周期。

参考文献

[1] 陈为.仪器仪表面板造型设计[J].仪表技术，1996（2）：10?13.

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[4] [日]原田耕介.开关电源手册[M].耿文学，译.2版.北京：机械工业出版社，1993.

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[6] 孙肖子，邓建国，陈南，等.电子设计指南[M].北京：高等教育出版社，2006.

[7] 李江雪.电子测量仪器实用教程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.