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电源单板硬件测试规范
修 订 信 息 登 记 表
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目 录
前 言 ..................................................................................................................................... 5 摘 要： ................................................................................................................................. 5 关键词： ................................................................................................................................. 5 缩略词解释 ............................................................................................................................. 5 一. 二. 三. 四. 五.
目 的 ................................................................................................................... 5 适用范围 ................................................................................................................... 5 引用/参考标准或资料 ............................................................................................. 5 名词解释 ................................................................................................................... 5 测试基本原则及判定准则 ....................................................................................... 5
5.1 测试基本原则 ................................................................................................................ 5 5.2 技术指标说明 ................................................................................................................ 6 5.3 不合格测试项目分类准则 ............................................................................................ 6 5.4 质量判定准则 ................................................................................................................ 6 5.5 测试准备 ........................................................................................................................ 6 六.
测试仪器、测试工具、测试环境 ........................................................................... 6
6.1 测试仪器 ........................................................................................................................ 7 6.2 测试工具 ........................................................................................................................ 7 6.3 测试环境 ........................................................................................................................ 7 七.
测试项目、测试说明、测试方法、判定标准 ....................................................... 7
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7.1 外观及尺寸审查 ............................................................................................................ 7
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7.2 电路原理图审查 ............................................................................................................ 8
7.2.1 基准电路 ................................................................................................................................... 8 7.2.2 滤波电路 ................................................................................................................................... 8 7.2.3 保护电路 ................................................................................................................................. 10 7.2.4 看门狗电路 ............................................................................................................................. 10 7.2.5 ID电路 ..................................................................................................................................... 12 7.2.6 缓冲驱动电路 ......................................................................................................................... 12 7.2.7 锁存电路 ................................................................................................................................. 13 7.2.8 分压电路 ................................................................................................................................. 14 7.2.9 键盘电路 ................................................................................................................................. 14 7.2.10模拟量通道选择电路 ............................................................................................................ 15 7.2.11 有效值电路 ............................................................................................................................ 17 7.2.12 差分放大电路 ....................................................................................................................... 18 7.2.13 压频转换电路 ....................................................................................................................... 19 7.2.14 RS485/422电路 ..................................................................................................................... 21 7.2.15 RS232电路............................................................................................................................. 26 7.2.16 CAN电路 ............................................................................................................................... 27 7.2.17 CPU基本电路审查 ................................................................................................................ 29
7.2.17.1 MCS51基本电路 ........................................................................................................ 29 7.2.17.2 TI DSP基本电路 ........................................................................................................ 30 7.2.17.3 MPC852基本电路 ...................................................................................................... 33 7.2.17.4 ARM基本电路 ............................................................................................................ 34 7.2.18 继电器电路 ........................................................................................................................... 37 7.2.19 交流电压采样电路 ............................................................................................................... 39
7.3 信号测量 ...................................................................................................................... 40
7.3.1 基准电路 ................................................................................................................................. 40 7.3.2 看门狗电路 ............................................................................................................................. 42 7.3.3 时钟电路 ................................................................................................................................. 43 7.3.4 ID电路 ..................................................................................................................................... 44 7.3.5 分压电路 ................................................................................................................................. 45 7.3.6 IIC电路 .................................................................................................................................... 46 7.3.7 有效值电路 ............................................................................................................................. 47 7.3.8 平均值电路 ............................................................................................................................. 47 7.3.9 差分放大电路 ......................................................................................................................... 49 7.3.10 交流频率采样电路 ............................................................................................................... 49 7.3.11 电池熔丝状态检测电路 ........................................................................................................ 51 7.3.12 压频转换电路 ....................................................................................................................... 53 7.3.13 光耦固态继电器 ................................................................................................................... 54 7.3.14 光藕电路 ............................................................................................................................... 55 7.3.15 RS485/422电路 ..................................................................................................................... 55 7.3.16 RS232电路............................................................................................................................. 56 7.3.17 CAN电路 ............................................................................................................................... 57 7.3.18 CPU电路信号测量 ................................................................................................................ 59
7.3.18.1 MCS51单片机基本电路 ......................................................................................... 59
