阅读说明：本技术 自动化测试电源纹波噪声的方法 (Method for automatically testing power supply ripple noise ) 是由 曾宪堂 张�浩 冯小毛 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于波纹噪声领域,尤其是一种自动化测试电源纹波噪声的方法,针对现有的测量电源纹波噪声的方式是使用示波器探头手工点触单板电源模块的输出引脚两端,会因为其不稳定性而不能准确测量出电源纹波噪声,且耗费人力和时间,效率较低的问题,现提出如下方案,其包括S1：首先要对示波器进行校准,将示波器的原来波形在测试之前正确调试出来,S2：对示波器进行设置,示波器探头采用单端无源探头,针对幅度很小的信号,探头衰减比采用1:1的探头,本方案布局简单,制造成本低下,有利于扩大化生产需要。(The invention belongs to the field of ripple noise, in particular to a method for automatically testing power supply ripple noise, which aims at solving the problems that the existing mode for measuring the power supply ripple noise is to use an oscilloscope probe to manually point-contact two ends of an output pin of a single-board power supply module, the power supply ripple noise cannot be accurately measured due to instability, the labor and the time are consumed, and the efficiency is low, and provides the following scheme, which comprises the following steps of S1: firstly, calibrating the oscilloscope, and correctly debugging the original waveform of the oscilloscope before testing, S2: the oscilloscope is set, the oscilloscope probe adopts a single-ended passive probe, and the probe attenuation ratio adopts a 1:1 probe for signals with very small amplitude.)

自动化测试电源纹波噪声的方法

技术领域

本发明涉及波纹噪声技术领域，尤其涉及一种自动化测试电源纹波噪声的方法。

背景技术

由于直流稳压电源一般是由交流电源经整流、滤波、稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流电压中多少带有一些交流分量，这种叠加在直流稳电压上的交流分量称之为纹波，纹波无法完全消除，只能把它尽量控制在允许范围内。出现在纹波以外的一种高频杂音就叫噪声，纹波和噪声电压是衡量电源质量的参数之一，因此如何精确测量是一个重要的问题。

现有测量电源纹波噪声的方式是使用示波器探头手工点触单板电源模块的输出引脚两端，这种方式由于是手工测量，会因为其不稳定性而不能准确测量出电源纹波噪声，且耗费人力和时间，效率较低，所以我们提出自动化测试电源纹波噪声的方法，用于解决上述所提出的问题。

发明内容

基于背景技术存在测量电源纹波噪声的方式是使用示波器探头手工点触单板电源模块的输出引脚两端，会因为其不稳定性而不能准确测量出电源纹波噪声，且耗费人力和时间，效率较低的技术问题，本发明提出了自动化测试电源纹波噪声的方法。

本发明提出的自动化测试电源纹波噪声的方法，包括以下步骤：

S1：首先要对示波器进行校准，将示波器的原来波形在测试之前正确调试出来；

S2：对示波器进行设置，示波器探头采用单端无源探头，针对幅度很小的信号，探头衰减比采用1:1的探头；

S3：将测单板固定在坐标移动平台上，示波器专用探针装载在坐标移动平台上，由电机通过皮带传动来带动，探针的移动包括X、Y、Z三个方向；

S4：将设计工程师的CAD数据转换成可使用的测试数据文件；

S5：移动两个探针分别与两个焊点相接触，读取反馈数据到计算机进行分析。

优选地，所述S2中，示波器探头前端连接线和接地线长度尽量要短，防止长的环路引入更多的噪声干扰，峰峰值选择小量程档，通道耦合方式选择AC，以便能在示波器上捕抓的图像更清晰，根据纹波和噪声带宽不同，把图像分隔出来。

优选地，所述S3中，固定在坐标移动平台上的器件坐标的识别可参考SMT贴片机，在SMT贴片机上都会有每个贴片元件的坐标，了解需要测试的贴片电容位号。

优选地，所述S4中，测试数据文件包含了需要测试的每个焊点的坐标(X，Y)及焊点在PCB中的网络值。

优选地，所述S5中，探针由电机驱动。

本发明的有益效果：

用两根探针代替探头，装载在坐标移动平台上进行高速移动，通过器件封装大小或者预留的两焊盘之间间隙调整两探针之间的距离，在此基础上进行相关的精准的电源纹波噪声的测量；

