李正交，王永和

（北京交通大学 电子信息工程学院，北京 100044）

随着虚拟仪器技术的发展，PXI总线技术广泛用于各种列车控制设备，其中基于PXI总线的电源模块作为各列控设备基础模块被大量使用，因此针对其测试提出了更高的要求。

列控设备中所用电源种类繁多，本文主要研究基于PXI总线的直流可控电源模块。其典型工作原理框图如图1。

图1 典型电源模块工作原理框图

由图1可知，基于PXI总线的典型电源模块主要由电压转换电路和输出受控电路组成，输入电压为V1，产生两路输出电压V2。电压转换电路实现电压V1向电压V2的转换，两路输出受控电路工作原理一样，它们主要受输入动态方波和高低电平信号共同控制电压输出。

列控设备常采用2×2取2的控制方式来保证系统的可靠性与安全性，当双路输出结果对比相同后，才会向电源模块发出动态方波允许输出电压。电平信号由列控设备自检模块控制输出，默认输入电平为低，当检测到设备故障后才置高，从而关断电源输出。

1 系统硬件设计

基于PXI总线的电源模块自动测试系统的硬件部分主要包括：可调直流电源、测试转接电路、虚拟仪器等。其系统结构如图2。

图2 自动测试硬件结构图

1.1 可调直流电源

可调直流电源主要为被测电源模块提供输入电源，通过测试转接电路与电源模块直接相连，它主要由虚拟仪器进行控制，通过GPIB模块调整可调直流电源的供电电压，以改变电源模块的工作状态。

1.2 测试转接电路

测试转接电路作为电源模块与可调直流电源和虚拟仪器间的连接通道，完成各种测试信号的传递工作。测试转接电路通过接收虚拟仪器控制指令改变电源模块输入信号，如方波通断控制、高低电平控制、负载连断控制等，并将电源模块的输出信号传送出去供虚拟仪器进行采集分析。

测试转接电路的各种输入输出信号流向见表1。

表1 测试转接电路数据流向

1.3 虚拟仪器

虚拟仪器主要产生各种控制信号，实现对电源模块不同工作状态的控制，并对电源模块的输出信号进行采集分析，给出测试结论。本测试系统所用到的虚拟仪器模块主要有：PXI-8180嵌入式控制器模块、PXI-6221数据采集模块、PXI-6542示波器模块、PXI-4072万用表模块、GPIB模块[1]。

2 系统软件设计

系统软件开发选择LabWindows/CVI 作为开发工具，它是一个完全集成式的开发环境，特别为建立以PXI和插入式数据采集板卡为基础的测量系统而设计[2]。

2.1 关键测试参数

电源模块正常工作时，会按规定输出两路标准的V2电压。通过对V2电压进行测量来判断电源模块是否正常工作，现选取5种电压测试参数：

（1）输出电压精度：输入额定输入电压V1时，电路输出电压（V）与额定输出电压（V2）之差比上额定输出电压V2。即：（（V-V2）/V2）×100%。

（2）输出电压调整率：分别输入最小输入电压、额定输入电压、最大输入电压得到电路输出电压分别为Va、Vb、Vc,额定输出电压为V。

分别取Vol1=((Vb-Va)/V)×100%;Vol2 =((Vb-Vc)/V)×100%；

则输出电压调整率为Max(Vol1,Vol2)。

（3）负载调整率：输入额定电压V1时，断开负载电阻时的输出电压（Va）与接通电阻时的输出电压（Vb）之差比上断开电阻时的输出电压（Va），即：（（Va-Vb）/Va）× 100%。

（4）纹波噪声有效值：输入额定电压V1时，接通负载电阻、电容，输出电压所有采集值的标准差即为纹波噪声的有效值。

（5）纹波噪声峰峰值：输入标准电压V1时，接通负载电阻、电容，输出电压所有采集值滤除直流电压后最大峰值与最小峰值之差。

2.2 软件模块化设计

系统的软件结构采用模块化设计，可方便实现各系统功能的修改和移植。根据功能的不同自动测试软件主要包括手动测试模块和自动测试模块等。

软件的具体功能模块划分如图3。

图3 自动测试软件模块划分

（1）LED指示灯测试

LED指示灯测试主要通过改变输入电压、受控电路动态方波及电平信号来改变三路LED指示灯状态，通过测试人员观察判断LED指示灯工作状态，同时配合测试软件对测试结果进行选择达到测试系统自动统计分析的目的。

（2）电压转换电路测试

电压转换电路主要实现输入电压V1向V2的变换，转换电路是否正常工作可以通过对输入输出电压信号特性的分析判断。主要测试项目包括对输入电压V1、输出电压V2的电压参数的测试与分析，以此来判断电压转换电路的工作性能。

（3）受控电路测试

受控电路不进行电压大小的变换，它相当于电路开关的作用，只有在相应条件满足的情况下才输出电压。相应条件主要包括：输入电压V2、输入动态方波和低电平信号。通过改变动态方波输入情况及高低电平信号测试分析输出电压各项参数指标，以此来判断受控电路的工作性能。

3 系统应用测试

图4 测试软件运行界面

将该自动测试系统应用于基于PXI总线的24V转12V电压的电源模块，实际测试数据及测试状态如图4。

测试系统可以分别设置测试项目及测试次数，面板中电压表及示波器实时显示系统采集到的电压信号及波形数据，实时分析数据和系统工作状态显示于面板右侧。通过实际测试验证，该自动测试系统能够正确判断出故障板与合格板，满足系统测试要求，提高了工作效率。

4 结束语

针对列控设备中基于PXI总线的电源模块测试问题，本文首先对典型电源模块进行工作原理分析，提出基于虚拟仪器的自动测试系统对其进行测试；对于自动测试系统先后从硬件和软件设计两方面对其进行介绍，最后通过实际的电源模块对测试系统进行验证。本系统已在实际生产过程中得到应用，可显著提高测试的工作效率。

[1]刘 颖. 基于虚拟仪器的电路板自动测试系统设计[J].计算机与网络，2010（2）：46-48.

[2]赵会兵. 虚拟仪器技术规范与系统集成[M]. 北京：清华大学出版社，2003.