一種專用電路模塊測試臺的設計與使用

蒲亞芳

摘 要： 對于技術指標不多、形狀規則的電路模塊，采用常規的測試夾具和測量儀器就可以達到測試要求。但對于技術指標繁多，測試過程復雜的專用電路模塊，利用常規的測試方法，工作效率低下，而且會出現因電源線的極性接反而燒壞產品的現象。因此，設計制作了專用的測試臺。根據專用電路模塊技術指標的要求，確定了測試臺的設計方案。通過測試方法的詳細說明，體現了該測試臺對技術指標測試的全面性，達到了測試目的，解決了專用電路模塊的生產瓶頸，大大提高了工作效率。

關鍵詞： 直流開關； 調節旋鈕； 切換開關； 電子負載

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）06?0155?03

0 引 言

測試臺是為了達到測試產品各項性能指標，將具有各項測試功能的電路板和組件組裝在一個箱體內的儀器。它主要由電源線、箱體、面板和內部的各個功能電路單元組成。它是制造方進行成品測試和客戶進行產品進廠檢驗的一種專用儀器。

1 專用電路模塊的技術指標

專用電路模塊的技術指標如表1所示。

（1） 過流保護：電源電流≥1.2 A時，工作時間持續2 min以上，電源電流保護點在1.4～2 A之間，過流保護后每相輸出交流電壓≤0.5 V。

（2） 工作電流監控：電源電流在（0.40±0.02）～（0.10±0.02）A， 晶體管T導通。電源電流在其范圍外，晶體管T截止。

2 測試臺設計方案

測試臺的設計主要包括面板設計和各功能電路板設計。將面板上的組件和電路板的輸出端子連接起來，實現測試電路模塊技術指標的需要。根據面板組件的多少和電路板尺寸的大小，箱體外形尺寸設計為330 mm×310 mm×150 mm。

2.1 測試臺面板設計

面板是被用來安裝控制功能元件和顯示功能元件，它是集按鈕、旋鈕、指示燈、顯示盤、插孔、標牌、型號等于一體的裝置，它是人們觀察、操作最頻繁的構件[1]。根據技術指標的要求，該測試臺應具有產品的供電電源監測端子、產品輸出端子、轉接器、電壓電流顯示屏、電壓電流調節旋鈕、輸出切換開關和負載切換開關等。從安全性、可操作性和美觀性等方面綜合考慮，測試臺面板布局設計結果見圖1。

面板的功能說明：

（1） 交流開關按鈕（帶指示燈）：用來控制220 V交流電的通斷電狀態。

（2） 直流開關按鈕（帶指示燈）：用來控制電路模塊的直流供電電源的通斷電狀態。

（3） 電壓調節旋鈕：用一個多圈電位器來調節電路模塊供電電壓。

（4） 數字電流表顯示屏：用來顯示電路模塊的消耗電流，量程為0～1.999 A。 數字電流表下面的+，-兩監測柱是為了校正數字電流表而設計的，通常情況下要將+，-短路。

（5） 數字電壓表顯示屏：用來顯示電路模塊的供電電壓，量程為0～199.9 V。

（6） 電壓監測柱：可用數字萬用表通過測量該端子來檢測供電電壓顯示是否準確。

（7） 轉接器：是測試夾具和測試臺連接的橋梁，將被測電路模塊和測試臺連接起來。

（8） A、B、C檢測端子：模塊的三路輸出端子。

（9） “地”端子：模塊的供電電源地。

（10） 發光管：用來顯示模塊中晶體管T的通斷狀態。T導通，則發光管亮，否則發光管滅。

（11） 輸出1、輸出2端子：測量線電壓時分別連接到數字萬用表的測試端和地，用來測試輸出相電壓，在箱體內部通過“測量選擇”開關將其與輸出端子連接起來。

（12） 負載切換開關：利用撥動開關來實現，完成電子負載和純阻負載的切換功能。

（13） 測量選擇開關：利用撥動開關來實現，選擇測量各相電壓。

（14） 電流調節旋鈕：用一個多圈電位器來調節負載大小。

2.2 箱體內各功能電路板設計[2]

