直流-直流转换器测试
案例研究
车载直流-直流转换器制造商缩短 95% 的测试时间
客车和商用车的电气化程度越来越高，促使车载电源从传统的 12 V 平台迁移到高电压、大功率的直流系统。在日益增加的电动交通应用中，直流-直流电源转换器已成为关键的系统组件。
在电动汽车（EV）或混动汽车（HEV）的动力总成中，这些转换器需要以 60 至180 kW 甚至更大的功率工作。在汽车中的其他位置，也在越来越多地使用“升压”和“降压”转换器来为最新的先进驾驶辅助系统（ADAS）、各种安全、舒适和便利的车身和底盘功能特性供电。一家世界闻名的、为电动汽车和混动汽车生产直流-直流转换器的原始设备制造商（OEM）遇到了大功率型号产品订单激增的情况。其中包括可将高电压（例如200-300 V）降至 48 V 的降压转换器。这种转换器非常适合在电动汽车和混动汽车动力总成中使用。可靠性是区分所有 EV/HEV 元器件品质的重要因素，因此该公司决定用自动化程度更高的解决方案取代当前大多数手动测试流程，从而节省时间并提高产品质量。
- 组织：直 流 - 直流转换器的OEM 制造商
- 挑战：
- 每种新型号的测试和验证都需要很长时间
- 每个器件的测试精度都不一样
- 手动记录数据和报告很容易出错，而且相当耗时
- 解决方案：
- 使用基于 KeysightB2985A 静电计/高阻表的解决方案测量多个参数
- 使用 Keysight N8900自动量程系统直流电源生成大功率电平
- 使用 Keysight 34980A多功能开关/测量单元简化信号传输路由
- 结果：
- 测试时间缩短 95%
- 与每次只能执行一项测试相比，吞吐量提高4 倍
- 自动连续测试每个直流-直流转换器的多个参数
- 提高总体测试效率
挑战：改造过时的测试流程
生产多个系列直流-直流转换器（48、300 或 1000 V）的制造商都面临着一大挑战 — 测试更广泛的器件，同时需要在测试成本和上市时间方面达到日益严苛的目标。在这种情况下，挑战尤其困难，因为 OEM 的 制造测试团队以往一直依赖技术人员手动表征生产线上的转换器。这个过程有两个关键的瓶颈。首先，其现有的功率分析仪一次只能测试一个转换器。其次，数据记录工作特别缓慢和繁琐，因为报告是手动输入的，很可能会由于人为错误而产生误导性结果。
随着 OEM 制造商接到的订单量急剧增加，以及对产品可靠性的要求不断提高，这一问题变得更加严重。制造团队因而承受巨大的压力，必须在更短的时间内为更多器件测试更多的参数。为了找到解决方案，他们决定探索新的测试策略，希望缩短测试时间，同时降低不断上涨的测试成本。
解决方案：重新定义转换器测试
在与是德科技的初次会面中，OEM 提出了两个基本需求。首先也是最重要的是，他们需要一个强大且具前瞻性的系统，帮助他们快速和经济高效地测试各种大功率产品。其次，他们需要建立一个体系结构，确保工程师和技术人员在高电压和大功率环境中工作时的安全性。
在评估了整体情况和关键需求之后，是德科技的工程师推荐了一个新流程，通过自动实施测试和数据记录来节省时间并降低成本。该解决方案涉及五个关键领域：测量绝缘电阻、仿真大功率直流电压、测量输入电压、测量多个输出电压以及测量吸收电流。
该系统包括四个主要元件：
- Keysight B2985A 静电计/高阻表
- Keysight N8900 自动量程直流电源
- Keysight 34980A 多功能开关/测量单元（SMU）
- Keysight N3300 系列直流电子负载
成果：节省整个流程的测试时间
新测试解决方案的元件将测试吞吐量提高了 4 倍，总测试时间缩短了 95%。例如，通过N3300 系列电子负载内置的测量功能，测试系统可以同时测量单个转换器的多路输出或多个转换器的单路输出。与以往一次只能执行一项测试的流程相比，这是一项重大进步，可以大幅缩短测试时间并提高吞吐量。另一个缩短测试时间的关键设备是 34980A 多功能 SMU，它支持定制多项测试，更好地测试各种转换器型号。特别是，SMU 可以灵活可靠地控制转换器内的开关继电器，测量产生的输出电压。
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