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7.3.18.2 DSP基本电路 .......................................................................................................... 59 7.3.18.3 MPC852基本电路 ................................................................................................... 61 7.3.18.4 ARM基本电路 ........................................................................................................ 62
7.4 电路计算 ...................................................................................................................... 63
7.4.1 TVS电路 .................................................................................................................................. 63 7.4.2 光耦固态继电器 ..................................................................................................................... 65 7.4.3 光藕计算 ................................................................................................................................. 66 7.4.4 差分放大电路计算 ................................................................................................................. 69 7.4.5 单板电路功耗计算 ................................................................................................................. 69
7.5 研究性测试 .................................................................................................................. 70
7.5.1 近场骚扰测试 ................................................................................................................. 70
八. 附录 ......................................................................................................................... 73
8.1 测试方案模板 .............................................................................................................. 73 8.2 测试项目手册模板 ...................................................................................................... 73 8.3 单板测试CheckList ..................................................................................................... 73 8.4 整流模块DSP硬件测试规范 ..................................................................................... 73 8.5 逻辑电平 ...................................................................................................................... 74
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前 言
摘 要：
本规范介绍了电源单板硬件测试的项目、测试方法以及测试原理。
关键词：
电源单板硬件测试 原理图 波形测量 电路计算
缩略词解释
LCD: Liquid Crystal Display LED: Light Emitting Diode CPU: Central Processing Unit
一. 目 的
规范监控单板的白盒、极限测试，包含测试项目、测试说明、测试方法以及判定标准等；
规范通信监控单板白盒极限测试的基本原则、不合格问题分类与质量判定标准；
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二. 适用范围
适用于公司所生产的电源系统及环境监控的监控单板。
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三. 引用/参考标准或资料
《产品开发规格书》、《单板详细设计书》
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四. 名词解释
1 IEC ：国际电工委员会 2 EUT ：被测设备
3 劣化(性能)：任何装置、设备或系统的工作性能与正常性能非期望的偏离。劣化可应用于暂时性或永久性的故障。
4正常工作：监控单板功能符合设计要求。
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五. 测试基本原则及判定准则
5.1 测试基本原则
以标准（IEC标准和其它国际标准、国家标准、部颁标准）、开发规格书、企业标准、测试规范
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为依据，以测试数据为准绳，站在用户的角度上对监控单板进行评测，将功能缺陷与故障隐患暴露在测试阶段。
系统指标判据以开发规格书和企业标准为准，当测试项目在开发规格书和企业标准中未明确界定时，以测试规范中系统指标的默认参考指标或相关行业标准为准。
测试工作不受项目开发组态度与思路及其他干扰测试过程因素的影响，独立按照测试流程进行。
样机测试中，如果因测试问题较严重，已影响系统测试工作的顺利进行，需停止测试，方允许在受测系统上进行修改，项目开发组对问题进行修改并完成自测后，重新提交测试申请，转入下一循环的测试。其余情况下，测试问题只能在第二套样机上进行修改及自测，并进行记录。在下一测试阶段，对改正后的测试问题进行系统验证并进行其它项目的测试。中试测试着重测试设计产品的复制效果——复制品性能、指标的达标情况。
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5.2 技术指标说明
开发规格书或企业标准规定的指标低于业界相关标准的规定时，需修改开发规格书或企业标准，否则依据业界标准判定开发规格书或企业标准不合格，并提请总体办重新对开发规格书或企业标准进行评审。
指标界定
部标为最低标准，当开发规格书优于部标、国标或国际标准时，以开发规格书和企业标准为准：未做特殊说明的指标为开发规格书、项目任务书及相关标准中界定的指标要求，是产品必须具备的基本指标。
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5.3 不合格测试项目分类准则
请参考测试部制定的《测试问题分类标准》。
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5.4 质量判定准则
合格判定：
无A、B类不合格项，C类不合格项小于3项，判定系统合格。 不合格判定：
◆A、B类问题，一项不合格，既判定系统不合格；
◆C类问题， 三项（不含三项）以上不合格，既判定系统不合格； D类问题判定：
由总体组和专家组，参照技术、市场、生产、成本等等限制条件确定其对系统合格与否的影响。 对D类问题的判定结果，由总体组和专家组负责，不计入测试部的评定指标范围。 对本规范，如果没有特别说明，不合格的为严重问题。
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5.5 测试准备
单板测试前需要先进行上下电切换20次及快速上下电20次，人为以最快的速度进行上下电，（考察CPU及SDRAM和Flash是否因掉电时间缓慢引起异常），不能有损坏，监控不能出现重启及其它异常情况，才开始测试。
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六. 测试仪器、测试工具、测试环境
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6.1 测试仪器 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 名称 数字万用表 数字万用表 模拟示波器 数字示波器 数示示波器 可调稳压电源 双路跟踪稳压稳流电源 计算机 信号源 函数发生器 Tek TDS510A Tek TD340A 100MHZ WYK100-10 DH1718D-4 PIII800以上 CA100 HP33120A 仪器仪表 参考型号 FLUKE-45 FLUKE-187 100MHZ 或 20MHZ 500MHZ，500MS/S 100MHZ，500MS/S 输出电压：0 ~ 100V 输出电流：0~ 10A 0-32V，0-3A 带网口，串口，WIN98/2K/XP 返回目录
6.2 测试工具
POWERSTAR 后台测试软件；
监控系统内、外通信协议测试平台。
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6.3 测试环境
测试实验室
精度及级别 七. 测试项目、测试说明、测试方法、判定标准
7.1 外观及尺寸审查
测试说明：
1) 初样样机单板飞线不能超过3处，不能存在飞器件；其他版本样机不能存在飞线和飞器件现
象；
2) 插座应该有防插错功能；（详见保护电路测试） 3) 建议有电源指示灯或电源指示灯接口 4）样机尺寸应符合规格书要求
测试方法：
外观：目测。
尺寸：使用长度量具测量。 判定标准： 符合测试说明，合格；否则，则判定不合格。 参考案例：
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案例1
【现象描述】SM模块的电源输入口与RS485通讯口的插座相同，无防插座处理，导致测试时，将RS485通讯线与电源输入口差错，从而将连接在RS485总线的所有SM模块端口损坏。
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7.2 电路原理图审查 7.2.1 基准电路
测试说明：
模拟量在采样时需要有基准电路，当基准发生变化时，将导致模拟量采样发生漂移或严重偏离实际输入。
电压基准源分为并联型和串联稳压型。并联型基准主要是利用半导体结的正负温度特性，通过设计一定的间隙电压下，其温度系数最小。一般的间隙电压有2.5V, 1.24V，1.225V等。2.5V我司主要推荐使用AZ431，HA17431H。1.24V 主要使用AZ431L，LMV431。1.225V主要采用 LM4041，TS4041。串联稳压型，其结构同电压调整器类似，其内部一般也需要一个基准源，外部有高精度的反馈网络。由于一般要采用特殊的工艺，制程较复杂，价格较贵。此基准能做到高精度，低温度系数。主要用于高精度和低温漂的场合。串联型基准主要采用2.5V，2.048V基准。SOT-23封装是以后主要封装，3~5年内基本不会淘汰。我司推荐ADR380，MAX6021 。
基准电路的基准源的选取应该使用公司推荐的芯片。同时基准只用于电压参考，不允许直接用于作电源供电或输出较大的电流。 测试方法：
1. 基准电路的基准源的选取应该满足测试说明，否则提一建议问题。
2. 检查电路原理图，基准是否只用于电压参考，不允许直接用于作电源供电或输出较大的电流。
判定标准：
符合测试说明为合格，否则不合格。
参考案例： 无
返回目录 7.2.2 滤波电路
测试说明：
在单板的电源输入侧，出于对电源质量，上电特性及热插拔的需要，需要加电源滤波电路。 电源滤波电路的形式有多种，可以是单电容型、单电感型、L型、π型滤波器，其中比较通用，效果较好的是π形电源滤波器，它的基本电路形式为图1所示。
L1Uin
图1 П形电源滤波器
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C1C2C3C4Uout文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 9 页 共 74 页
单板中π形电源滤波器的容抗及感抗参数应按实际需要进行选择，滤波器中的C1与C2，C3与C4一般是由电解电容及高频电容组成的并联电容组，其中C2与C3一般为电解电容，其主要作用是滤除电源中的低频噪声，而C1与C4一般为独石或瓷片电容，主要作用是为了滤除电源上的高频噪声。输入侧的电解电容的容值一般不宜过大，否则当单板带电插入时相当于对电源并入一大电容，可能会将电源电压瞬间拉低造成同框单板复位。输入侧高频电容的值一般在0.01uf-0.1uf之间，低频电容一般选择在10uf-47uf之间。电感的作用为抑制电流瞬间变化，电感越大，抑制效果越好。但同时电感太大时单板的上电特性不好，上电及掉电或带电插拔时，电感两端会产生反电势，这样会对后面的负载产生影响。故参数不宜过大，推荐的参数为10uH-40uH。标准值为10uH。输出侧的电容不仅要完成去耦及过滤纹波的作用，并且还须维持输出电平不受电感反电势的影响，兼顾考虑板内负载大小及板内其他去耦电容的数量，推荐参数为低频电容10uf-50uf，高频电容0.01uf-0.1uf。电容电感的实际取值要由单板的电路及单板需要完成的功能具体决定。
实用的电源滤波器
图2 电源滤波器的实用电路
如图所示为一种比较实用的电源滤波器，它对滤除差模噪声和共模噪声都有一定的效果。共模电感 L1 在滤除差模噪声的同时对共模噪声有显著效果，同时 C7、C11 也是滤除共模噪声，一般选用1000pF~0.1uF 的瓷介电容，有较好的高频特性，这两个电容的接地阻抗也要求尽可能的小，其值选的较大时有助于增强滤波效果，但却使接地阻抗减小，漏电流变大，因此应考虑漏电流的影响。共模电感的铁心应选取较难磁饱和且注意截面积不能太小，否则易使铁心磁饱和而使滤波效果下降。
输出滤波器可根据使用对象对电源的要求来选取，数字电路尤其是高速数字电路对电源要求比较高，可选用如下的滤波电路：
图3 电源输出滤波器
测试方法：
1）审查电路中有无电源滤波器。如无电源滤波器则测试中应重点测试单板带电插拔性能、电源波动时单板的工作性能，以及频繁上电对单板的冲击。
2）审查电路中电源滤波器的电路拓扑，如果与测试说明中的滤波器不同，则需要进行一下项目测试:
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a在电源输入的要求电压范围内变化，用示波器测量输出电压纹波峰峰值。电源纹波应该小于额定输出的3％；
b对单板频繁上下电5次，观察是否存在单板不能启动或正常工作的情况。 判定标准：
1） 检查电路拓扑是否为公司推荐的拓扑结构与参数范围，否则提一个建议问题。 2） 满足测试说明，合格；否则，不合格。 参考案例： 无
返回目录 7.2.3 保护电路
测试说明：
电源的极性保护电路有两种形式，一种是电源的正负极性接反时，电路不工作，只做保护，这时只是在电源的一极串入一个正向导通的二极管，在电源方向接反时，由于二极管的方向截止特性保护了内部电路；一种是对电源的方向没有要求，正负都可以工作，这时电源输入端应有整流电路，常用的是使用二极管或硅桥整流电路。
电源的极性保护电路通常在电源滤波器的之前。
电源保护电路建议在正极输入端串联保险丝进行过流保护，当电流太大时，保险丝熔断或暂时熔断对单板进行保护。
测试方法：
审查有无电源的极性保护电路，对于没有该电路的单板，应要求在电源的输入端具有防反插功能，且有明显的极性指示标志。 判定标准：
1） 对于有电源极性保护电路的单板，如果电源极性反接，单板不损坏，为合格，否则，该项不合
格；
2） 对于没有该电路的单板，应要求在电源的输入端具有防反插功能，且有明显的极性指示标志，
否则判为不合格。 参考案例： 无
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7.2.4 看门狗电路
测试说明：
复位电路保证在电源来电的时候，硬件电路部分能够可靠复位，保证关键电路或芯片的逻辑是一个正确的逻辑或不改变系统当前应处的状态；在电源掉电或电源电压（低于最低工作电压）下降过程中，保证复位电平使单板处于复位有效状态。
看门狗电路保证在系统陷入死循环、没有在要求时间内喂狗、电源中断或电源电压低到已不能使电路正常工作时，对单板复位。
我司主要使用的复位电路有看门狗电路和手动复位电路。看门狗芯片主要使用有：ADM706、TC1232，这两种芯片是WDT、复位功能合一的芯片。但TC1232公司已经不再使用，这里主要讨论ADM706的使用。
使用ADM706时，注意以下事项：
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1) /WDO 应连接到 /MR，保证WatchDog 有效，否则 WDT不会被触发。 2) PFI（POWER FAIL INPUT）不使用时不能悬空；
3) 由于 /RESET 输出低电平为有效复位信号，平时保持高电平输出。对于要求高电平复位的芯片应注意增加反相器进行反向；
4) 需要复位的芯片比较多时，应注意ADM706的复位驱动电流能力，必要时应增加功率驱动（ADM706 在输出复位信号为高电平时，拉电流为800uA；在输出低电平时，灌电流为3.2mA）；
5) ADM706的 Vcc 在小于 1V 时输出有效复位电平，并在 Vcc 恢复正常后保持 200ms ，因此对于部分对工作电压要求比较严格的芯片可采用 ADM706 做WDT 同时还具备电压监视的功能；
6) 应有喂狗指示电路，即应有喂狗指示灯；
7) ADM706 作为WDT 使用时的典型电路入图4所示：
图4 看门狗电路
4.7k的上拉电阻主要是改善输出驱动能力和复位波形。有手动复位时，可以在 /MR 端接复位键或在输出端接复位键，通常在 /MR端接手动复位键。
8)reset 引脚输出滤波电路检查，若在电路设计的时候，在RESET引脚的输出增加滤波电路的情况下，滤波电路一般采用RC滤波，见下图：