箱體內的電路設計包括供電電源產生電路、負載電路和+5 V電源產生電路。將這3個電路根據元器件的封裝分別進行合理的版圖設計[3]，并分配合適的安裝位置 。

（1） 供電電源產生電路：根據電路模塊供電電壓和工作電流要求，選用AC 220 V轉換為DC 0～48 V/3 A的AC/DC開關電源來實現 [4] ，電壓調節電位器為電路中的一個元件，調節輸出電壓大小，用數字電壓表來顯示該輸出電壓（即被測電路模塊的供電電壓），數字電流表顯示開關電源的負載電流（即被測電路模塊的消耗電流）。

（2） 負載電路 [5] ：根據技術指標要求，負載電路板上必須包含純阻負載部分和可變（電子）負載部分。電路模塊在各個供電電壓點的輸出電壓通過給電路模塊接上純阻負載來測試；電流保護點和工作電流監測需要接通電子負載來測試。電子負載電路圖見圖2。

電子負載的設計是在利用集成運放和MOS管制作的恒流源原理的基礎上進行設計，通過調節電流調節旋鈕（即調節電位器W1）來連續改變負載電流的大小，從而達到了被測電路模塊消耗電流連續變化的目的。

（3） +5 V直流電源產生電路：將AC 220 V通過整流電路和+5 V三端穩壓器來轉換為DC +5 V/1 A[6]，給數字電壓表、數字電流表及電流監測用的發光二極管供電。在工作電流監測范圍內，發光二極管亮，說明晶體管T導通，否則晶體管T截止。

3 測試臺使用方法

3.1 測試儀表

（1） 雙蹤示波器；

（2） 數字萬用表；

（3） 專用測試臺。

3.2 測試方法[7]

3.2.1 輸出電壓VAB，VBC，VCA及頻率

測試原理圖如圖3，圖4所示。

（1） 按圖3的測試原理圖1連接電路（示波器可接A，B，C任一相或兩相），被測電路模塊插在測試夾具上；

（2） 數字萬用表1撥至頻率檔；數字萬用表2撥至交流電壓檔；

（3） “負載切換”開關撥向“純阻負載”檔；

（4） “測量選擇”開關撥至“AB”檔（測量選擇開關的內圈標識）；

（5） 電源電壓調節：接通“交流開關”，斷開“直流開關”，調節“電壓調節”旋鈕，使數字電壓表上的電壓顯示為28 V。

接通 “直流開關”，用示波器監測三相輸出波形均為準方波，從數字萬用表2上可讀出AB間的電壓VAB，變換測量選擇開關即可讀出VBC，VCA，從數字萬用表1（或用頻率計）可讀出輸出信號的頻率；

用同樣的方法測試電源電壓為16 V，30 V時的輸出電壓VAB，VBC，VCA和頻率。

測試完成后按下“直流開關”，指示燈滅，即切斷了模塊的供電電源。

3.2.2 靜態電流的測量

同測試方法3.2.1節，將“負載切換”開關順時針撥至空檔（不指向電子負載和純阻負載的檔），這時，示波器顯示為準方波，數字電流表上的電流值即為靜態電流值。

3.2.3 工作電流監控范圍的測量

按圖4 測試原理圖2連接電路（示波器可接A，B，C任一相）。

（1） “電流調節”旋鈕逆時針旋至最小值；

（2） “負載切換”開關撥至“電子負載”檔；

（3） “測量選擇”開關撥到“A”或“B”或“C”檔（“測量選擇”開關的外圈標識）；

（4） 電源電壓調至28 V。

用示波器監測輸出波形，用數字萬用表2監測A（或B或C）的相電壓，檢查連接正確無誤后，接通“直流開關”，按面板上的標識順時針調節“電流調節”旋鈕，觀察數字電流表上的讀數（讀數連續變化且變大）及“發光管”的現象，“發光管”亮的過程中數字電流表上的電流值范圍即為晶體管T導通時的工作電流范圍。