移动测试软件的开发，图像坐标的识别，以及如何驱动硬件实现坐标移动；

在测试的同时要保护电路板的完好性，不能出现损坏电路板的情况；

本方案最大的好处是高效率，方便、快捷，能做到快速灵活转换位置，测试的准确性和稳定性大大提高；

本方案也可以使用机械手臂来代替坐标移动平台，但明显成本要更高，并且在技术软件开发上面也存在一定的难度。

本方案也可以使用固定的、不能调整间隙的两个探针装载在坐标移动平台上进行点触器件引脚或焊盘，只要准备多种不同间隙的、能匹配器件封装大小的示波器探针即可，但是存在着成本过高的问题。

因此本方案布局简单，制造成本低下，有利于扩大化生产需要。

附图说明

图1为本发明提出的测试工作组网图；

图2为本发明提出的测试工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

参照图1-2，自动化测试电源纹波噪声的方法，包括以下步骤：

S1：首先要对示波器进行校准，将示波器的原来波形在测试之前正确调试出来；

S2：对示波器进行设置，示波器探头采用单端无源探头，针对幅度很小的信号，探头衰减比采用1:1的探头；

S3：将测单板固定在坐标移动平台上，示波器专用探针装载在坐标移动平台上，由电机通过皮带传动来带动，探针的移动包括X、Y、Z三个方向；

S4：将设计工程师的CAD数据转换成可使用的测试数据文件；

S5：移动两个探针分别与两个焊点相接触，读取反馈数据到计算机进行分析。

本实施例中，S2中，示波器探头前端连接线和接地线长度尽量要短，防止长的环路引入更多的噪声干扰，峰峰值选择小量程档，通道耦合方式选择AC，以便能在示波器上捕抓的图像更清晰，根据纹波和噪声带宽不同，把图像分隔出来。

本实施例中，S3中，固定在坐标移动平台上的器件坐标的识别可参考SMT贴片机，在SMT贴片机上都会有每个贴片元件的坐标，了解需要测试的贴片电容位号。

本实施例中，S4中，测试数据文件包含了需要测试的每个焊点的坐标(X，Y)及焊点在PCB中的网络值。

本实施例中，S5中，探针由电机驱动。

本实施例中：通过数控编程的方式，使用两个由马达驱动的、能够快速移动的示波器探针同器件的引脚两端或者两个预留的焊盘(很多电路板会预留出空的焊盘供测试和调试)通过自动调整两探针的间隙使其夹紧器件两端，进行稳定的接触，从而在示波器上得出准确的、稳定的波形的一种测试方案，具体实施步骤：本发明使用示波器选用泰克MSO系列示波器，该系列示波器提供优异的信号保真度，2GHz和10GS/s采样速率，并有高级分析和数学功能，在示波器上可以运行基于Windows的分析软件，集示波器与逻辑分析仪于一体；

在测量纹波和噪声前，首先要对示波器进行校准，将示波器的原来波形在测试之前正确调试出来，然后要对示波器进行设置，示波器探头采用单端无源探头，针对幅度很小的信号，探头衰减比尽量采用1:1的探头，因为如果被测信号幅度本身就小，再衰减10倍可能就淹没在示波器的底噪声里了，示波器探头前端连接线和接地线长度尽量要短，防止长的环路引入更多的噪声干扰，峰峰值选择小量程档，通道耦合方式选择AC，以便能在示波器上捕抓的图像更清晰，根据纹波和噪声带宽不同，把图像分隔出来；