JTagAVCC_3.3V123456782C46.1uF131ADM809SVCCRESETGNDU162922R4.7Kohms11.001uFC822RST/NMIRST/NMI2C551uFAGND1AGNDAGNDCH_SEL11CH_SEL12但RC滤波电路电路的时间常数过长（虽然抗干扰性提高了），会导致复位电路的电压下降过慢，可能会出现单板掉电的时候（如上下电过程中），电源电压已经掉到一个不稳定状态（cpu还工作，但不稳定），但复位电路电压还比较高，不能够有效复位，这种情况下，可能会出现cpu运作错乱，在操作flash时，会出现操作flash出错甚至改写flash数据的情况出现，而导致单板程序出问题。类似的例子已经在plc产品上出现。故必须进行RC滤波的检查。（plc出问题的产品的RC时间常数为T＝4.7K×1uF＝4.7mS，要求检查时间常数RC必须小于0.47mS（小于出问题的0.1倍）），如果设计的时间常数大于0.47mS，需要通过反复测试上下电过程中，复位电路的输出信号确定是否有问题。
测试方法：
按测试说明审查电路
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AGND文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 12 页 共 74 页
判定标准：
符合测试说明，合格；否则，不合格。 参考案例：
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7.2.5 ID电路
测试说明：
ID 信号即为单板的板位信号，通常用来作通讯地址译码选择、单板类型选择、波特率选择、硬件电路的控制等，典型ID信号在母板上悬空或接GND，所以在单板上需作处理，推荐使用电路如下：
ID典型电路
图中：
1)拨码开关为OFF时，ID管脚悬空，ID信号由上拉电阻上拉为高电平1；拨码开关为ON时，ID管脚接地为低电平代表逻辑0。
2）需要加上拉电阻和限流电阻。上拉电阻建议取4.7~10k，隔离限流电阻一般取220Ω。在有热插拔要求时，220的隔离限流电阻主要起到抑制单板插拔时的瞬间电流过强，对芯片影响大而导致问题发生甚至芯片损坏。
测试方法：
1 检查是否有上拉电阻，电阻值是否合适。公司推荐优选上拉电阻方案，不选下拉电阻方案。 2 热插拔要求时，检查是否有限流电阻或经过缓冲驱动器隔离。 判定标准：
1．检查是否有上拉电阻，否则不合格，为严重问题；
2．热插拔要求时，检查是否有限流电阻或经过缓冲驱动器隔离，限流电阻推荐阻值为220欧。阻值选择原则为，拨码开关闭合时，VIDout <0.8V，保证输入低电平有效，否则不合格，为严重问题；
参考案例：
案例1：CMOS栓锁效应。
在某单板的ID电路中，直接采用了拨码开关接地的方式，没有标准电路中的限流隔离电阻。在一次测试中，上电前该拨码选择为ON ，为低电平，而上电复位瞬间P1口为高电平，导致在上电时P1口的高电平被瞬时短路到地，造成CPU端口的栓锁效应。
返回目录 7.2.6 缓冲驱动电路
测试说明：
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在电路设计中，由于电路驱动能力的原因，需要缓冲驱动，以增强驱动能力，避免由于驱动不足而造成电路执行失效。常用的缓冲驱动芯片有74244、74245、7416244、7416245等。其中，74244、7416244为单向缓冲驱动器，74245、7416245为双向缓冲驱动器。
1. 对于多余不用的输入端通过电阻进行上拉（典型值为4.7k） 或下拉（典型值为200）处理，输入管脚不能悬空。
2. 必要时，在信号输入端串联33的限流电阻，尤其在热插拔设计中更应注意。
3. 对于高速信号的缓冲驱动，应注意传输延迟时间是否会对信号造成影响。一般来说，高速双极型的芯片传输延迟时间较短为几个纳秒，而对于低功耗的芯片则传输延迟较大。
4.一个CMOS输出最多可以驱动8个TTL门输出，如果输出的门数超过8个，需要加驱动。 测试方法：
审查电路原理图，是否满足测试说明。 判定标准：
符合测试说明为合格，否则不合格。
参考案例： 无
返回目录 7.2.7 锁存电路
测试说明：
锁存电路有沿触发和电平触发两钟。数据地址信号线在信号复用时必须加锁存电路，对如控制信号的锁存，建议使用带有复位信号的锁存器，如74HC273。273的主要作用是在上电后获得一个确定电平状态，可防止在CPU复位或单板上电期间，不确定电平造成输出误动作。为了提高硬件的抗干扰能力，最好在锁存电路的控制端口（CLR，RESET）增加滤波电容（470pf，0.1uf）。 测试方法：
审查电路原理图，是否满足测试说明。 判定标准：
符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例：
案例1：锁存电路的芯片容限。
在某产品测试时，使用74HCT373作为信号锁存器，然后控制继电器，在对继电器实施ESD测试时，总是有其它继电器误动作，不能满足测试要求，在更换为74HC273 后，测试通过。原因是74HCT373无复位端信号, ESD测试时，导致CPU复位，有不确定电平产生，造成继电器无动作。 控制量电路采用74HC273, 273的主要作用是在上电后获得一个确定电平状态，其使能端与复位信号相连, 可以防止由于复位时不确定的电平造成数据破坏。
案例2： 硬件提高抗干扰的一个方法。
监控单元硬件的控制输出采用74HC273锁存器，且采取了抗干扰措施，即重要的控制输出，采用2至3个控制信号同时控制，一般情况下，干扰由数据口误写入锁存器，导致控制状态变化的可能性很小。再看误动作出现的具体情况：只由均充转浮充，而没有浮充转均充。即干扰是将锁存器的输出由1变为0(1时为均充，0时为浮充)，而且是同时将2个(或以上)输出干扰为0。
进一步分析，认为误动作的原因可能是干扰了锁存器的复位端CLR。硬件中CLR是接在由电阻和电容组成的复位电路上的，电容是接地的，应该不易被干扰。但实际上，复位电路位于U1板，而输出锁存器位于S2板，U1板和S2板提供母板M1连接，复位信号从U1板的对地电容到锁存器的CLR端约有20－30公分的电路连接，而在静电等强干扰(包括高频)下，这20~30公分的电路可
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能是一个电感，那么就有可能在锁存器的CLR端出现低电平将锁存器复位，而U1板上的复位信号仍然是高电平。
在74HC273的复位端CLR对地加一个104电容，再反复测试，没有出现误动作现象。为了进一步提高硬件的抗干扰能力，在74HC273的写CLR端加一个471电容，实际效果更好，大大提高了M3464Z的抗干扰能力，增加了稳定性。M3464Z也成为数采部第一个通过8KV静电干扰的产品。
案例3： 避免CPU自复位给输出控制带来影响
PS4850/10电源系统监控模块PSM-5在解决MODEM口与后台通讯不良问题的市场更改中，曾设计了通过程序引导进入陷阱来定时对89C52作初始化的功能，测试中偶尔出现所有已经限流关闭的整流模块短时间内被控制放开又关闭的现象。
经分析，整流模块的输出开关控制信号由89C52的P1口发出，经反相器驱动后，通过光耦连接至整流模块。相应的P1口端脚置高电平时，模块放开；低电平时，模块关闭。复位过程中，89C52的I/O口都为高电平，自然会导致上述现象的出现。
I/O口作输出控制信号使用时应该通过锁存器锁存，这样就可以避免类似现象的发生。
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7.2.8 分压电路
测试说明：
分压电路是采样电路的一个基本电路，如模拟量直流电压的采样，由于远大于电源电压或 A/D 芯片的工作电压，因此需要分压电路，将较高的被测电压按线性分压后，送入 A/D 芯片，进行 A/D 转换，从而完成被测量的采样。 1. 分压后的采样端（即送到 A/D 采样）应有滤波处理，防止由于电压波动或干扰造成异常采样，建议为0.1uF的电容；
2. 分压后的采样端应有限幅处理，通常选用TVS管进行保护；
3. 分压后的采样端一般先经过射随器，然后才送到 A/D 或 V/F 电路进行转换。该射随器可能是通过多路通道选择开关与其它被测量共用的； 测试方法：
审查电路原理图是否与测试说明一致。 判定标准：
符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例：
无
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7.2.9 键盘电路
测试说明：
我司在电源监控中常用的编码电路主要有键盘电路。键盘电路一般使用专用的键盘控制芯片如8279、MM74C923等，也有直接使用 I/O 口进行编码的电路。
1. 应注意键盘芯片的复位与CPU复位时间的匹配，来说，该类芯片的复位较CPU复位的要求时间要长，如果外围芯片的复位时间较长时，在CPU复位完成后，程序开始执行时增加延时以等待外围芯片完全复位。
2. 电路需有消抖电容，按键信号不得有抖动现象，否则为严重问题。
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文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 15 页 共 74 页
3. 按键时不得有打火现象，应该在按键和地之间串连一电阻消除打火现象，否则为严重问题。 测试方法：
详见测试说明。 判定标准：
符合测试说明，合格；否则，不合格。 参考案例：
案例1：初始化不充分造成的按键无效。 在B142FD3测试过程中，由于其复位之后，CPU给定的初始化时间太短，约100ms，造成8279 没有完全复位，导致按键无效。在程序的初始化部分增加延时时间，问题得以解决。 案例2：按键时电容引起的打火现象。
GSM电源的按键电路是由上拉电阻、缓冲驱动器、按键和消抖电容构成的，测试过程中发现按键有打火现象，分析原因是由于电容充电后又在按键时瞬间接地造成的，因此，在按键和地之间串联一个100的电阻，该问题解决。
返回目录 7.2.10模拟量通道选择电路
测试说明
通道选择电路一般选用模拟多路选择器4051/4052来实现，以达到宏观上多路模拟信号的并行采集。主要关注以下几点：
1）4052输出端是否直接接有电容；有时因为输出滤波和抗干扰需要，会在模拟通道选择输出端接滤波电容，如图1所示，但如果电路型式如图a所示，在输入通道间存在较大压差时，会导致流过4051的冲击电流过大，长时间运行会损坏4051，所以应该用RC滤波电路，如图b所示。
复用器输入1234复用器R出c输输入1234出c输
图. (a) 错误电路图 图. (b) 正确的电路图
2）输入通道在切换时电平是否会相互影响；
关注RC滤波时间，如果RC值比较大，或者输入信号为微电平信号，在通道切换时间比较短时，通道之间电压会相互影响。尤其在空悬着的输入通道，当切换到这个输入通道时，电容C上的电平施放不了或者施放缓慢，在进行AD采集时会将电容上的残余电压当作信号电压。
3）输入电压是否做了电压保护；应保证4051几个模拟量端口的信号电压不能超过电源电压。当输入端电平超过4051正负电源电压时，会损坏器件。
4）4051电源端有VDD、VSS及 VEE，其中VDD和VSS为数字部分提供电源，VEE和VDD为模拟部分电源。例如，VDD=5.0V，VSS=GND，VEE=-5V，那么0~5V的控制信号可以选通-5V～+5V的模拟信号，0V为L电平，而不是-5V是L电平
5) 理论分析流过模拟多选一开关通道的最大电流，不应超过器件资料限制。
6) 充分考虑到模拟多选一开关内阻的影响。一般情况下，内阻在200欧姆左右，应不会对整体电路性能造成影响。 测试方法：
审查电路原理图是否符合测试说明要求。 判定标准：
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符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例：
案例1 采集口悬空时零漂过大
PFU-12模拟电压精度测试时，当对第N路通道进行采样时，第N+1路通道采集口悬浮时，零漂过大。
只在采样通道的下一通道才发生零漂过大问题，其他采集通道不会出现。 将N+1路通道采集口接地，零漂问题消失。
对PFU-12的电路图进行分析，采集通道间是通过一个多路开关4051由上至下进行切换后送到V/F去采样，如图示:
V8+C117104X3VDC1C118104直流量3031323334353637VREFVPB1VCB1IZ1VB1IB1TEMPR164R165R166R167R168R169R170R17110K10K10K10K10K10K10K10K131415121524611109U102X0X1X2X3X4X5X6X7INHABC2#SDSASBSCVCC16VSSVEE405187C119V8-104
当对VB1输入4VDC时，通道切换到VB1时，此时对电容C118进行充电，当通道切换到IB1时，C118上的电压还未放掉，所以造成悬浮的时候读数过大。
解决方案：每次采集一次模拟通道信号后切换到地端，将电容上的电放掉。 案例2 飞电容采样采样电压偏低
【问题描述】SM IO板中试试制过程中，发现单板在调试过程中出现工装测试不通过的情况，主要表现为单板上某些隔离通道（AI）采样电压值的结果偏低，而且出现这种情况的通道在每块板子上都不相同。
【问题分析】SM IO隔离采样通道（AI）采用的飞电容采样原理如图所示
飞电容进行隔离采样的操作时序：首先，关断光继电器SW2，随后，打开光继电器SW1，输入信号对飞电容进行充放电。待飞电容充放电过程结束后，先关断光继电器SW1，之后再打开光继电器SW2，将飞电容上的信号输入后续的V/F转换电路，进行采样计算。 工装测试对隔离通道进行电流信号测试，单板上某些测量通道测量值偏小的现象。用Tools99E进行采集也会出现相同的问题，该现象是固定的，能够复现的。采样值偏小可能原因是：在输入信号完
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成对飞电容充放电后，在切换光继电器进行采样时，由于光继电器SW1未完全关断，飞电容上的电荷泄漏进AGND，造成采样值偏低。查看器件资料，发现松下光继电器的典型关断时间为0.02ms，最大关断时间为0.2ms；而厦门华联的光继电器为典型关断时间为0.5ms，最大关断时间为1ms。在SM IO单板软件设计中，将飞电容切换时光继电器SW1的关断时间设置为0.5ms，忽略了器件参数离散性的问题，没有考虑到不同厂家或同一厂家不同批次的光继电器间电气参数的差异。SM IO中试样机中采用的是厦门华联光继电器，这一批次的光继电器的关断时间大于0.5ms，因此程序不能保证进行采样计算时光继电器SW1完全关断，飞电容上的电荷泄漏进AGND，造成采样值偏低造成。
【解决措施】修改单板软件，在设计飞电容切换控制逻辑时，将不同厂家或同一厂家不同批次的光继电器关断时间的差异考虑在内。保证光继电器完全关断后，再进行飞电容的切换。经试验，在光继电器SW1关断和SW2打开之间加入一定的延时，可以解决测量值偏小的问题。 案例3 SMBAT飞电容采样采样电压偏低
【问题描述】SM BAT板在正样测试过程中，发现单板在采集25路蓄电池组单体电压时出现采集值比实际值偏低的现象，而在SM BAT板初样测试过程中，并未出现该问题。
【问题分析】在SM BAT正样测试中，所有蓄电池组单体电压的采集值都偏低，而在SM BAT初样测试中，并未出现该问题。通过对飞电容采样电路进行分析，我们发现SM BAT初样和正样样机的飞电容采样电路的结构和元器件电气参数都未作改变。不同之处在于，正样测试阶段我们采用了新定制的蓄电池电压采样电缆。考虑到器件降额设计的问题，我们将原来采样电缆的限流保护电阻R的阻值由1Kohms改为10Kohms，这将改变飞电容的时间常数，则新的时间常数1：
1RC20Kohms3.3F66ms
所以，在SM BAT正样实际控制过程中，飞电容的充放电时间应为1000ms（约为15），而SM BAT正样的软件未作修改，飞电容的充放电时间仍然为100ms。因此，我们确定蓄电池组单体电压采样值偏低的原因是采样信号对飞电容的充放电时间不够引起的。
返回目录 7.2.11 有效值电路
测试说明：
交流信号如交流电压、交流电流等需要经过有效值变换电路变换为有效值后，进行交流电压、交流电流的采样。
交流信号的有效值变换电路一般采用有效值转换芯片AD637，该芯片将输入的交流电压有效值转换为一个成正比关系的直流电压信号，以便进行A/D 或 V/F 变换。
典型电路如下：
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1C2210U1C230.1U1110113461C2410U1C250.1UV+85378149SO31C270.47U1C28105V+8V-81R311001R2912K1041C411C261UANAY+VS-VSBUFINVINOFSTDENAD6371R30CSCOMDBOUTCAVBUFOUTRMSOUT1R321K24K图： 有效值转换电路典型应用
关于该电路：
1. 输入阻抗典型值为8k，所以输入电压信号内阻不能太大，一般通过射极跟随器进行阻抗变换。
2. 平均电容（pin8）一般取0.47uF，滤波电容（pin1）一般取1uF，pin6 和 pin9 之间的电阻一般取1k。
3. 采样时间一般应有约150ms的延时，否则会因其稳定时间不足造成采样错误。 测试方法：
审查电路原理图是否与测试说明一致； 判定标准：
符合测试说明为合格，否则不合格。
参考案例： 无
返回目录 7.2.12 差分放大电路
测试说明：
1、基本概念及电路说明
在通信电源的信号检测中，如电池电流、负载电流由于其检测传感器为分流器，因此其输出信号为差分信号，且为弱电压信号，因此需要经过高精度的仪表用放大器对其进行检测。在通道选择时，应同时选通差分信号的正信号端和负信号端，因此在做通道选择时一般选用双2-4通道选择开关，或使用两片单通道选择开关同时选通其对应通道来实现。在经过仪表放大器放大后，其处理同其它模拟量信号的处理方式。 1）使用集成电路AD620 典型电路如下图：
+8VBI+1BI+2S+IIREFBI-1BI-2S-IO0O112141511152461092U12X0X1X2X3Y0Y1Y2Y3INHAB4052XY1333+8VVSSGNDVEE1687-8V1042C7022R451K2U13AD6206SO12C78104第 18 页 415-8V78+-文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 19 页 共 74 页
2）对于低成本产品，仪表放大器模块使用公司的CBB电路，其典型电路如下：
2、测试注意点
1) 应注意信号输入端是否有限流电阻，防止由于异常导入大电流时使器件发生损坏；
2) 信号输入端是否有限压电路，防止电路异常时输入过大或过低电压造成芯片损坏，影响其
余通道的正常工作；
3) 对于AD620,是否有抗干扰措施，滤波电容2C70应靠近差动放大器的输入端，电阻2R45 应
靠近差分放大器放置，才能起到较好的滤波效果，否则可能由于电路本身干扰造成测量结果存在较大误差；
4) 差动放大器的放大倍数应合适不能造成放大器饱和或超出后续电路的输入范围。 测试方法：
审查电路原理图的电路拓扑是否与测试说明一致。 判定标准：
符合测试说明为合格，否则不合格。
参考案例：
返回目录 7.2.13 压频转换电路
测试说明：
对模拟量进行采样时一般通过 A/D转换电路 或 压频转换电路转换为数字量以便CPU电路进行处理，我司电源监控中一般采用 压频转换电路（V/F）转换为频率信号，然后通过计数器计数得到模拟量信号大小。
在模拟量信号采集通道中，传感器输入信号首先进行信号处理：直流电压进行分压处理，交流电压信号进行有效值转换，mV级电流采样信号进行差动放大，电流型温湿度信号进行电流信号电压信号转换处理；然后CPU或MPU选通某一通道信号将所处理的电压信号进行V/F变换，变换后的频率信号经光藕隔离并整形后进入CPU或MPU计数器进行软件处理转换。模拟量处理通道如下图所示。
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系统监控模块模拟量采样信号信号处理多路模拟开关CPUV/F变换光藕隔离通道选择T0我司用到的VF转换芯片有， VFC32,AD7740等。 (1) VFC32变换电路
+12VC7VCC+12VC20.1uR1Vin30k12-12V4R2VREF100kC41000pC10.1u+VS-VSVFC321000p0.1uR310kR41kIFR5C60.1uU2A1C522pR61MC874HC142T0Iin141U1 +IN-IN1SCCPICOMFOUTVOUTC3330p510117132ISO18764.7k356N136IoutQ12N4401