3.2.4 最大工作電流、過流保護后各相輸出電壓的測量

在3.2.3節的基礎上繼續順時針調節“電流調節”旋鈕，使數字電流表的讀數≥1.2 A，模塊應能工作2 min以上，當電流大到一定值時，電路實現過流保護，示波器上的準方波消失，此時的電流值即為過流保護點。過流保護后分別讀出數字萬用表上三路輸出的相電壓值，即為過流保護后各相的輸出電壓值。

4 結 語

常規測試和測試臺測試進行比較，見表1。

表1 常規測試與測試臺測試的比較

通過比較，充分說明了用測試臺測試電路模塊的便利性和優越性，測試人員不會再出現因電源極性接反而燒壞產品的現象，也不會為紛雜的測試連線來回變換而苦惱，只需要動一動撥動開關，擰一擰調節旋鈕，就很容易地完成一塊電路模塊的測試，提高了測試效率，縮短了生產周期。

參考文獻

[1] 陳為.儀器儀表面板造型設計[J].儀表技術，1996（2）：10?13.

[2] 黃繼昌.常用電子元器件實用手冊[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[3] 崔瑋.Protel 99se電路原理圖與電路板設計教程[M].北京：海洋出版社，2007.

[4] [日]原田耕介.開關電源手冊[M].耿文學，譯.2版.北京：機械工業出版社，1993.

[5] 康華光.電子技術基礎（模擬部分）[M].北京：高等教育出版社，2005.

[6] 孫肖子，鄧建國，陳南，等.電子設計指南[M].北京：高等教育出版社，2006.

[7] 李江雪.電子測量儀器實用教程[M].西安：西安電子科技大學出版社，2012.

測試原理圖如圖3，圖4所示。

（1） 按圖3的測試原理圖1連接電路（示波器可接A，B，C任一相或兩相），被測電路模塊插在測試夾具上；

（2） 數字萬用表1撥至頻率檔；數字萬用表2撥至交流電壓檔；

（3） “負載切換”開關撥向“純阻負載”檔；

（4） “測量選擇”開關撥至“AB”檔（測量選擇開關的內圈標識）；

（5） 電源電壓調節：接通“交流開關”，斷開“直流開關”，調節“電壓調節”旋鈕，使數字電壓表上的電壓顯示為28 V。

接通 “直流開關”，用示波器監測三相輸出波形均為準方波，從數字萬用表2上可讀出AB間的電壓VAB，變換測量選擇開關即可讀出VBC，VCA，從數字萬用表1（或用頻率計）可讀出輸出信號的頻率；

用同樣的方法測試電源電壓為16 V，30 V時的輸出電壓VAB，VBC，VCA和頻率。

測試完成后按下“直流開關”，指示燈滅，即切斷了模塊的供電電源。

3.2.2 靜態電流的測量

同測試方法3.2.1節，將“負載切換”開關順時針撥至空檔（不指向電子負載和純阻負載的檔），這時，示波器顯示為準方波，數字電流表上的電流值即為靜態電流值。

3.2.3 工作電流監控范圍的測量

按圖4 測試原理圖2連接電路（示波器可接A，B，C任一相）。

（1） “電流調節”旋鈕逆時針旋至最小值；

（2） “負載切換”開關撥至“電子負載”檔；

（3） “測量選擇”開關撥到“A”或“B”或“C”檔（“測量選擇”開關的外圈標識）；

（4） 電源電壓調至28 V。

用示波器監測輸出波形，用數字萬用表2監測A（或B或C）的相電壓，檢查連接正確無誤后，接通“直流開關”，按面板上的標識順時針調節“電流調節”旋鈕，觀察數字電流表上的讀數（讀數連續變化且變大）及“發光管”的現象，“發光管”亮的過程中數字電流表上的電流值范圍即為晶體管T導通時的工作電流范圍。

