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电子负载在航天电源模块测试中的作用详解和选择要点

ITECH?? 2015年04月13日 ?? 收藏0
电源模块是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电的器件,由于其具有隔离作用、抗干扰能力强、自带保护功能、便于集成等优点,所以在交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信和汽车电子、航空航天等领域具有十分广泛的应用。

艾德克斯为航天航空用电源模块提供的测试设备包含电源自动测试系统、可编程交/直流电源和可编程交/直流电子负载、功率表等。电子负载的作用是在实验室中模拟真实带载环境,为电源模块做全面的测试。航天航空用电源模块的测试项目有可靠性(Reliability)测试、功能(Functions)测试、保护动作(Protections)测试、其他测试等,其中有相当一部分都要依靠高精度高性能的可编程电子负载来完成。艾德克斯电子负载的高速度、丰富的测试功能、多路测试以及能够完成复杂的带载特性变化等优势,是航天航空电源模块测试的重要选择标准。

高速度要求

对于航天航空电源模块的可靠性(Reliability)测试部分,通常需要测试验证电源的动态稳定性,也就是当负载在快速且极端变化情况下电源是否能保证稳定的输出能力,这是保证电源在航天工作中保持高稳定性的重要验证之一,在这项测试中,工程师最关注的电源测试指标是过冲幅度和恢复时间。这项测试要求电子负载必须具备动态测试模式,且航天电源的动态测试一般需要达到20KHZ的动态变化频率,只有高性能的电子负载才可能满足这两个需求。

艾德克斯的高性能电子负载系列IT8800和IT8700,都具有频率达25KHz的高速动态测试功能,超越航天航空电源模块的测试需求。图1是IT8800系列电子负载的动态测试波形的示意图,工程师还可以使用该系列电子负载的连续模式、脉冲模式、或触发模式来进行控制,来测试电源模块的不同参数,例如例如动态扰动、突加或突减负载等。

电子负载在航天电源模块测试中的作用详解和选择要点
图1

短路测试功能

航天航空领域所使用的电源模块,工作在太空环境之中,相对于地面来说,这个环境对电源模块的工作充满了威胁。因为太空中存在很多宇宙射线,这些射线是来自于宇宙空间的高能带电粒子流,这些粒子能量高、穿透力强,很有可能会导致电源模块的电路短路。而电源模块存在于热控制系统、轨道控制系统、无线电测控系统以及电源系统中,如果在电路短路的情况下发生故障,则会对航天器的运行造成重大影响。所以,工程师们在测试阶段使用电子负载来做短路测试,以验证电源模块的这一功能。

艾德克斯电子负载在面板上具有短路按键,可以一键式模拟短路带载情况,快速简便的完成这一测试。

保护测试功能

电源模块本身就是一个自带保护功能的电子装置,在航天航空中的应用也要求它的这一功能完好。工程师们在设计电源模块的时候,会设计一个电流、电压、功率的保护值,如何判断其保护点是否在设计范围之内?电子负载的OCP/OVP/OPP保护测试功能就是用来进行保护动作(Protections)测试验证的。

以艾德克斯IT8800系列电子负载的OPP保护测试功能为例,该功能可以直接通过面板的OPP编程实现,验证电源模块的过功率保护点。图2是IT8800系列电子负载对电源模块进行OPP测试的示意图,电子负载的拉载功率阶梯上升,当功率上升到一定值时,电子负载检测到待测电源模块的电压开始出现衰减(图2中绿色线条表示),那么电子负载就会自动抓取出OPP点。以同样的方式,IT8800系列电子负载可便捷的完成OCP测试。

电子负载在航天电源模块测试中的作用详解和选择要点
图2

同步性高的多路测试功能

对于航天设备中控制部分电源模块而言,功能(Functions)测试往往需要多路电子负载进行测试。对于多路电子负载的选择建议选用模块化多通道电子负载,而不是用单路负载同时测试,因为单路负载同时控制存在操作繁琐、同步性差的问题。

航天领域电源的测试需求通常是需要同步误差达到几微秒级别的,即使是性能一般的模块化多路电子负载都较难实现,更不用说是选用单路负载进行控制的情况下的同步性能,然而艾德克斯模块化多路电子负载IT8700系列为高性能产品,同步误差在5us以内,完全可以应对与航天航空电源的多路测试需求。

通过图3的对比,可以看出同步性不同的电子负载在测试中的区别。图3是同步性能好的多路电子负载进行动态测试的波形图,此波形图由艾德克斯IT8700系列多路电子负载的动态测试中输出,可以看出波形平滑。图4是其他品牌同步性能欠佳的电子负载模组并联之后进行动态测试输出的波形图,存在明显的失真,可以清晰的看出与艾德克斯高性能产品之间的区别。

电子负载在航天电源模块测试中的作用详解和选择要点

瞬间承受过载能力

航天航空电源模块的测试过程中对于电子负载可能还存在一些特殊要求,如:电源模块在开启瞬间通常会瞬间的过功率,这种过功率的现象往往在对电子负载的选择上成为难题。假设电源模块正常工作时功率为10KW,而开启瞬间过功率可达12KW,往往对于这种情况需要选择12KW或以上的电子负载进行测试,这样也就增加了测试成本。如果电子负载拥有较好的瞬间承受过载的能力,则无需购买更大功率的负载,按正常工作时的功率选购就可以满足开启瞬间的测试。

艾德克斯可编程直流电子负载系列都拥有较好的瞬间承受过载的能力。 图5是IT8800系列电子负载中IT8816(120V/240A/3000W)型号机型瞬间过功率的测试图,该型号的额定功率为3000W,在100s以上的时间内承受了高达6000W的功率,这个特点可以为客户节约设备的采购成本。

电子负载在航天电源模块测试中的作用详解和选择要点
图5

电子负载是航天航空领域电源模块测试的必备仪器,它的不同功能可支持可靠性(Reliability)测试、功能(Functions)测试、保护动作(Protections)测试以及其他测试。艾德克斯不仅提供型号齐全的可编程直流电子负载,也提供高性能的可编程交流电子负载,推荐工程师选购以下电子负载系列:

IT8800高速高精度可编程直流电子负载系列

IT8700多路输入可编程直流电子负载系列

IT8500+可编程直流电子负载系列


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