1. Fout的频率与输入电压Vin、R1、R2、VREF及Tos有关， 即
Fout = (Vin/R1+VREF/R2) /(1mA×Tos ) -----------------(1)
对于确定的V/F转换电路而言,VREF、R1、R2、Tos= (C3 + 44pF)×6.7 k 均为恒值，因此上式可写成：
Fout = K ×Vin + b ; 即V/F转换电路的输出信号的频率与输入电压信号成正比。
2. 在输出频率范围 18KHz~100KHz 内，测试输出频率和输入电压的线性关系。
3. 输出满量程频率100KHz和测量电压范围(0~5VDC)、以及芯片资料要求选取C3、C4的值分别为330pF和1000pF。 4. R1、R2 决定了频率输出范围，输出频率范围太小将使分辨率降低，同时影响测量精度，建议 R1 = 30k，R2=100k。
5. 检查输入信号范围是否0～5VDC，基准电压是否在5V±2mV以内。
6. 电容C3 影响输出频率范围，因此要选用温漂小的电容，比如选用NPO电容。 7. CPU脉冲识别能力不小于2uS，测量时间不小于30mS。 8，电路应该有输入电压保护电路；
9，由于光耦的开通和关断的延时是不一样的，因此，将导致方波波形的变化。也就可能高脉冲和低电平宽度不一致。因此需要审查是否经过反向器整形后进入CPU。
10，需要考虑模拟信号的输入阻抗和输出阻抗匹配；在CD4051和AD之间是否加了一级运放射随的原理审查。由于CD4051输出阻抗过高、AD输入阻抗低的原因，我们在CD4051和AD之间加了一级运放射随； （2）AD7740变换电路
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典型电路如下：
AVCCU305VFCLK248VINFOUT71R4818KAVCCR451KC930.1uQ13C9422pFA..YVCCR4710KR48330U33U15R494.7KAVCCCLKINCLKOUTREFINBUFAD7740根据AD7740的转换公式，输出 FOUT的频率如下式
fout=fin*(80%*VIN/REFIN+10%) 测试说明：
1， 电路应该有输入电压保护电路；
2， 由于光耦的开通和关断的延时是不一样的，因此，将导致方波波形的变化。也就可能高脉冲
和低电平宽度不一致。因此需要审查是否经过反向器整形后进入CPU。
3， 需要考虑模拟信号的输入阻抗和输出阻抗匹配；在CD4051和AD之间是否加了一级运放射
随的原理审查。由于CD4051输出阻抗过高、AD输入阻抗低的原因，我们在CD4051和AD之间加了一级运放射随； 测试方法：
审查电路原理图是否与测试说明一致。 判定标准：
符合测试说明为合格，否则不合格。
参考案例：
返回目录 7.2.14 RS485/422电路
测试说明：
1 电路说明
RS485是一种半双工的通讯方式，RS422是一种全双工的通讯方式。 1） RS－422接口电平转换电路与联接方法
它要求驱动器双端输出电平在±2V～±6V之间，接收器可检测到的信号为±200mV。有些驱动/接收器具有三态控制，用适当的信号控制芯片的三态控制端，就可实现几个设备在一对接口传输线上采用全双工方式接收和发送数据。 RS－422采用双端平衡传输方式，即输入输出均为差动方式。其中一条线是逻辑1时，另一条线为逻辑0。由于两条双绞线传送的是一对互补信号，故抗干扰能力强、传输速率高。应用RS－422驱动器和接收器时，最大传输速率为10MB/s，这种情况下传输长度为120m；传输速率降低时，传输距离可达1200m。
在实际应用中，由于RS-485/422通信电路的工作可靠性有很高的要求，所以必须在电路设计中增加外围电路来增强电路工程适应能力和抵抗各种干扰的能力。在以下的设计规范中，我们对RS-485/422电路增加了光耦隔离和总线匹配抗扰网络，这些措施都在实际应用中得到过检验，
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是不可缺少的部分，设计人员可根据相关规范和具体技术要求进行设计。对RS-485/422总线匹配抗扰网络部分的设计，考虑到工程组网处理的适应性，相关电路被设计置于总线上所有通信节点的收发端，这些外围电路可根据主控方节点和从属方节点分别考虑。在RS－422电路设计中节点的发送端和接收端的外围匹配抗扰电路也有所不同。
2）RS485方式接口电路及转换方法
与RS－422类似，RS－485也是采用平衡驱动、双端平衡差分输入方式，技术性能规范与RS－422相同，接口联接方法也一样。它与RS－422驱动器具有较强负载能力，接收器的负载较小，允许一个驱动器驱动多个从机输入，多个从机的输出（每个时刻只有一个有效）需联到主机的输入端。在这种一个驱动器连到多个连接器的场合，应使用RS－485接口。 RS-485的发送和接收在一组总线上，所以每个节点的外围电路按RS-422的接收端设计。
总线匹配抗扰部分中，由C1和R2组成RS-485/422终端匹配网络，两个4148 的作用是利用自身的钳位吸收作用增强总线的抗干扰能力。在平衡通信线A和B上，设计了10k的上拉电阻和51k的下拉电阻〔也可将下拉电阻设计为10k，但是为了匹配起见，主控方和从属方必须一致〕作用是提高总线空闲电平，增加对差模干扰抵抗能力；安规电容、10M泄放电阻和稳压管〔或TVS管〕的作用，是为了抵抗从RS-485/422 总线引入的静电和脉冲干扰，达到设计要求的静电和脉冲等EMC等级。 典型电路如下图所示。
以下是主控方通信接收接口电路+5VVCCVCCR5330R114.7K+5VR110K总线匹配抗扰部分R95102N4403R10PNPINPUT4.7KD1LEDC422PR74.7KISO12N4403PNPR64.7KRS485/422电气转换1VCC2RXDTX+/RX+3CS-RXDCE-TXDTX-/RX-4TXDGNDADM483E6N1368675AR2100C2102通信地1414824148C1104 两个 7.5 V 稳压管或 TVS 管R81MB通信隔离部分R351KC3102472/1KVR4通信地10M大地两个 7.5 V 稳压管或 TVS 管
图 通信接口电路
如果在上图的接口电路中，去掉匹配电路R2、C1，以及两个二极管1N4148，则成为RS-422从属节点接收端接口电路。如果是RS-485电路从属主控节点，同样电路中也必须增加收发控制电路和数据发送隔离部分。和主控节点相比，从属节点的接收电路只是缺少了终端匹配网络，其他完全相同，功能也相同。设计中需要注意的地方是主控节点和从属节点的上下拉电阻必须一致，否则对差模干扰的抵抗能力会降低。
再在RS－422从属节点接收端接口电路的基础上，仅保留稳压管（TVS管）则成为RS422方式的通信节点发送方的电路，在电路的外部接口中只需要从EMC的角度设计的稳压管或TVS管。 收发控制电路的典型电路工作过程为：CPU发出的控制信号经过缓冲驱动后经光藕隔离，控制通信芯片的收发控制端。原边上拉电阻一般在150~330 ，副边上拉电阻一般为4.7~5.6k ，如图所示：
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发送数据流和接收数据流的数据流向的典型电路工作过程为：信号经缓冲驱动器缓冲驱动后，再由高速光藕隔离，送到ADM483E的数据发送端，变换成为差动信号送到通信数据总线上。485的数据接收信号从ADM483E输出，经高速开关二极管选择后，由高速光藕隔离，再经斯密特触发器整形后，送到通讯芯片的串行数据输入端。 RS485方式仅用到图2中的一片ADM483E，即U28，数据流的收发方向控制由图1中的电路进行控制。但在用到RS422方式进行通讯时，其发送数据流使用图2 中的U28，接收数据使用U29。在程序中使RS485方式的收发控制信号/DTR一直输出高电平，保持U28处于发送状态，U29则由于其收发控制端一直箝位在低电平而保持为接收状态。如图所示：
图 差分通信电路
通讯保护电路RS485电路的数据保护电路基本上采用的是上拉电阻和下拉电阻的方式，主要有以下几种方式：(1) T+采用10k的上拉电阻，T-采用51k的下拉电阻，该方式保持在没有数据流时保持差动信号为高电平； (2)上拉电阻和下拉电阻阻值都为10k，且都通过稳压二极管连接到通讯电源的地电位上，在差动信号之间串联120的电阻和0.1uF的电容。 第 (1) 种方式还有改进形式，如1.4.2.1节的电路原理图中的保护电路部分。其中的电容为金膜电容，二极管为开关二极管，利用自身的钳位吸收作用增强电路的抗干扰能力。同时共模电容和稳压二极管（或TVS管）对通讯接口芯片ADM483E进行保护。
另有一种比较好的控制方式是通过ADM的发送信号进行逻辑操作后，来控制ADM483的发送接收控制端，只有当有数据发送时，ADM的控制端变为高电平，占用RS485总线，否则为低电平，处于接收状态，避免从机初始化过程或故障时，影响总线的正常功能；原理图如下所示：
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2 测试关注点
1）端口保护。增加相应的光耦隔离，缓冲器驱动，电阻上拉或下拉等共同完成。
2）对于485电路的正负输入线上不应存在不平衡问题，主控节点和从节点的上下拉电阻必须一致。 3）对于485浮空时，应有有效的抗干扰措施，增加终端匹配电阻。
4) 对空闲电平（>200mV）及共模干扰电压的处理应合适，在终端匹配网络中串入2个二极管，利用二极管的钳位吸收作用消除空闲电平。
5）对应485的终端中的终端电阻的选取应合适（一般输出端需要上拉电阻，阻值依据设计的驱动能力，一般范围为1K—10K，仅供参考）。
6）对于485电路缺省状态，应该为接收状态，避免从机初始化过程或故障时，影响总线的正常功能。
测试方法：
详见测试关注点。 判定标准： 满足测试说明，合格；否则，不合格。
参考案例：
案例1：测试方法不当造成的通信中断
【现象描述】 多屏系统通讯时，使用一个示波器探头测试其通讯波形时导致通讯失败不能恢复，通过修改软件后，为继续跟踪该问题，使用了两个普通示波器探头（P6109B型），通道1测试通信总线上的差分驱动信号，通道2测试通信的收发控制信号。结果更加频繁地导致通讯失败，且该现象每次都可复现。
【原因分析】开始时，我们还以为是除了软件原因外还有其它原因，但最后发现是由于示波器使用方法不对，原因是通道1测试的差分信号的地电位和通道2的地电位相同，导致差分信号中的TX-和GND短路，引起数据总线上的电位变化从而导致通讯失败。由此可见，由于仪器的使用不当同样会导致很多问题。使用普通探头测量差分信号时，一定要注意此问题。 案例2：终端匹配电阻对RS485通讯的影响
【现象描述】在进行PROFIBUS适配器调试时，总线通讯速率1.5Mbps，通讯距离15米（双绞线），系统不能正常工作，表现为适配器不能稳定地处于数据交换状态。降低波特率至500Kbps后工作正常。
【原因分析】
在实验室环境下，干扰并不严重，并且通讯距离较短，所以可以排除是外界电磁干扰的影响。降低波特率后工作正常，并且1.5Mbps远未达到PROFIBUS接口芯片的极限速率（12Mbps），说明适配器软件和硬件基本正常。观察总线波形，发现在1.5Mbps时由于传输反射的影响，总线波形变得非常恶劣。反射波形成的振荡持续时间较长，幅值很大，干扰了正常的通信。而在500Kbps时反射波的持续时间与1bit时间相比可以忽略。 【解决措施】
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为了减小反射波的影响，在总线两端安装终端电阻。安装终端电阻以后通讯正常，提高波特率至6Mbps，工作仍然正常。基于过去的经验，我们又采用了不同的终端形式进行实验，发现阻容形式的终端同样可以起到抑制反射的作用，但由于电容存在充放电过程，所以不适宜在高速通讯时采用。
电阻终端形式如下：
+5V390A220B390GND
带电容的终端形式如下：
+5V10KA0.1uF100B10KGND
电容两端并二极管的终端形式
+5V10KA0.1uF100B10KGND
注：在低速下电阻和电容所组成的总线终端形式可参考数采部的相关电路规范。 由实验结果可以看出来
1、在高速通讯时如果不加总线终端就不能正常工作。
2、在高速的情况下，加电容终端会影响信号的质量，使通讯无法正常进行，但电容对噪声和反射的吸收效果明显。低速（起码小于500Kbps）时可以加电容终端，但高速时不能加电容终端。 1、 减小电容值可以提高工作波特率，电容两端并二极管也可以提高工作波特率。 案例3：从机故障对RS485总线的影响
【现象描述】 问题描述：
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单板上RS485接口在上电初始化时或故障时为发送状态，会占用总线，导致总线瘫痪的问题； 问题记录：
在进行绝缘监测仪单板电路审查时，发现当单板初始化过程中，RS485控制端为发送状态，这样可能造成从板插入RS485总线瞬间会对总线产生干扰，而且如果从板CPU不工作时，可能会导致该从机一直占用总线，系统中RS485总线上的其他设备都不能正常通讯。在ACU的系统测试中，出现SM模块的CPU拔出后，整个485总线失效 【原因分析】
如下所示的RS485通讯原理图是绝缘监测仪从机板上和主机通讯的接口电路，一个绝缘监测仪主机支持最多32个从机，而且从机支持热插拔。在从机的通讯接口电路中，ADM的发送接收的控制端是通过一个光藕和74HC244驱动芯片（驱动电路设计为直通电路）连接到W78E58 CPU的P1.4脚（等效下图）。ADM的发送接收控制端是发送高有效，而P1.4的上电默认电平为高电平，光藕导通，ADM的控制端为高电平，即为发送状态；这样在从机进行热插拔过程中，会有一个短时间的发送状态，占用RS485总线，可能会影响到主机和其他从机的通讯。而且当CPU故障或当光藕故障时，都可能导致故障的从机一直占用总线，而使整个总线失效。
VCCR1814.7KR16711CVCC4P1.41K23ISO113PS2501U120SRXD12RXD3CS-RXDCE-TXDSTXD4TXDR1684.7KADM483VCCTX+/RX+TX-/RX-GNDCVCC86SLA485+7SLA485-5SLA485+SLA485-1
【解决措施】
修改电路，通过ADM的发送信号进行逻辑操作后，来控制ADM483的发送接收控制端，只有当有数据发送时，ADM的控制端变为高电平，占用RS485总线，否则为低电平，处于接收状态，避免从机初始化过程或故障时，影响总线的正常功能。原理图见测试说明。
返回目录 7.2.15 RS232电路
测试说明：
RS232 是在电源监控中常用的一种通讯方式，且使用方便，能够直接与计算机进行连接。 我司常用的 RS232 通信芯片是 MAXIM232、MAXIM202、ADM202、ADM232 等。芯片的驱动器输出阻抗大于 300，接收器的输入阻抗为 3~7k ，最大速率达 120kbps。传输距离一般不超过15m。
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典型应用电路如下图（图中没有外部保护电路）：
U72C1+C1-O1O2I1I2V+VCCADM202VCOM104C202ISO836N136C2+C2-TXDRTSCTSRXDV-GND1C2030.1u3STXD23274510STXD11SDTR9SDCD12615SRTS2324.7KC2070.1uR336330Q74403R328R333510R3374.7KSTXDQ64403D61LEDVCCR3404.7KR3394.7KISO826N136VCOMC2040.1uR3411MC20922PTXDSTXDR338330VCCSDTR23214SDCD2328SRXD232132C2060.1u16RXDC21022PR3421M
图 RS232通信电路
1）电容C203、C204分别为充电电容，其大小按照datasheet选取，若和datasheet不一致，推荐如下要求选取：MAXIM202E 应选用0.1uF的陶瓷电容，在有其它要求时，一般不超过10uF，推荐选用0.1uF；ADM202E应选用 10uF 的陶瓷电容，在有其它要求时，一般不超过47uF，推荐选用10uF。 2）电容C206、C207分别为输出滤波电容，其大小按照datasheet选取，若和datasheet不一致，推荐如下要求选取：MAXIM202E 应选用0.1uF的陶瓷电容，在有其它要求时，一般不超过10uF，推荐选用0.1uF；ADM202E 应选用10uF 的陶瓷电容，在有其它要求时，一般不超过47uF，推荐选用10uF。因为这两个电容影响驱动输出的噪声容限，但可增强驱动能力。
3）电源旁路电容 C202 最小取0.1uF，且一般应大于 C203、C204、C206、C207的取值，主要是电源去耦。
4）端口保护：从 RS232 收发控制器到 CPU 通信电路之间一般应有信号隔离电路，防止外部干扰信号影响 CPU 正常工作。 测试方法：
审查电路原理图是否满足测试说明。 判定标准：
满足测试说明，合格。否则，不合格。 参考案例： 无
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7.2.16 CAN电路
测试说明：
CAN－Controller Area Network（控制器局域网）属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。它具有多主站依据优先权进行总线访问，无破坏性的基于优先权的仲裁，借助接收滤波的多地址帧传送，远程数据请求，错误检测和出错信令等优点。CAN系统内两任意节点间的最大传输距离与其位速率有关，在速率为1M bps时，最大总线长度可达40m。目前一次电源新开发的整流模块与监控单元间的通讯都是基于CAN的。
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1) 端口保护和端口匹配
测试中应该注意CAN的端口保护和端口匹配阻抗。我司最新的端口保护电路原理图如下：
CAN总线两端必须接匹配电阻R605与R606，一般选择5.1。 2) 总线驱动电路
下图给出了采用Philips公司的82C250（也是目前一次电源产品所用的CAN驱动芯片）总线驱动器的CAN通讯接口电路。
V3.3DV3.3DVCOMR100332R10310K2C940.1uISO26N136876R1012KCANTXD1U18CANRXDVCOMVCOMVCOM3214TXDCANHRXDCANLVCCVREFGNDRSPCA82C250R1162C1000.1uR1221Q82N4403C1011n33R110CANTX35Q62N44037658D8470C931n132R1110CAN+CAN-V3.3DV3.3DR1181.8KCANRXC990.1u876522D931R1130ISO46N136R114150R123150R11510K20K3470(1) 光耦的测试
光耦的测试请参见本规范光藕测试部分。. (2) 驱动芯片PCA82C250的测试
PCA82C250是一款具有很强的驱动能力的CAN驱动芯片，其内部自动实现收发信号与差分信号之间的转换，并且通过RS口外界电阻R116的不同提供了两种运行模式，它们分别是高速模式和斜率控制模式。0 < R116 < 1.8 k时，为高速模式 (VRS < 0.3VCC)；16.5 k< R116 < 140 k时，为斜率控制模式(10 A < - IRS < 200 A)。其输出的差分信号的边沿斜率随着R116的增大而减小。为了降低对外的电磁干扰，通常在速率允许的情况下采用斜率控制模式。 （3）滤波电路的测试
为减小干扰，有必要对CANTX和CANRXD信号进行RC（图中R122/C101与R110/C93）滤波处理，滤波截至频率选择为f＝1/（2ЛRC）=338K＞＞125K。（由于一次电源的CAN通讯频率为125K，
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如果通讯频率不同，需要作相应变化） 测试方法：