3.2.4 最大工作電流、過流保護后各相輸出電壓的測量

在3.2.3節的基礎上繼續順時針調節“電流調節”旋鈕，使數字電流表的讀數≥1.2 A，模塊應能工作2 min以上，當電流大到一定值時，電路實現過流保護，示波器上的準方波消失，此時的電流值即為過流保護點。過流保護后分別讀出數字萬用表上三路輸出的相電壓值，即為過流保護后各相的輸出電壓值。

4 結 語

常規測試和測試臺測試進行比較，見表1。

表1 常規測試與測試臺測試的比較

通過比較，充分說明了用測試臺測試電路模塊的便利性和優越性，測試人員不會再出現因電源極性接反而燒壞產品的現象，也不會為紛雜的測試連線來回變換而苦惱，只需要動一動撥動開關，擰一擰調節旋鈕，就很容易地完成一塊電路模塊的測試，提高了測試效率，縮短了生產周期。

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測試原理圖如圖3，圖4所示。

（1） 按圖3的測試原理圖1連接電路（示波器可接A，B，C任一相或兩相），被測電路模塊插在測試夾具上；

（2） 數字萬用表1撥至頻率檔；數字萬用表2撥至交流電壓檔；

（3） “負載切換”開關撥向“純阻負載”檔；

（4） “測量選擇”開關撥至“AB”檔（測量選擇開關的內圈標識）；

（5） 電源電壓調節：接通“交流開關”，斷開“直流開關”，調節“電壓調節”旋鈕，使數字電壓表上的電壓顯示為28 V。

接通 “直流開關”，用示波器監測三相輸出波形均為準方波，從數字萬用表2上可讀出AB間的電壓VAB，變換測量選擇開關即可讀出VBC，VCA，從數字萬用表1（或用頻率計）可讀出輸出信號的頻率；

用同樣的方法測試電源電壓為16 V，30 V時的輸出電壓VAB，VBC，VCA和頻率。

測試完成后按下“直流開關”，指示燈滅，即切斷了模塊的供電電源。

3.2.2 靜態電流的測量

同測試方法3.2.1節，將“負載切換”開關順時針撥至空檔（不指向電子負載和純阻負載的檔），這時，示波器顯示為準方波，數字電流表上的電流值即為靜態電流值。

3.2.3 工作電流監控范圍的測量

按圖4 測試原理圖2連接電路（示波器可接A，B，C任一相）。

（1） “電流調節”旋鈕逆時針旋至最小值；

（2） “負載切換”開關撥至“電子負載”檔；

（3） “測量選擇”開關撥到“A”或“B”或“C”檔（“測量選擇”開關的外圈標識）；

（4） 電源電壓調至28 V。

用示波器監測輸出波形，用數字萬用表2監測A（或B或C）的相電壓，檢查連接正確無誤后，接通“直流開關”，按面板上的標識順時針調節“電流調節”旋鈕，觀察數字電流表上的讀數（讀數連續變化且變大）及“發光管”的現象，“發光管”亮的過程中數字電流表上的電流值范圍即為晶體管T導通時的工作電流范圍。

3.2.4 最大工作電流、過流保護后各相輸出電壓的測量

在3.2.3節的基礎上繼續順時針調節“電流調節”旋鈕，使數字電流表的讀數≥1.2 A，模塊應能工作2 min以上，當電流大到一定值時，電路實現過流保護，示波器上的準方波消失，此時的電流值即為過流保護點。過流保護后分別讀出數字萬用表上三路輸出的相電壓值，即為過流保護后各相的輸出電壓值。

4 結 語

常規測試和測試臺測試進行比較，見表1。

表1 常規測試與測試臺測試的比較

通過比較，充分說明了用測試臺測試電路模塊的便利性和優越性，測試人員不會再出現因電源極性接反而燒壞產品的現象，也不會為紛雜的測試連線來回變換而苦惱，只需要動一動撥動開關，擰一擰調節旋鈕，就很容易地完成一塊電路模塊的測試，提高了測試效率，縮短了生產周期。

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