先把被测单板固定在坐标移动平台上，示波器专用探针装载在坐标移动平台上，由电机通过皮带传动来带动，探针的移动包括X、Y、Z三个方向，测试前，测试工程师需把设计工程师的CAD数据(如PCB文件)，转换成可使用的测试数据文件，这些文件包含了需要测试的每个焊点的坐标(X，Y)及焊点在PCB中的网络值，例如，所得的测试文件的数据格式为(NET1/X1/Y1/NET2/X1/Y1/NET3/X3/Y3),其中，NET代表的是焊点的网络值，X、Y为焊点的坐标，每次读取的坐标(X,Y)与当前探针所在坐标只差ΔX、ΔY决定X、Y轴电机移动的移动方向和距离，网络值NET决定是否驱动Z轴电动机，在测试平台上测试具体形式是对两个具有相同网络值的焊点，移动两个探针分别与两个焊点相接触，读取反馈数据到计算机进行分析，器件坐标的识别可参考SMT贴片机，在SMT贴片机上都会有每个贴片元件的坐标，了解需要测试的贴片电容位号，就知道该电容的坐标位置，从而在软件界面操作实现探针精确快速移动、旋转，测试坐标的调整也可以利用屏幕坐标图边看边做，根据要测不同器件的封装大小调整两探针的间隙使其夹紧，从而在示波器上得出准确的纹波噪声图像。

本发明主要解决技术一的问题：首先是方便快捷，测试的稳定性和准确性比起手动测量要高很多，且市面上已经有很多利用自动化设备进行PCB板的器件引脚测量(飞针测试机)的方式，只是它们都没有把自动化设备应用到测量电源纹波噪声上来，该方案已经考虑到可行性和便于操作。

自动化测试设备也存在一些缺点，例如因为测试探针与通路孔和测试焊盘上的焊锡发生物理接触，可能会在焊锡上留下小凹坑，但自动化测试电源纹波设备仍然是一个有价值的工具。

下面详述一下测试过程中的注意事项：

1.测试一块PCBA前，首先要了解需要测试的所有器件，不需要测试的器件就不要用探针接触，以免出现线路故障，这可以通过查看原理图和PCB了解；

2.测试前要重点查看测试规范、测试标准，例如纹波的判定标准48V输出纹波为小于等于480mV，噪声判断标准为小于等于5％Vout；

3.探头与被测电路连接时，探头的接地端探针务必与被测电路的地线相联，电压信号输入线与探头前端探针相接，不可接反，否则可能导致触电或损坏示波器、探头或其他设备。

现有的技术方案：

目前市面上还没有关于自动化测试电源纹波的技术方案，很多都是手工测试，但是有很多与之非常相似的自动化测试设备，例如飞针测试机、SMT贴片机，飞针测试是一个检查PCB电气性能的方法(短开路测试)之一，飞针测试机是一个在制造环境测试PCB的系统，飞针测试使用四个到八个独立控制的探针，把在测单元固定在测试机内，探针接触测试焊盘和通路孔从而测试再测单元的单个器件，测试探针通过多路传输连接到驱动器(信号发生、电源供应等)和传感器(数字万用表、频率计数器等)来测试在测单元上的元件，如果把飞针测试技术应用到测试电源纹波噪声上来，那将是测量方式的一种改进。

缩略语和关键术语定义：

自动化测试：自动化测试是把以人为驱动的测试行为转化为机器执行的一种过程，在此过程中，为了节省人力、时间或硬件资源，提高测试效率，便引入了自动化测试的概念。

峰峰值：峰峰值是指一个周期内信号最高值和最低值之间差的值，就是最大和最小之间的范围，它描述了信号值的变化范围的大小。

无源探头：无源探头由导线和连接器制成，在需要补偿或衰减时，还包括电阻器和电容器，探头中没有有源器件(晶体管或放大器)，因此不需为探头供电。

PCBA：PCB空板经过SMT上件，再经过DIP插件的整个制程，简称PCBA，可以理解为成品电路板。

滤波电容：滤波电容是指安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种储能器件。

飞针测试：它用探针来取代针床，使用多个由马达驱动的、能够快速移动的电气探针同器件的引脚进行接触并进行电气测量，测量电源纹波就是利用了这一原理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。