审查电路原理图的端口保护电路以及驱动电路是否与测试说明要求一致。 判定标准：
满足测试说明，合格；否则，不合格。 参考案例： 案例1 CAN通讯故障
【现象描述】工业电源在开发PSE4820电源系统时，电源模块借用的一次电源的HRS800-9000E电源模块，该模块与监控采用CAN通信方式进行通信。工业电源在监控上使用PHILIPS的SJA100芯片与电源模块进行CAN通信，但是在样机调试时，监控模块不能与电源模块进行通信。
【原因分析】经过仔细分析SJA1000的读写时序图并仔细阅读SJA1000资料，发现SJA1000的地址和数据线是复用的，它的内部在进行读写之前先在ALE信号下降沿进行地址锁存，而由于项目要求的时间比较紧，没有完全吃透SJA1000的工作方式，又是第一次使用SJA1000，在设计原理图时用读写信号来控制74HC245的使能信号。这样，在对SJA1000进行读写时，读写控制信号没有发出之前74HC245没有被使能，所以，地址信号不能通过74HC245到达SJA1000，这样SJA1000在ALE下降沿锁存住的地址是一个不确定的地址，这样其实在对SJA1000进行初始化时数据根本就没有写进去而读出的数据也不确定了。
【解决措施】将74HC245的使能管脚接地，始终处于选通状态，这样当地址信号可以在ALE的下降沿顺利
到达SJA1000芯片，就可以对SJA1000进行读写操作，完成与监控模块的通信。
案例2 CAN通讯高温中断问题
【现象描述】EMEA区域发现在高温下（65℃），ACU监控单元和整流模块间通讯有间断性中断告警，经初步确认是由于SCU CAN通讯相关电路引起的。
【原因分析】市场发现SCU模块在高温下（65℃）会发生CAN通讯中断，经查是由于数据/地址总线通路延时设计裕量不足，造成地址锁存产生冒险现象。当环境温度升高，通路延时变长，干扰加剧时，CPU不能有效的读写SJA1000T的寄存器，从而造成通讯中断。
【解决措施】我们可以使用以下两种方法解决SCU高温通讯中断问题：
1、减小数据地址总线通路上的延时，即使用高速数据地址驱动器74AHCT245替换74HC245（U5），就可以避免地址锁存信号ALE与地址信号产生冒险；
2、增加地址锁存信号（ALE）通路的延时，即在CPU的ALE管脚与SJA1000T的ALE管脚之间串接两个非门
返回目录 7.2.17 CPU基本电路审查 7.2.17.1 MCS51基本电路
测试说明： 1.电源要求
1）每个VCC/GND管脚都不能悬空；
2）芯片电源管脚要做去耦处理(0.1uF <15MHz、0.01uF >15MHz，钽电解电容或多层瓷片电容，在PCB上要保证离电源管脚近； 2.单片机的时钟应注意：
1)外部芯片不可使用CPU的时钟，否则必须加驱动电路；
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2) 振荡频率满足CPU芯片资料要求，我司常用的有，AT89C51/52/54/58系列的时钟为0～33MHz，W78E32/54/58系列为0～40MHz，AduC812为0～16MHz;
3) MCS51系列单片机使用外部晶体时，石英晶体选用电容值取 30pF ±10pF，陶瓷晶体选用电容值取 40pF ±10pF； 3. 控制信号应注意：
1) ALE 可驱动8个LSTTL电路，要求在下降沿锁存P0 输出的地址数据。
2) ALE信号不可以直接作时钟用，因为执行MOVX时，第二个机器周期的第一个ALE 脉冲会丢失，需要用写信号来插补。
3) /EA 为片外存储器选择，对于无片内ROM/EPROM的单片机，必须使 /EA =0 ；对于片内有 ROM/EPROM 的单片机，当 /EA=1 时，指向片内； /EA=0 时，则指向片外。 3) RST 需要两个机器周期的复位电平；建议使用专用的复位芯片。 4) /PSEN 应接外部EPROM的信号 OE，可驱动 8个 LSTTL电路。 4. 端口信号应注意：
1) P0 口 可驱动8个LSTTL，做地址/数据线时不需加上拉电阻，做I/O口时应加2~5k的上拉电阻； 2) P1、P2、P3 口，内部有固定上拉，可驱动4个LSTTL电路，高电平输出时驱动电流最大为5uA，否则易把高电平拉低；
3) 复位后 P1、P2、P3的电平为高电平。 测试方法：
审查电路图，是否与测试说明中要求一致。 判定标准： 符合测试说明，合格；否则，不合格。
参考案例：
案例1：CPU自复位造成模块限流点放开。
电源系统监控模块PSM-5在解决MODEM口与后台通讯不良问题的市场更改中，曾设计了通过程序引导进入陷阱来定时对89C52作初始化的功能，测试中偶尔出现所有已经限流关闭的整流模块短时间内被控制放开又关闭的现象。
经分析，整流模块的输出开关控制信号由89C52的P1口发出，经反相器驱动后，通过光耦连接至整流模块。相应的P1口端脚置高电平时，模块放开；低电平时，模块关闭。复位过程中，89C52的I/O口都为高电平，自然会导致上述现象的出现，因此，I/O口作输出控制信号使用时应该通过锁存器锁存。
返回目录 7.2.17.2 TI DSP基本电路
测试说明：
基本DSP TMS320LF240X电路包括复位电路、时钟电路、IO电路、总线、通讯电路等，具体要求如下：
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1电源要求：
每个VCC/GND管脚都不能悬空； 2时钟电路：
1）振荡频率满足CPU芯片资料要求，TMS320LF2407A /2406A /2403A /2402A最高工作频率为40MHz，最低工作频率为4 MHz ；TMS320LF/2407 /2406 /2402最高工作频率为30MHz, 最低工作频率为4 MHz；
2）使用外部晶体时，石英晶体选用电容值取 30pF ±10pF，陶瓷晶体选用电容值取 40pF ±10pF； 3复位电路：
1）有专门的复位电路；
2）一般不推荐用软件WatchDog和DSP内部WatchDog；
3）上电时必须给出一个复位有效信号，有的复位电路芯片是三态的，当WDI悬空时，WDO无有效信号输出，那么有的CPU在软件未运行初试化前，其端口可能是高阻的，那么上电时可能无法得到有效复位信号，对于这样的电路组合，要求WDI有上拉或下拉电阻； 4 IO管脚：
1）所有未用输入管脚都已做上拉、下拉处理，保证有确定的状态； 2）输出端口应加上拉，以提高系统的抗干扰能力；
3）输入端口应加阻容滤波电路，以提高系统的抗干扰能力；
4）连接到接插件的信号端是否按选用规范要求串电阻，以抑制过冲、过流，保护器件。 5 AD管脚：
保证AD输入端口电平不超过芯片资料的限制范围：+3.3V；外围调理电路满足芯片资料要求。 如输入滤波电容的匹配性，通道间的耦合等。 6通讯口电路（CAN）：
通讯端口不宜直接引出到外接端口上，要加合适的驱动。详见CAN测试。 7 上下电时序
对于24系列，DSP的内核和IO都是3.3V电源，所以对时序上没有特殊要求,满足上电复位时序即可。对于280X系列的DSP，上电顺序要求不十分严格。对于281X系列的DSP：由于281X系列DSP的内核是1.8V电源，IO是3.3V电源，所以对时序有特殊要求，必须遵循下面的时序，否则可能出现电路的闩锁。
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时序电路如下：
测试方法：
详见测试说明。 判定标准：
符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例：
案例1：电源上电不同步降低系统可靠性 【问题描述】
在F3S241DU1单板开发过程中，发现上电瞬间输出继电器乱响，PWM输出信号直通，在工装上尤为突出，降低了系统的可靠性。 【问题分析】
F3S241DU1单板PWM输出信号和继电器输出控制信号分别从244输出，如下图所示：
20246811131517RS11910C4220pU3VCC1A11A21A31A42A12A22A32A41G2GGND74ACT2441Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4181614129753SHORTRP-R0P-R1P-R2SPISIMOSPISTESPICLK165SH/LTDRIVE2024681113151711910C4120pU2VCC1A11A21A31A42A12A22A32A41G2GGND74ACT2441Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4181614129753PU+PU-PV+PV-PW+PW-DRIVEBRAKE
12
F3S241DU1单板上有5V供电的器件和3.3V供电的器件，“RS”和“TDRIVE”是由3.3V供电的IC输出的信号，而244的电源是5V，244的输入信号是由3.3V供电的DSP发出的信号。上电初始，5V电源先建立，3.3V电源后建立，会出现异常的现象，6路PWM信号和继电器输出信号全有效，因此会出现继电器乱响和PWM直通现象。
当单板工作于整机上时，由于出现的PWM直通时间小于功率模块的开通时间，并且开关电源上电基本同步，所以没有出现模块损坏现象，但是在工装上，由于开关电源上电不同步，会出现较长时间的PWM直通和继电器动作。同时，如果3.3V短路，PWM信号一定直通，会直接导致功率模块损坏。
【解决措施】
在借鉴类似单板经验的基础上，优化电路，改成由5V电源供电的IC输出“RS”和“TDRIVE”信
GNDGND21第 32 页
文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 33 页 共 74 页
号，即便是3.3V电源晚于5V电源建立，或者3.3V电源短路，也可以保证PWM信号全部关断，及继电器信号全部无效。电路优化后，问题得到解决。
对于多电源工作的单板或系统，要仔细考虑各电源的建立顺序，信号的初始状态处理，确保系统安全可靠，不影响系统的正常工作。
返回目录 7.2.17.3 MPC852基本电路
测试说明： 1电源要求：
1）每个VCC/GND管脚都不能悬空； 2）芯片电源管脚要做去耦处理(0.1uF <15MHz、0.01uF >15MHz，钽电解电容或多层瓷片电容，在PCB上要保证离电源管脚
3）需要多路电源的CPU(外围电路电源及内核电源)，对上电时序有要求，实际情况应满足芯片资料要求。推荐电路如下：
2 晶体电路：
1）振荡频率满足CPU芯片资料要求； 2）电容选取合适，应在(10pF~20pF)； 3 复位电路：
1)当WatchDog有效时，应该对整块板子进行复位处理；
2)上电时必须给出一个复位有效信号，对于复位电路芯片是三态的，当WDI悬空时，WDO无有效信号输出，那么有的CPU在软件未运行初试化前，其端口可能是高阻的，那么上电时可能无法得到有效复位信号，对于这样的电路组合，要求WDI有上拉或下拉电阻； 3）建议使用专用的复位芯片，不推荐使用内部watchdog。 4 IO管脚：
1)所有未用输入管脚都已做上拉、下拉处理，保证有确定的状态；
2)输出管脚驱动能力，不应超过芯片资料要求，IO输出管脚增加驱动电路，降低CPU功耗； 3) 为提高系统的抗干扰能力，输入端口应加阻容滤波电路；
4)连接到接插件的信号端已按选用规范要求串电阻，以抑制过冲、过流，保护器件。 5 通讯口电路（232端口）： 1)232端口满足功能要求；
2)RS232电路输出，其调试串口若不上下拉加强抗扰性，在启动时可能由于干扰而导致进入调试模式，启动失败。如果是调试串口，必须上下拉，以增强抗扰性； 3)通讯端口不宜直接引出到外接端口上，要有合适的驱动。 测试方法：
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详见测试说明。
判定标准：
符合测试说明合格，否则不合格。
参考案例： 无
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7.2.17.4 ARM基本电路
测试说明：
ARM7 STR71X系列最小系统包括电源、复位、时钟、IO、通讯等电路 1 电源管理模块：
1）每个VCC/GND管脚都不能悬空；
2）芯片电源管脚要做去耦处理(0.1uF <15MHz、0.01uF >15MHz，钽电解电容或多层瓷片电容，在PCB上要保证离电源管脚近)； 2 时钟电路模块：
1）振荡频率满足CPU芯片资料要求，主时钟系统最高工作频率为50MHz，最低工作频率为4 MHz ； 2）使用外部晶体时，石英晶体选用电容值取 20pF ±10pF； 3 复位电路模块：
1）对于ARM7 STR71X系列复位信号有效宽度：要求脉冲宽度不小于200ms(芯片要求2048CLOCK CYCLES，但考虑与外围电路复位的一致性，推荐200ms)； 2）对于ARM9(AT91RM92000)冷复位与热复位时间特性不同。
在上电复位（即冷复位）过程中，复位时间与晶振有很大关系，必须满足晶振达到稳定状态，见图1；32KHZ晶振的特性见图2：
图1 冷复位时间与晶振启动的关系
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图2 32KHZ晶振特性
对于热复位（即运行过程中复位）没有特别的要求，符合通常的复位时间（160~280ms）即可。
在IDU的实际应用中，CPU板用的是32KHZ晶振，根据其特性要求看门狗电路的冷复位时间不小于900 ms。下面是上电过程中测得的复位脚/NRST的波形：
3）复位信号电平：满足CPU芯片要求，若无要求，按复位信号低电平小于0.4V，高电平大于Vcc-1.5V，低电平毛刺≤900mV，高电平毛刺≤1.5V；
4）复位信号驱动测试：复位芯片RESET信号经过驱动门、阻容电路进行了延时和电平转换处理，使用示波器查看在上电时各信号的时序处理正确，确认电路中由于阻容元件惯性以及门电路的不确定性造成的上电意外电平；
5）上下电时必须给出一个复位有效信号。 4 BOOT模式
检查BOOT模式信号BOOTEN、BOOT0和BOOT1的高低电平，其跳线是否符合上表要求。 IO引脚
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IO电平要求如上表；
所有未用输入管脚都已做上拉、下拉处理，保证有确定的状态； 输出端口应加上拉，以提高系统的抗干扰能力；
输入端口应加阻容滤波电路，以提高系统的抗干扰能力； 输出端口有容性负载时，不应大于芯片资料的相关参数要求
连接到接插件的信号端是否按选用规范要求串电阻，以抑制过冲、过流，保护器件。 5 AD模块
检查AD输入端口电平及外围调理电路满足上表要求。 6 JTAG电路
JTAG电路应符合设计规范和芯片资料要求。 典型接线电路如下图：
测试方法：
审查电路原理图是否与测试说明一致。
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判定标准：
符合测试说明合格，否则不合格。
参考案例： 无
7.2.18 继电器电路
测试说明：
继电器电路是一种电子控制器件，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，故在电路中起着起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。测试重点考察以下几点：
1）线圈驱动电流能力；
2）线圈的电源电压、吸合电压、释放电压； 3）触点的容量（输出电压、电流、功率）、触点最小工作电流、触点冲击电流；注意不同性质负载其降额要求不同；mA级电流应用场合宜选用小信号继电器； 4）继电器周围环境温度（或继电器的工作温度）；
5）继电器保护：继电器线圈中建议加续流二极管；对于大功率应用场合，为了保护继电器触点，建议加装灭弧电路。 测试方法：
1） 继电器线圈驱动电流
a） 如果是使用功率驱动芯片的话，审查功率驱动芯片输出电流大于继电器额定电流。 b） 如果是使用三极管驱动，必须保证驱动管处于开关状态：
1）查看资料晶体管输出电流大于继电器的额定工作电流；
2）开状态下，三极管的基极电流 Ibmin>3*（Imax/βmin）（Ibmin：三极管开状下计算的基极电流；Imax：因器件参数的离散性导致的最大的集电极电流，例如继电器线圈等效电阻为最小值、线圈工作电压为最大值的情况）；
3）开状态下，测试三极管Vce的电压小于三极管的饱和压降Vce（sat）； 4）关状态下，测试三极管VBE电压，应VBE a） 动作电压要满足90％～110%额定工作电压，对于开机启动是短时间的，允许开机启动线圈电 压为135％倍的额定线圈电压。 b） 继电器的释放电压小于规定的释放电压。 3） 触点的容量 a） 查看继电器的容量（输出电压、电流、功率）、触点最小工作电流、触点的冲击电流（器件资 料为准，若器件资料没有规定，建议以4*额定电流）均需满足实际要求。电源监控中大部分继电器是用作干结点输出，供用户使用，只须满足规格书的要求即可。 b） 对于单板中继电器触点接有电路的情况，其不同性质负载，其触点切换电流降额不同（如果厂 家手册注明了感性或容性负载电流值，则以厂家数据为准）；触点连续工作电流不考虑降额。 1)纯阻性负载：Ii< 90%*Imax（Ii :触点切换电流，Imax：最大切换电流）； 2)感性负载/容性负载：Ii<50%* Imax； c）不能将触点并联以增加电流容量,不宜将多个继电器线圈直接并联。 d）实际的负载必须大于继电器允许的最小负载；mA级电流应用场合宜选用小信号继电器。 第 37 页 返回目录 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 38 页 共 74 页 4）继电器周围环境温度（或继电器的工作温度） a）室温下使用红外测温仪，继电器动作时其值满足降额要求，满足TAM减5度（TAM：继电器允许的最高工作温度（或允许的最高环境温度），电源监控中大部分继电器是用作干结点输出，供用户使用，只须满足规格书的最高工作温度，预留5度以上即可。 5）继电器保护 a) 继电器线圈两端需加续流二极管，其续流二极管的应力满足降额要求（90%额定击穿电压VRRM， 85%相应壳温下的最大平均电流IFAV(TAU)）。 b） 对于大功率应用场合，需要考虑继电器触点保护，建议加装灭弧电路 1）对于容性负载，建议在触点与负载之间串联一个瞬态抑制电阻，可减少通过触点的瞬态电流。 2）对于感性负载，建议是在负载两端并联一个反向保护二极管。 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 案例1 变频器中继电器电器续流二极管损坏问题分析 案例2 SAC9000C1均流信号测试不过失效分析 【现象描述】外协单板测试第41步LS(均流)电压测试不过,要求范围为:3.4000V-3.000V,实测值为:0.0001V 【原因分析】 工作原理：测试到第41步LS(均流)电压时，工装给定的47.5V的电压经过R203、R212、R218分压，给C108充电，当C108的电压超过稳压管D65的标称电压12V时，将击穿D65以驱动Q23，VCC2就可通过继电器线圈、Q28、R222和R222A形成回路，使继电器动作，最终将U9第7脚的模块均流信号送到均流母线。 进一步查找原因：第41步时测试了K2第3脚的电压，大小为3.21V。很显然失效单板是继电器没有动作，U9第7PIN输出的电压连不到均流母线；同时继电器K2线圈两端的压降仅为7.9V-8.7V之间，而继电器承认书要求的动作电压是9V，因此可以看出继电器线圈的电压处在一个临界值，继电器有可能动作，也有可能不动作， 从继电器的参数：标称工作电压为12V，线圈阻抗为1028欧，动作电压为9V，释放电压为 第 38 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 39 页 共 74 页 1.2V可知，继电器动作时，流过线圈的流应该为12V/1028欧，大约有11.67mA；因此此时 电阻R222两端的电压就有约2.5V；Q28导通时，Vbe的压降为0.7V；稳压管的最大值为 12.7V，因此在R218上的分压应该为15.9V，按公司规范，还应该加20%的裕量，因此，此 处的电压应该设计在19V左右。而工装给定的47.5V的电压在R218上的分压是15.833V（R203、R212、R218均为13K的电阻），实际测试到的电压比这还要低，仅为为14.58V，且原来正常的单板这个电压也只有15.0V。很显然这是一个设计问题,设计裕量不足。 电路设计问题，R218分压太低、裕量不足，不足以驱动Q28。 【解决措施】总的指导思想是想办法提高R218上的电压;，将R218替换成24K的电阻。 附：继电器电路介绍 返回目录 7.2.19 交流电压采样电路 测试说明： 在空调产品当中，需要采样交流电压，同时必须隔离，为了保证能够在谐波输入的情况下能够保证采样的正确性，通常采用电压转化为电流的电路，如下图： 由于这个电路直接加入交流电，这种情况下，对于器件的选择需要特别注意。 1） 限流电阻，由于一般情况下，电阻的耐压为150V，考虑降额使用，需要采用多个电阻串连（根据电阻的降额规范以及输入交流电压的上限决定），同时保证多个电阻的参数是一致的，否则可能会导致电阻过压而导致电阻损坏或者参数漂移而导致采样精度不准。 2） 限流电阻的参数限定需要结合电压互感器的参数进行选择，一般电压互感器额定的工作电流，电路审查的时候，需要计算电阻的取值能够保证电压互感器可靠工作。 3） 电流专电压电路参数的检查，电流检测电阻的取值需要保证在最高电压下不会超出运放大器的工作电压，并留有足够的裕量，以防出现由于电压超出范围而导致信号输出削顶，影响采样精度的问题。 测试方法： 原理审查以及参数计算满足测试说明，如果必要，测试不同输入电压下，输出电压的波形进行确认。 判定标准： 第 39 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 40 页 共 74 页 符合测试说明为合格，否则不合格。 7.3 信号测量 7.3.1 基准电路 测试说明： 电压基准源分为并联型和串联稳压型。并联型基准主要是利用半导体结的正负温度特性，通过设计一定的间隙电压下，其温度系数最小。一般的间隙电压有2.5V, 1.24V，1.225V等。2.5V我司主要推荐使用39110268 AZ431&HA17431H 2.5V-1%-SOT-23。1.24V 主要使用39110272 AZ431L&LMV431 1.24V-0.5%-SOT-23。1.225V主要采用 39110217 LM4041&TS4041 1.225-0.5%-SOT-23。 串联稳压型，其结构同电压调整器类似，其内部一般也需要一个基准源，外部有高精度的反馈网络。由于一般要采用特殊的工艺，制程较复杂，价格较贵。此基准能做到高精度，低温度系数。主要用于高精度和低温漂的场合。串联型基准主要采用2.5V，2.048V基准。SOT-23封装是以后主要封装，3~5年内基本不会淘汰。我司推荐ADR380&MAX6021 2.5V(2.048V)-0.24%-SOT-23-25ppm/C Max 基准电路典型电路如下： 电压基准在不同的单板中应用的要求不同，有些单板（如SCU），迫于成本的压力，有电压基准软件校准功能，可以使用精度较低的芯片。 1）基准电压应根据模拟量测量精度要求调节其允许误差范围，同时应该参考基准源的精度。没有特别说明，直流电压基准输出误差小于1％处理。对于有软件校准电压基准功能的电路，电压基准输出误差可适当放宽，控制在5％以内。 2）基准电压应稳定。用示波器测量电压基准输出波形，不应该出现低频振荡现象。 3）基准电压应具有一定程度的抗扰性，否则会由于外部干扰引起基准变化，在整个工作电压范围内，输出误差小于1％。 测试方法： 1. 在额定输入电压使用万用表测试基准电压输出点的电压，判断其是否在误差允许范围内。 第 40 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 41 页 共 74 页 2. 单板要求的工作电压范围内变化，使用示波器测试基准电压输出是否存在低频振荡现象。下图为低频振荡的波形。 3. 在单板要求的工作电压范围内变化，测试基准输出电压。 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 案例1 比较基准电压不准问题 在EV2000-220KW变频器初样功能板调测时发现3.15V过流比较基准输出严重偏离设计值且正负不对称。 在应用中，3.15V基准是由TL431加运放形成的，其电路原理图如下： 15VR320KC30.1uR15.11KR220K238U1TL431R510K-15V1U2ATL08215VC20.1uR620K65-VrefR810KR45.11KC4R70.1u20K414-6C10.1u 在初样设计时，上图中的运放U2为LM358，该器件对电源纹波的抑制能力较差。上图中，±15V电源由开关频率约为40kHz的单端反激型电源提供，其中+15V为主反馈绕组，-15V为最简单的二极管加电容形成整流滤波得到。这样电源的-15V纹波较大，对电源纹波抑制能力差的运放会使其输出有较大的纹波。而过流比较基准电压要求精度高，此处用LM358输出作基准便不能满足要求了。为了确定是否-15V电压纹波引起运放输入偏离设计值，特此对-15V电源作了处理：断开反激电源的-15V整流二极管，外用直流稳压电源对单板施加-15V电源，结果LM358的输出很稳定。说明LM358输出的纹波和正负基准的不称性是由-15V的纹波电压引起。 不改变电路结构，把LM358更换为电源纹波抑制能力强的运放TL082后，电路满足设计要求，如上图所示。对电源纹波电压较大和要求运放输出精度较高的场合，选用对电源纹波抑制能力强且频率响应快的运放。 案例1 基准震荡问题 【问题描述】 GND第 41 页 8+8-+7U2BTL082+Vref文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 42 页 共 74 页 基准电源部分中输出的电压bref,vref和iref的纹波电压过大,没有满足单板测试规范<1%的指标,其中BREF波形严重变形.具体波形如下： 【原因分析】基准源的容性负载问题，容易引起震荡。在器件资料中描述了带容性负责 定性边界条件。如下所示：在A，B线以下的区域都 是易震荡的区域。 的稳 【解决措施】431基准电路的输出端加了0。1UF的电容C239,该电容引起了基准。通过把0.1uf滤波 电容去掉，降低了电容的取值，现在为0.01uf，使其远离震荡的边界上。 返回目录 7.3.2 看门狗电路 测试说明： 电路原理详见电路原理图审查部分。本测试项主要是看门狗的关键信号测量。 1) /RESET信号的宽度应该满足单板所有器件复位的要求，如果没有特别说明，该复位脉冲宽度在 160~280ms 之间。在电源电压小于1.25V 或 /MR 电平由低到高 时，其 /RESET 会输出约 200 ms 的 复位脉冲，该复位脉冲宽度在 160~280ms 之间。 2) 喂狗信号WDI 的输入应在 1.00~2.25s 之间，在最小间隔1.00s 内必须有电平输入变换，否则会引起输出复位脉冲。 喂狗脉冲最小宽度为50纳秒，输入低电平小于0.8V，输入高电平大于3.5V，输入电流为50uA（最大150uA）；喂狗信号与软件功能相关，如果测试时代码未完成，可以不测。 3）复位信号的波形，复位脉冲的宽度应保证所有的有复位端的芯片都能可靠复位；低电平小于0.4，高电平大于Vcc-1.5；复位信号的低电平毛刺≤900mV，高电平毛刺≤1.5V。例如下图为SCU单板测试时的波形， 测试方法： 1. 测试上电复位信号； 2.对系统的数据地址总线进行人为干扰，如用铁片干扰单板地址/数据线，使地址/数据线瞬间短路，造成程序跑飞，致使看门狗电路产生复位信号；用示波器捕捉产生的复位信号，分析复位信号的质量；也可以手动修改软件不给看门狗喂狗，导致看门狗自复位，此时查看复位信号的质量。 3. 如单板具有手动复位开关，使用手动复位开关测试手动复位时电路产生的复位信号； 第 42 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 43 页 共 74 页 4. 对于有后台复位功能的单板，通过后台下复位命令，测试后台复位功能； 5. 测试波形如下图所示。 序端口 号 高电平为4.68V，低电平0.15V，高电平毛刺小于1 /RST 1.5V，低电平毛刺小于0.9V。脉冲宽度为196ms。 符合要求 判定标准： 符合测试说明，合格；否则，不合格。 参考案例： 案例1 看门狗定时不当的问题 SDA中试测试时发现有一块板在执行“取校验和”命令时会热启动，而其他板则能正常执行。SDA采用ADM705看门狗芯片，它的看门狗定时时间典型值是1.6秒，但最小值为低至1.0秒，最大值高至2.25秒。 波 形 备注 检查此块SDA上的ADM705的看门狗定时时间是1.1秒，正好接近下限值。而“取校验和”命令的执行时间为1.18秒左右。执行此命令的时间已经超过了看门狗的定时时间，看门狗超时复位了。 由于此命令是开发人员的调试命令，很少使用，而开发板的看门狗芯片定时时间又正好都在1.5～1.7秒内，所以问题直到中试阶段小批量试制时才暴露出来。在“取校验和”命令里增加一条喂狗命令。并重新测试了所有程序的喂狗频率，保证喂狗间隔时间在0.8秒以内。 返回目录 7.3.3 时钟电路 测试说明： 时钟电路为CPU、通信电路、串行移位、日历芯片等提供时钟信号，保持或保证电路的正常 第 43 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 44 页 共 74 页 工作。时钟晶体频率、起振时间、电容选取，符合芯片资料要求。由于使用内部振荡器时，与外接晶体和电容构成的谐振电路，XTAL1 是内部反相器的输入，XTAL2 是内部反相器的输出，因此测试时应该测试 XTAL2 端的波形。如图所示： 测试注意点： 1．对于CPU时钟电路，仅测试其频率是否与设计一致， 2. 对于通讯用时钟电路，测试通讯用时钟的CLK和 地 引脚之间的波形。 1）信号频率应该满足要求； 2）波形质量要求如下， 高过冲 低过冲 ≤1.0V 低电平毛刺 高电平毛刺 ≤1.0V ≤1.5V 时钟信号 ≤1.5V 3.对于边沿触发的电路，应该测试其上升沿和下降沿的时间，是否满足电路要求。详见案例1。 4．如果时钟电路由分离元件或其它IC 构成，还应测试其时钟偏移，即频率误差，防止竞争冒险； 测试方法： 测试时钟信号的频率，波形质量是否满足测试说明。 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 案例1： 时钟电路输出端的滤波电路 R6330K514069U2C6R7100K914069U2D8C210UF914069U2D8CPR26CLKC18CP “B1M61C1电路原理图”对所提交样板进行了修改——在时钟电路（如下图所示）的输出端CP加上了R26和C18。之后的实验中，发现在控制母排过压和欠压时，5个继电器总是同时动作，完全不符合该电路板所设计的功能要求。（注：5个继电器正确的动作逻辑应为——依次动作。） 在查阅了器件资料，并对B1M61C1板的原理图进行分析后，原因定位如下： 在B1M61C1板上，时钟电路的输出端CP，连接在双向移位寄存器74HC194的时钟端CLK，作为74HC194工作的时钟信号，并且74HC194是在时钟信号的上升沿进行移位操作的。 资料显示，双向移位寄存器74HC194正常工作时，其时钟信号的上升时间要求为400nS。但实验中发现：在降压硅链控制板时钟电路输出端CP加上R26和C18后，其输出波形的上升沿明显变缓，上升时间也由原来的略小于400nS，增大到接近2000nS。 所以，当74HC194在时钟的上升沿进行移位操作时，因时钟信号CLK上升沿明显变缓（原上升沿宽度的5倍以上），则在同一个上升沿内所移的位数将大大增加，从而造成多个继电器同时动作，导致B1M61C1整个电路工作失效。 返回目录 7.3.4 ID电路 测试说明： ID 信号即为单板的板位信号，一般用来作通讯地址译码选择、单板类型选择、波特率选择、硬件电路的控制等，典型ID信号在母板上悬空或接GND，所以在单板上需作处理， 第 44 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 45 页 共 74 页 ID典型电路 测试方法： 1 示波器探头的信号端接触在 IDout 端，探头地接触在该信号的地线上，观察其波形，当 PCB 布线比较长时，同时测试下一级芯片的输入端。该信号不能有毛刺，电平要满足要求，否则不合格； 2.在拨码开关处于ON / OFF 时分别测试 IDout 的波形，观测是否有毛刺等现象； 3.连续开关单板的电源，并测试IDout 的输出电平是否有被钳位的现象。 判定标准： 1．拨码开关闭合时，VIDout <0.8V，保证输入低电平有效，否则不合格，为严重问题； 2．关于信号波形，低电平电平纹波或毛刺应满足：－120～50mV，否则不合格，为严重问题； 3.开关单板的电源输入5次，IDout 的输出电平不能有被钳位的现象，否则不合格，为严重问题。 参考案例： 无 返回目录 7.3.5 分压电路 测试说明： 分压电路是采样电路的一个基本电路，如模拟量直流电压的采样，由于远大于电源电压或 A/D 芯片的工作电压，因此需要分压电路，将较高的被测电压按线性分压后，送入 A/D 芯片，进行 A/D 转换，从而完成被测量的采样。 电路分压比、输出电压精度需满足设计要求。 测试方法： 1. 在输入电压稳定时，分压电路的输出端电压也应该是稳定的。在输入端输入一个稳定的直流电压（对于交流电路应输入标准正弦波），使用万用表或示波器测量分压电路的输出电压，其幅值也应稳定。 2. 在第1步的基础上，计算其分压比是否满足测量精度的要求。 3. 使输入电压线性变化（线性上升或下降），测量分压电路的输出端电压是否与输入电压同步变化。使用双通道示波器，通道1测试输入电压，通道2 测试分压电路输出端，时间轴分度设置一致，电压轴按照电路设计的分压比进行设置，示波器上看到的二者变化趋势应一致，调节两个通道的波形，二者应能够重合，否则说明分压电路有一定误差，应分析原因。 4. 对于交流电路，还应该改变交流频率进行测试。保持输入电压幅值恒定，在频率允许范围内变化频率，输入端的波形与分压电路输出端的波形应一致，不能有相位差，否则说明分压电路的滤波存在超前或滞后。 第 45 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 46 页 共 74 页 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.6 IIC电路 测试说明： IIC通讯线一般由3根信号线组成，SCL, SDA和WP。WP为写保护控制位。SCL，SDA电平时序（在At91RM9200中对应TWD和TWCK信号）符合芯片资料要求。每次传输以START 状态开始，以STOP状态停止。当时钟线SCL为高电平时，数据线SDA由高电平跳变为低电平定义为“开始”信号；当SCL线为高电平时，SDA线发生低电平到高电平的跳变为“结束”信号（见下图）。 Start Stop 2.上升沿、下降沿、高电平持续时间、低电平，要求如下： 串行数据（100KHz） 串行数据（400KHz） ≤300ns ≤300ns ≤2.0V ≤2.0V ≤1.4V ≤1.4V 上升沿 ≤1000ns 下降沿 ≤1000ns 高过冲 ≤2.0V 低过冲 ≤2.0V 低电平毛刺 ≤1.4V 高电平毛刺 ≤1.4V 3. 串行数据线应串入上拉电阻，以提高系统的抗干扰能力。一般来说100KHz需要10K耦上拉电阻， 400KHz需要2K耦上拉电阻。 测试方法： 使用示波器查看SCL、SDA、WP信号，分析波形质量以及操作时序。 判定标准： 符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例： 返回目录 第 46 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 47 页 共 74 页 7.3.7 有效值电路 测试说明： 交流信号如交流电压、交流电流等需要经过有效值变换电路变换为有效值后，进行交流电压、交流电流的采样。交流信号的有效值变换电路一般采用有效值转换芯片AD637，该芯片将输入的交流电压有效值转换为一个成正比关系的直流电压信号，以便进行A/D 或 V/F 变换。线性度和转换误差应该满足采样电路要求。如果无特别说明，线性度和转换误差不超过1％ 测试方法： 1. 在信号输入端输入标准正弦波，幅值变化在0~4V（有效值），每输入一个幅值稳定的正弦波，在有效值变换电路的输出端测试其输出电压，最后计算其线性度和转换误差。 2. 使输入端接0V，测试输出端的电压，判断 Pin_offst 端的电阻是否有效和满足要求。 3. 在信号输入端施加有效值为1.5Vac的其它频率（45~65Hz）的正弦波信号，测试直流电压输出端 RMSOUT 的电压是否随频率变化。判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.8 平均值电路 测试说明： 为了降成本，在一些低成本产品中，我们采用平均值电路，将交流信号变成直流信号，以便进行A/D 或 V/F 变换。 典型电路如下： 图： 有效值转换电路典型应用 该电路主要分为两个部分，前一部分用于将输入的交流信号阻隔成单方向的放大的信号。 Vin波形如下： 第 47 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 48 页 共 74 页 当输入信号为正时，二极管1导通。计算如下： Vin/R199 ＝ －Vout/（R200＋R197） Vout ＝ －Vin×（R200＋R197）/R199 其中其中R199、R197和R200为15K。 所以Vout ＝ －2Vin。 当输入信号为负时，二极管2导通。Vout ＝ 0 Vout波形如下， 后一部分主要有一个加法器和电容滤波，将输入信号整成接近直流的信号。 加法器计算如下： V1/R198＋V1/R196 ＝ －Vout/R195 其中其中R198、R196和R195为15K。 所以Vout ＝ －（V1＋V2） 所以经过加法器得到的是一个正向的馒头波。再经过电容滤波从而得到一个接近直流的信号，波形如下图。 第 48 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 49 页 共 74 页 该电路关注点： 1. 在单板要求的工作频率范围内，测试测量值是否满足1％的精度。 2. 在单板要求的工作电压范围内，测试测量值是否满足1％的精度。 测试方法： 1. 输入电压不变，在单板要求的工作频率范围内变化输入频率，测试测量值是否满足1％的精度。 2.输入频率不变，在单板要求的工作电压范围内，测试测量值是否满足1％的精度。判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.9 差分放大电路 测试说明： 差动放大器的放大倍数应合适不能造成放大器饱和或超出后续电路的输入范围。 测试方法： 1. 在输入端施加0~100mV的直流电压，测试双通道选择开关的选通信号是否与设计一致；测试双通道选择开关的输出端电压与选通之前的差动电压比较，是否一致； 2.输入最大采集电压，不能造成放大器饱和或超出后续电路的输入范围。 3.输入最小采集电压，不能造成放大器饱和或超出后续电路的输入范围。 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.10 交流频率采样电路 测试说明： 1、电路说明 频率采样首先将被测信号经过互感器变换为低压信号（约1.5Vac，图中没有表示），然后经过一个反相型迟滞比较器变换为方波信号，控制光藕的通断，经光藕隔离和施密特触发器整形， 第 49 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 50 页 共 74 页 最后送到 MPU 或扩展芯片的计数器，进行脉冲计数，从而得到交流信号的频率。 典型电路如图所示： 2R3610K2R371KVCC22R393.3K1R514.7K43PS250174HC1413U3F12VCC2VCC713MF2R3810K2C671000P22U8+-6OP07121ISO60VEEOP07构成的反相型迟滞比较器的特性曲线如下图所示： VoVp48VLVuViVn其回差及翻转电压分别为： 2、测试注意点 UR37VVEER37R36cc2R37VUVR37R36CC2R37VLVR37R36EE1) 反相输入端的滤波电容，该电容不能太大，否则造成积分常数过大而使波形发生畸变，引 起测量偏差增大。但也不能太小，否则起不到应有滤波效果； 2) 回差的大小应合适，图中的电阻2R37、2R36是起回差控制作用的，调整其阻值大小可以调 整回差，可以根据实际情况选择其大小； 3) 光藕上拉电阻，应使原边电流在推荐值附近，否则影响其传输比，使副边不能导通或截止 而发生错误； 4) 单板软件对频率采样的处理，应综合平衡要求的最低采样频率和最大频率来确定采样时间， 否则，易出现较大偏差，如采低频信号（大于30Hz），采样时间可以设定为约100ms。 测试方法： 1. 在输入端 MF 输入幅值为 1.5Vac 但频率变化的标准正弦波信号，测试反相器输出端脉冲电压、周期、上升沿、下降沿等指标，判断是否满足设计要求； 2. 在输入端 MF 输入幅值0~ 3Vac 变化的标准正弦波，测试反相器输出端的脉冲信号指标； 第 50 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 51 页 共 74 页 3. 从输入端施加电平从低到高变化的直流电压，测试其上翻转电压 Vu，然后将输入电压从高到低减小，测试其下翻转电压 VL，计算电路的回差； 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.11 电池熔丝状态检测电路 测试说明： 1基本概念及电路说明 该电路主要用于检测电池熔丝断状态。电池熔丝正常时，熔丝上的压降小于380mV，即输入IN+，IN-间的压差小于380mV，ND1和ND2均不导通，U1B输出由高电平。当电池熔丝故障时，输入IN+，IN-间的压差大于+380mV（或小于-380mV），二极管ND1和ND2导通，导致U1B的V-电压升高大于V+（或V+电压降低小于V-），输出低电平。 V+R7R51K4R91KV+U1B7LM324OUTR111MR3180KIN +R1315KR215K2R4180K+-LM32411100KND1N-DIODEU1A14IN -5ZD11N5221B2.4V6+-11R61KPD1P-DIODER8100KV-R101KV-2、测试注意点 1) 注意通过稳压二极管的电流，应在能稳压的范围内。 2) 注意U1A的放大输出，是否由于输入电压的波动出现异常翻转。 3) 注意U1B构成的迟滞比较器，回差是否满足设计要求。 测试方法： 1. 在差动输入端施加400mV的电压，U1B的输出端应输出高电平；差动输入端施加0V电压，U1B输出端应输出低电平； 第 51 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 52 页 共 74 页 2. 从低到高调节差动输入端的电压，测试并记录U1B输出端电压由低电平变为高电平时的输入电压值；然后从高到低调节差动输入端的电压，测试并记录U1B 输出端电压由高电平变为低电平时的输入电压值，最后计算告警回差； 3. 在输入端施加高压（如53.5V），测试并记录该电路的输出是否正确； 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 案例1：小信号放大需注意运放失调电压对电路精度的影响 小信号放大时（例如输出电流取样信号放大电路），必须考虑放大过程带来的精度误差，否则会带来电流放大电路不准的怪问题。 某监控板通过系统背板上的分流器取样系统输出电流，并将该电流取样信号放大。由于客户规格指定了2种放大倍数可切换，因此需要通过程序控制放大倍数。该放大电路中，在反馈回路之一串连了一个贴装的小MOS管，通过程序控制MOS管的开通/截止，实现2种放大倍数的切换。运放采用LM358A。 Q31123R810ohm33111R55180K22R87430ohmD6.VCC1R31180KC32211R94R8020ohm500ohmR88430ohmGNDR92910ohm121Isns+R331k21..22U34-.+R45150kOP1R212K2221 调试过程如下：在系统输出电流满载时，通过分流器测量系统输出电流，然后调整放大电路的电位器，直到放大电路输出信号等于按照预期放大倍数计算值。此时，认为放大电路的放大倍数就是设计所预期的放大倍数。 自测过程发现：当程序控制MOS管导通后，调整好放大倍数。然后关断MOS管，切换放大倍数。测试发现放大电路此时的输出信号与预期值差别较大。调试次序反过来亦然。 最初问题定位为运放的线性度不好，但更换运放后无任何改善。 实际上，这个问题是设计之初没有考虑到运放的失调电压造成的。小信号放大的场合，运放的失调电压不可忽略。常见运放的失调电压列表如下： 第 52 页 2文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 53 页 共 74 页 25℃ Vio H/L typical LM358 7.0mV Max 9.0mV Max 3.0mV LM358A 3.0mV Max 5.0mV Max 2.0mV LM2904 7.0mV Max 10mV Max 3.0mV OP07 0.2mV Max 0.03mV MC33172 5.0mV 2.0mV 在这块监控板上，电流信号本身只有23mV左右。由于LM358A常温下的失调电压可能达到±3mV，因此就导致了在这个放大电路中所表现出来的“按下葫芦浮起瓢”的跷跷板现象。 通常可以通过一个额外的电位器，从VCC和VEE之间引入一个直流电平来补偿运放的输入失调电压。但是最简洁的解决措施，就是改用低失调电压的运放。从上表中可以看到，OP07的失调电压典型值只有0.03mV，最大失调电压0.2mV。在该电路中，OP07不需要任何外加的补偿就可以满足精度要求。 返回目录 7.3.12 压频转换电路 测试说明： 1.测试压频转换的输出端的输出频率与输入电压，应满足其线性变化。 2.输出脉冲信号的高电平毛刺≤1.5V，低电平毛刺≤900mV 测试方法： 1. 从输入端施加标准的直流电压信号如0~5.0V，测试压频转换的输出端的输出频率，应满足其线性变化。 2. 输出脉冲信号的高电平毛刺≤1.5V，低电平毛刺≤900mV 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 案例1：AD7740采集电路脉冲跳变 【问题描述】 EAC-2产品开发中，采用AD7740为主芯片设计了V/F电路实现对模拟量的采集测量，该种电路在监控以及一次电源的以往产品中均有应用。单板硬件自测阶段，采集3V基准源，利用示波器TDS220观察AD7740输出波形，发现其频率不停跳变，时为74.85KHz，时为149.7KHz。 【问题分析】 AD7740相关的V/F变换电路如下图所示： AVCCU305VFCLK248VINFOUT71R4818KAVCCR451KC930.1uQ13C9422pFA..YVCCR4710KR48330U33U15R494.7KAVCCCLKINCLKOUTREFINBUFAD7740 第 53 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 54 页 共 74 页 图中AD7740的输入时钟信号VFCLK为149.7KHz，占空比为40%。 而AD7740输入信号电压VIN为3V，纹波幅值为40mV，参考电压REFIN为5V，纹波幅值为60mV，两者纹波频率基本相同。 根据AD7740的转换公式，输出 FOUT的频率如下式 fout=fin*(80%*VIN/REFIN+10%) （式1） 由此可得，FOUT的频率应为86.826KHz。 首先观察AD7740的输入时钟信号VFCLK，其频率稳定度较高，占空比也同样稳定，波形如下图所示，由此可以判断，问题不是在出在AD7740的时钟源上。 随后观察VIN和REFIN，前者纹波幅值为40mV，后者纹波幅值为60mV，且纹波波形基本一致，按照上面的式子计算，对于fout不存在如此大的影响。 至此，AD7740输出脉冲频率的几个影响因素——fin、VIN以及REFIN均已被排除，问题看来是出在AD7740的内部。 经过与物品部讨论以及重新仔细阅读AD7740的器件资料，发现AD7740的V/F变换方式为利用开关电容对输入模拟信号进行取样，随后与参考电压进行运算比较后输出FOUT，这些处理的时钟信号均为VFCLK。 根据这种原理，AD7740的输出信号FOUT是从VFCLK的脉冲序列中取出相应的脉冲，而只有当输入信号满足下式 VIN＝REFIN*(1/N-0.1)/0.8 （其中N为整数，1/N>0.1） （式2） 而当VIN的取值不满足式2时，FOUT的输出频率不再保持恒定，而是在其平均值上下的两个取值上跳变，每个频率出现的时间长短则与VIN有关，FOUT的平均值满足式1。 因此，AD7740的输出脉冲其实并没有丢失，就采集3V信号而言，FOUT的频率fout=fin*(80%*VIN/REFIN+10%)=0.58fin，也就是说，当VFCLK输入了100个脉冲时，相应的FOUT输出58个脉冲，当用示波器观察时，就会表现为fout时而为0.5fin，时而为fin，这种现象实际是由于AD7740的工作方式所决定的，并不是异常现象。 从这个结论上可以看出，采集时间长短将会对精度有很大影响，而对于监控产品而言，通常精度要求为0.5%，则其对应最少采集时间为tmin=(1/0.5%)/0.1fin，由此可见，就我们的应用情况而言，tmin至少应为13.4mS，考虑到输入时钟信号VFCLK的变化以及通道采集电路参数的差异后， tmin最好不小于80mS，我们目前设置的采集时间为100mS。 返回目录 7.3.13 光耦固态继电器 测试说明： 光耦固态继电器，固态继电器的典型电路如下： 第 54 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 55 页 共 74 页 对信号测试项而言，需关注： 1）固态继电器的关断电压为0.5V。 以上图为例，要求关断时，VA_EN的输入电平最小值大于4.5V。 2）用于采样通道切换应用时，需要关注开通和关断时间的影响，在软件中进行延时必须大于1ms。 测试方法： 参见测试说明。 判定标准： 符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.14 光藕电路 测试说明： 光藕隔离后的信号，应该满足下一级电路的输入要求。防止由于误触发引起误告警指示等，建议加施密特触发器整形；如果没有特别说明，高过冲≤2.0V，低过冲≤2.0V；高电平毛刺≤1.4V，低电平毛刺≤1.4V。对下一级电路的输入为边沿触发的，如果没有特别说明，上升沿时间≤100ns，下升沿时间≤100ns。 测试方法： 测量光藕输出波形的高低电平，过冲和上升下降沿。 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.15 RS485/422电路 测试说明： 数据信号采用差分传输方式，它使用一对双绞线，将其定义为A、B。在RS485中还有一个“使能”端，“使能”端是用于控制发送驱动器和传输线的切断和传输，当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态。 第 55 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 56 页 共 74 页 接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。 485电路正常通信时的波形，要求：上升沿时间,下升沿时间详见RS232电路测试；高过冲≤2.0V，低过冲≤2.0V；高电平毛刺≤1.4V，低电平毛刺≤1.4V。测试方法： 用示波器测量通讯波形是否满足测试说明。 判定标准： 符合测试说明合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.16 RS232电路 测试说明： RS232 是在电源监控中常用的一种通讯方式，且使用方便，能够直接与计算机进行连接。 RS232的输出为负逻辑，输出高电平为-5V~-15V、低电平为 +5V~+15V ；接收的高电平为 -3V~ -15V、低电平为 +3V~+15V 。EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定： 在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V ，在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： 信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V ；信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15V。 测试注意点： 1）电平要求：RS232的输出为负逻辑，输出高电平为-5V~-15V、低电平为 +5V~+15V ；接收的高电平为 -3V~ -15V、低电平为 +3V~+15V 。 2）RS232波形要求： 高过冲≤2.0V，低过冲≤2.0V；高电平毛刺≤1.4V，低电平毛刺≤1.4V。 由于RS232协议处理芯片在每位进行3点采样， 因此规定上升沿tr和下降沿tf应该小于最高波特率下周期的1/8。 以最高波特率为19200bps为例，位周 期T＝ 52us，因此上升沿tr和下降沿tf应该小于6.5us 测试方法： 从CPU 的数据发送管脚发出数据流，测试外部总线上的发送波形，判断信号质量是否满足要求。 判定标准： 满足测试说明，合格。否则，不合格。 参考案例： 第 56 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 57 页 共 74 页 无 返回目录 7.3.17 CAN电路 测试说明： 测试关注点如下： 1）总线差分信号上升、下降沿, 上升沿时间Tplh < 4us，下降沿时间 Tphl < 2 us. CAN数据帧的每一数据位的位周期由若干系统时钟周期（tscl）构成。一个位周期可以分成时间段1（TSEG1）和时间段2（TSEG2）以及同步段SYNCSEG。 应用中出于EMI的考虑，采用了信号斜率控制技术，允许信号上升、下降沿有一定的斜率，上升、下降沿宽度以不影响CAN 总线同步为原则。这就要求上升沿在采样点前一周期达到额定电平，在采样点后一周期开始下降。以SCU与Gloabal 50A模块通讯为例，波特率为125K，TSEG1为4×Tscl，，TSEG2为3×Tscl，每周期采样1次。帧结构如下图， 所以，Tscl ＝ 1 us，上升沿时间Tplh < 4us，下降沿时间 Tphl < 2 us 例如SCU与模块的CAN通讯实际测试波形（光藕副边波形）如下： 第 57 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 58 页 共 74 页 Tr ＝ 2.3us CANTX1 上升沿 要求。 脉宽为8us，满足Tf ＝ 276ns， CANTX2 下降沿 要求。 脉宽为8us，满足 2）波特率应该与设计一致。 3）总线信号过冲、毛刺 5V供电系统，过冲不超过1.5V；3.3V供电系统，过冲不超过1V； 电平纹波或毛刺应满足显性电平不低于：采样点可识别下限＋10％标准高电平； 隐性电平电平纹波或毛刺应满足：－0.5～50mV； 4）总线电平标准 CAN总线有两种状态“隐性”和“显性”。“隐性”由逻辑“1”表示，“显性”由逻辑“0”表示。静态时要求总线保持隐性状态； 显性状态要求任何情况（纹波、毛刺）最低可识别电平（900mV，与选用的收发芯片有关，PCA82C250与SN65HVD230系列可直接采用此值）＋10％标准高电平（注意5V供电系统与3.3V供电系统）； 隐形状态要求总线差分信号－0.5～50mV； 高电平最低为CAN总线1 波形 足要求。 1.59V>0.9V，满 第 58 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 59 页 共 74 页 测试方法： 见测试说明。 判定标准： 满足测试说明，合格；否则，不合格。 参考案例：无 返回目录 7.3.18 CPU电路信号测量 7.3.18.1 MCS51单片机基本电路 测试说明： 1 ALE信号，对于标准的8031，其ALE信号的频率为系统时钟的1/6。ALE的高低电平应符合5VCMOS电平范围；ALE信号低电平毛刺满足≤900mV，高电平毛刺满足≤1.5V； 2中断输入信号的电平应符合5V CMOS电平范围，中断的波形应与软件设计相符； 3 /RD和/WR的高低电平应符合5V CMOS电平范围；信号低电平毛刺满足≤900mV，高电平毛刺满足≤1.5V； 4测量关机前VCC端口的电压，与辅助电源输出端电压比较；不应该滞后100ms，该项目主要是考察电压掉电时间缓慢的影响，是否cpu工作不正常。 测试方法： 1. 测试ALE信号的波形，存储并分析其频率和信号质量。 2. 测试其中断输入波形； 3. 测试其 /RD 和 /WR 信号波形， 判定标准： 符合测试说明，合格；否则，不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.18.2 DSP基本电路 测试说明： 基本DSP TMS320LF240X电路包括复位电路、时钟电路、IO电路、总线、通讯、Jtag电路等，具体要求如下（复位电路和时钟电路测试详见相应测试项）： 1 电源要求： 1）电源电压范围满足芯片工作电压要求；2407A /2406A /2403A /2402A /2407 /2406 /2402的芯片要求电压如下， 2）对于多电源供电单板，要求电源上电同步。详见测试案例1。 第 59 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 60 页 共 74 页 3）测量关机前VCC端口的电压，与辅助电源输出端电压比较；不应该滞后100ms，该项目主要是考察电压掉电时间缓慢的影响，是否cpu工作不正常。 2 IO管脚： 1）对应所有与CPU连接的芯片电平应该匹配，如果有是否满足高低电平的噪声容限要求，要求噪声容限大于器件手册中给出的数值，如果没有以0.4V为准；TMS320LF240X系列DSP的IO电平要求如下： 信号 VIH VIL VOH VOL 说明 输入高电平 输入低电平 输出高电平 输出低电平 最大值 － 0.8 － 0.4 最小值 2 － 2.4 － 单位 V V V V 3 CAN总线详见CAN总线测试。 1)查看数据、地址、控制总线信号波形，应满足外设对信号波形的要求，如无，则按如下要求上升沿≤30ns，下降沿≤30ns；高过冲≤2.0V，低过冲≤2.0V；高电平毛刺≤1.8V，低电平毛刺≤1.8V；总线电平要求同IO电平要求。 2）数据、地址、控制总线若有外围驱动电路，确认驱动电路前后电平，延时对总线操作的影 响。 3)数据、地址、控制总线应考虑驱动能力，测量总线的波形，如果波形满足要求即可； 4)分析总线在上下电时不应该有过载行为，在上下电时，抓取总线的波形，如果波形满足要求即可。 测试方法： 详见测试说明。 判定标准： 符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例： 案例1：电源上电不同步降低系统可靠性 【问题描述】 在F3S241DU1单板开发过程中，发现上电瞬间输出继电器乱响，PWM输出信号直通，在工装上尤为突出，降低了系统的可靠性。 【问题分析】 F3S241DU1单板PWM输出信号和继电器输出控制信号分别从244输出，如下图所示： 第 60 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 61 页 共 74 页 20246811131517RS11910C4220pU3VCC1A11A21A31A42A12A22A32A41G2GGND74ACT2441Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4181614129753SHORTRP-R0P-R1P-R2SPISIMOSPISTESPICLK165SH/LTDRIVE2024681113151711910C4120pU2VCC1A11A21A31A42A12A22A32A41G2GGND74ACT2441Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4181614129753PU+PU-PV+PV-PW+PW-DRIVEBRAKE12 F3S241DU1单板上有5V供电的器件和3.3V供电的器件，“RS”和“TDRIVE”是由3.3V供电的IC输出的信号，而244的电源是5V，244的输入信号是由3.3V供电的DSP发出的信号。上电初始，5V电源先建立，3.3V电源后建立，会出现异常的现象，6路PWM信号和继电器输出信号全有效，因此会出现继电器乱响和PWM直通现象。 当单板工作于整机上时，由于出现的PWM直通时间小于功率模块的开通时间，并且开关电源上电基本同步，所以没有出现模块损坏现象，但是在工装上，由于开关电源上电不同步，会出现较长时间的PWM直通和继电器动作。同时，如果3.3V短路，PWM信号一定直通，会直接导致功率模块损坏。 【解决措施】 在借鉴类似单板经验的基础上，优化电路，改成由5V电源供电的IC输出“RS”和“TDRIVE”信号，即便是3.3V电源晚于5V电源建立，或者3.3V电源短路，也可以保证PWM信号全部关断，及继电器信号全部无效。电路优化后，问题得到解决。 对于多电源工作的单板或系统，要仔细考虑各电源的建立顺序，信号的初始状态处理，确保系统安全可靠，不影响系统的正常工作。 返回目录 GNDGND7.3.18.3 MPC852基本电路 测试说明： 时钟电路和复位电路测试，详见相应测试项目。 1电源要求： 1）电源电压范围满足CPU芯片工作电压要求； 2）测量关机前VCC端口的电压，与辅助电源输出端电压比较；不应该滞后100ms，该项目主要是考察电压掉电时间缓慢的影响，是否cpu工作不正常。 2 IO管脚 1)输出引脚在上下电时刻的状态确定，保证在上下电时刻不会出现误动作，软件初始化不应造成输出引脚的电平变化，即软件初始IO状态为IO上电缺省电平； 4)对应所有与CPU连接的芯片中电平应该匹配。如果有是否满足高低电平的噪声容限要求， 第 61 页 21文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 62 页 共 74 页 要求噪声容限大于器件手册中给出的数值，如果没有以0.4V为准；MPC852I/O电平如下： 信号 VIH VIL VOH VOL 说明 输入高电平 输入低电平 输出高电平 输出低电平 最大值 3.465 0.8 － 0.5 最小值 2.0 GND 2.4 － 单位 V V V V 3 总线操作： 1)数据总线上串入电阻，以抑制过冲、过流，保护器件； 2)查看数据、地址、控制总线信号波形，应满足外设对信号波形的要求，如无，则按如下要求上升沿≤30ns，下降沿≤30ns；高过冲≤2.0V，低过冲≤2.0V；高电平毛刺≤1.8V，低电平毛刺≤1.8V； 3)数据、地址、控制总线应考虑驱动能力，测量总线的波形，如果波形满足要求即可； 4)分析总线在上下电时不应该有过载行为，在上下电时，抓取总线的波形，如果波形满足要求即可。 测试方法： 详见测试说明。 判定标准： 符合测试说明合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.3.18.4 ARM基本电路 测试说明： ARM7 STR71X系列最小系统包括电源、复位、时钟、IO、通讯等电路。复位和时钟测试详见相关项目。 1输入电源应该满足下表要求。 1） 2）测量关机前VCC端口的电压，与辅助电源输出端电压比较；不应该滞后100ms，该项目主要是考察电压掉电时间缓慢的影响，是否cpu工作不正常。 IO电平要求如上表； 第 62 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 63 页 共 74 页 3 AD模块 检查AD输入端口电平及外围调理电路满足上表要求。 测试方法： 详见测试说明。 判定标准： 符合测试说明合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.4 电路计算 7.4.1 TVS电路 测试说明： 对于一些面板上的拨码开关等电路，为了增加抗ESD能力，通常需要串入TVS管。但要注意由于TVS管的漏电流过大，以致上拉电阻上的压降过大，从而造成高电平过低，不能达到CMOS的高电平阈值。 因此在对于上拉电阻的电路，并不是上拉电阻越大越好，但也不能越小越好，电阻太小会导致功耗大。 测试方法： 查看电路和相关TVS的漏电流大小，以及后续电路的电平要求进行计算所选电阻是否符合要求。 判定标准： 符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例： 【问题描述】 第 63 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 64 页 共 74 页 在LAU项目中试第一批验证阶段，M8411BU1 测试30PCS，有2PCS拨码开关状态不正确，而且只有一个位的高电平检测不正确。 【原因分析】 拨码开关接口电路图如图1所示，上拉电阻R1~R7阻值为10k，D4~D11为TVS管（SM6T6V8CA或P6FMBJ6.8CA），U1为74HC244。 图1 拨码开关接口电路图 为了更好地说明问题所在，我们先列出图1中用到的74HC244和TVS（我司器件平台上采用的）的主要参数，如图2、3、4、5所示。 图2 SN74HC244DWR的相关参数 第 64 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 65 页 共 74 页 图3 MM74HC244WMX_NL的相关参数 图4 P6FMBJ6.8CA的相关参数 图5 SM6T6V8CA的相关参数 如图4、5所示，这两个型号器件的最大漏电流可高达1mA。实际检测测试中发现的不良TVS管（RECTRON公司），常温下检测发现漏电流在5V时为130uA，5.8V时为270uA，在高温下漏电流会成倍增加，而ST公司TVS管（样机阶段使用）的实际漏电流很小，均能满足要求。 如图2、3所示，两家公司的74HC244能识别出高电平的最小电压是3.15V。按此电压反算允许如图1所示电路的最大漏电流Id为： Id(53.15)/10000185(uA) (1) 按TVS管资料里所声称的最大漏电流1mA来计算如图1所示电路能正常工作所允许使用的最大上拉电阻Rm为： Rm(53.15)/1031.85(k) (2) 由公式(1)可得出，实际测量的漏电流超过Id，故当拨码开关处于断路状态时，电路产生的高电平已经不能满足74HC244的电平要求，这样CPU读出的拨码开关状态将是不定的。 【解决措施】 由公式(2)可得出，只要选用阻值小于 1.85k的上拉电阻即可解决问题。考虑到我司对电路降额的要求，我们选用1k的上拉电阻。 返回目录 7.4.2 光耦固态继电器 测试说明： 光耦固态继电器，对计算测试项而言，只需关注光耦二极管的工作电流和输出负载电流。固态继电器的典型电路如下： 第 65 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 66 页 共 74 页 器件推荐如下： 图中IF＝（5-1.4）÷470 ＝ 7.6mA，满足要求。 IL＝60÷12K ＝ 5mA，满足要求。 测试方法： 参见测试说明。 判定标准： 符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例： 无 7.4.3 光藕计算 测试说明： 在光藕计算时，需要考虑 1）电路的功能是否能实现； 2）光藕的裕量，在光藕传输比的上下限时，电路功能应该正确。 3）输入电流If和输出电压Ic满足器件要求。 4）满足器件降额要求。 1．HCNR200光藕 下面以HCNR200光藕的参数计算为例，介绍一下光藕电路的计算。电路图如下图所示：第 66 页 返回目录 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 67 页 共 74 页 VCC1U103K/0.25WR97V in1.3MR9912LED-LED+NCNC87R58651K234P1-P1+P2-63511LM358ANU511AM_AC105/50VC550R58720K/RVIfK2423C404103/50VIpd1Ipd2P2+8VCC18HCNR200图中线性光藕器件输入电流传输比: K1 = Ipd1 / If, K2 = Ipd2/If , 电流传输增益: K3 = Ipd2/Ipd1 = K2/K1 为保证光藕的一定裕量，R97值的正确选择可参照以下方式进行。 由外围的设计，Ipd1所要求最大电流为15.7V/1.3MΩ≈12uA 查DATASHEET，光藕K1在25℃下的下限值为0.25％ 温度升高60度至85℃，光藕K1值将衰减0.3％×60＝18％ 按降额规范，在电流传输比的下限保留裕量30％ 本电路可暂不考虑If值对传输比的影响 则对应最大Ipd1值，If的裕量充分值为大于 12uA/0.25%/(1-18%)/(1-30%)≈8.36mA 对应的R97的裕量充分值为小于 (Vcc1-Vfmax)/8.36mA≈(17V-1.95V)/8.36mA≈1.8KΩ 本例中R97的下限值建议从线性光藕的If额定值和R97的功率额定值去考虑。为保证放大电路失控时，线性光藕的If电流满足0.8的降额要求，R97需大于 (注：DATASHEET中If额定值为25mA) （Vcc1-Vfmin)/25mA/0.8=(17V-1.2V)/25mA/0.8=0.79KΩ 对于1/4W的R97电阻，满足功率降额0.8时，R97需大于 （Vcc1-Vfmin)**2/0.25W/0.8＝15.8V×15.8V/0.25W/0.8≈1.248KΩ 综合上面三个数据，选择R97在[1.248KΩ,1.8KΩ]范围内，既能满足充分的裕量，又满足合适的降额。 2．PS2701光藕 第 67 页 -+-15.7vLM358ANU11A14K123+750MVM_+8VC551104/50V 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 68 页 共 74 页 图中光藕为PS2701，资料如下： 1）首先验证R3选取是否合适，然后反推电阻R1，R2是否合适。光藕输出给一3.3V供电的非门。要求高电平时电平大于2.6V，低电平时小于0.4V。 当光藕不导通时，ICEO 最大为100nA，所以光藕不导通时，光藕输出电平为ICEO × R3 ＝ 51mV，满足要求。 2）光藕输出电流IO ＝ （3.3－0.3）÷ R3 ＝ 5.88mA CTR取最大值300％时， IF ＝ IO/300% = 1.96mA 所以(R1＋R2) 小于 （5-1.4）÷ 1.96 ＝ 1.73 kohm CTR取最小值50％的70％（根据降额规范），IF ＝ IO / (50% × 70％) ＝ 16.8mA (R1＋R2)小于 （5-1.4）÷16.8 ＝ 0.214 kohm 但实际实际(R1＋R2)为1.1K，不满足要求。 测试方法： 详见测试说明。 判定标准： 符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例： 返回目录 第 68 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 69 页 共 74 页 7.4.4 差分放大电路计算 测试说明： 对于低成本产品，仪表放大器模块使用公司的CBB电路，其典型电路如下： 如果R4/R6 = R5/R7，则VO ＝ （VI+ - VI-）×（2R2/R1 + 1） 测试方法： 在（VI+ - VI-）最大和最小时，输出不能饱和，也不能超出下一级电路的输入范围。 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 7.4.5 单板电路功耗计算 测试说明： 对如单板，主要是CPU芯片，光藕，DA/AD芯片以及继电器的功耗。 对于CPU芯片，DA/AD芯片以及继电器的功耗，直接查看器件资料。 光耦实际功耗的计算式为： P＝IF×VF＋1/4×ICmax×Vcmax 其中： Icmax：光耦饱和导通时集电极电流 Vcmax：光耦截止时集电极电压 测试方法： 判断单板功耗是否小于输入电源的功率。 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 无 返回目录 第 69 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 70 页 共 74 页 7.5 研究性测试 7.5.1 近场骚扰测试 测试说明： 测试单板在正常工作时，对近场电磁场源的影响应满足判定标准的相关要求。 在标准的EMS或抗干扰测试时，一个干扰电压或干扰电流将通过输入系统、导线等把干扰施加到系统中，进而去判断系统是否被干扰或受到影响。即让整个系统置于磁场环境中，也只能看看系统是否能在这样的环境下工作。实际上一个系统被干扰，通常是由很少一些部件、部位引起的，但在标准的EMS测试中没有采用故障诊断的方式对敏感部件进行测试，也无法确定是对电场还是对磁场敏感。而场干扰敏感部位往往只是系统中很小范围内的某个部件。通过采用特殊的探头(场源组)施加电场或磁场，使得对薄弱点定位成为可能。运用H系列场源组件可以高精确定位电路中的敏感点，而且可以了解到它们的敏感特性(是电场敏感还是磁场敏感)，从而在开发的早期阶段能暴露出设计上的问题。 单板上不同的布局布线、IC器件以及电路的敏感度差异导致了不同的干扰抗扰度。敏感区域的构成主要由布局和布线、几何尺寸以及IC的类型、厂家、工艺所决定的。一个敏感区域往往是只对磁场干扰敏感或只对电场干扰敏感。电场和磁场干扰是由脉冲干扰电流在设备周围的辐射所引起的。干扰脉冲电流进入电子设备的途径主要是通过电感和电容耦合。实际中，磁场和电场往往是同时存在并相互交迭关联的。但针对模块中的干扰敏感点通常很少并且只限制在较小的面积范围内，而且只对磁场或者电场敏感，所以利用磁场源探头和电场源探头进行精确定位是可行的。 探头说明如下： BS02：这个磁场源将产生截面直径大于5厘米的B场束.它主要用于器件和电路模块的测试.由于这个场源的覆盖面较大,所以,产生的脉冲磁场会作用于电路内部模块,集成系统,芯片等区域,对于磁场敏感的不安全部位将被很快定位. BS04 DB：这个磁场源将发出截面直径大于3毫米的B场束.探头顶部形成的小面积磁场束有利于对PCB板进行扫描.这便于排查布线引起的磁场敏感部位.同时对关键布线区,关键器件,以及器件的连接部位等也可以定位(如果他们对磁场敏感) BS05 DB ： 这个磁场探头,将产生十分精细的直径只有1毫米的磁场束.因此便于定位“点”状磁场敏感点.当用它对元件和PCB表面进行扫描时,由于它的相对集中的磁场,很容易进行精确定位到某一根线,或某一个焊点.实际应用时,往往是先用BS02,或BS04进行粗略定位,而后用它进行精确定位. 磁场源探头 电场源探头ES 00： 它是个大面积电场激励源(面积达150CM2),大面积的电场敏感部件通常在这个面积范围以内. 如液晶屏,系统总线等.而这些电场敏感部件对于小范围的电场通常是不敏感的.所以在这种情况下, ES00就显得十分必要了.ES00也经常用于对系统的机箱, 外壳等的测试.看他们是否对电场敏感. 第 70 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 71 页 共 74 页 ES02：利用这个电场源探头的尖顶部位,可用于定位和寻找那些对电场十分敏感的小型单元.(如导电体,晶振,上拉电阻,IC芯片等).而它的表面部位,由于截面较大,便于探测那些对电场敏感的大面积部位和模块.如:总线, 液晶显示器, 大型IC, 集成系统, 机箱表面等等。 ES 05 D ： 这是一个长方形的电场探头,主要用来探测那些对电场敏感的导体, 连接线, PCB布线、引脚,和器件. 尤其对于SMD表面贴装器件十分方便.如表面贴电阻,电容等.测量时可以直接将探头置于元件的表面上.同时,对于那些独立的接插件,导体,扁平电缆等都十分方便有效 . 测试方法： 将探头通过专用电缆连接到EFT发生器UCS500 M4的输出端子，UCS500 M4的菜单选择Burst/Quick Start。EFT发生器的耦合项选择“\\”，其他参数选择同“EFT快速瞬变脉冲群抗扰性测试”。被测单板放在80cm高的木桌上，周围1m范围内没有其他金属物品。输入直接连到电源，不要经过UCS500 M4。如有输入地线，请将地线同时连到UCS500M4的保护地上。如单板可以连接负载，请让单板工作在额定负载情况下。 1) EFT发生器的输出电压通常设置从100V~500V开始，然后逐级升高试验电压，直到选定的试验等级的强度。对每个电压等级重复以下步骤2）~10） 2) 使用磁场源探头BS02施加干扰，探头被测面保持平行，探头距离单板距离从10cm逐渐到紧贴器件 表面，磁场有效面积直径5cm。见下图 3) 使用磁场源探头BS04DB施加干扰，探头与被测PCB线路保持60~90度夹角，探头紧贴芯片，可以沿PCB表面移动，磁场有效面积直径3mm。见下图： 4) 使用磁场源探头BS05DB施加干扰，探头与被测器件保持80~90度夹角，探头紧贴芯片，可以定位在某一个IC或管腿，磁场有效面积直径1mm。见下图： 第 71 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 72 页 共 74 页 5) 使用电场源探头ES00施加干扰，探头平面与被测电路保持水平，探头距离单板距离从10cm逐渐到紧贴器件表面，电场有效面积为15cm*10cm。见下图： 6) 使用电场源探头ES02施加干扰，探头平面与被测器件保持60~90度夹角，探头可以贴近被测器件， 电场有效范围集中在探头尖端顶部。见下图： 7) 使用电场源探头ES05D施加干扰，探头长边与被测线路或管腿平行，同时探头与被测面保持垂直， 探头可以贴近被测部位或者沿PCB移动。见下图： 判定标准： 由于是研究性测试，试验等级暂定为500V。 满足判据A：合格；（A类判据：在注入干扰信号的过程中以及干扰结束以后，单板的所有性能均未出现异常，指标能够满足规格书的要求）。 第 72 页 文档名称: 电源单板硬件测试规范 页数: 第 73 页 共 74 页 满足判据B，合格；列为讨论问题，建议项目组优化设计；（B类判据：在注入干扰信号的过程中，单板的功能或性能暂时降低或者丧失，但干扰结束以后，单板的所有功能能够自动恢复）。 满足判据C，不合格；（C类判据：在注入干扰信号的过程中，单板的功能或性能暂时降低或者丧失，干扰结束以后，不能自动恢复，需要操作者干预或者系统复位才可恢复）。 满足判据D，不合格；（D类判据：试验过程中，单板功能或性能降低或者丧失并且无法恢复，甚至损坏）。 参考案例： 【现象描述】PLC产品EC10-1614BRA模块在客户现场多次出现复位情况，随后在公司PLC测试实验室进行现场重现，用以往仅作为非必测的近场骚扰项对现场干扰源进行了具体的分解与量化，以便在后续的模块测试中应用。 【原因分析】PLC产品在市场出现产品复位，最终发现是我们的产品的抗饶性不强。采用近场骚扰的办法，不仅复现了市场的现象，与竞争对手对比的结果，发现我们的抗饶性比其弱，给我们提供了一个证明近场骚扰实验有效性的证据。 【解决措施】采用紧贴器件表面的测试方法，并采用了500V幅值。证明可以有效发现（复现）市场问题。 返回目录 八. 附录 8.1 测试方案模板 返回目录 8.2 测试项目手册模板 返回目录 8.3 单板测试CheckList 返回目录 8.4 整流模块DSP硬件测试规范 返回目录 第 73 页 第 74 页页数: 第 74 页 共 74 页 返回目录 文档名称: 电源单板硬件测试规范 8.5 逻辑电平 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容