Тестирование бортовых устройств, работающих от сети питания 27 В постоянного тока

Тестирование бортовых устройств, работающих от сети питания 27 В=

Алексей ТелегинСпециалист по системам электропитания

3 мая, 2023

Тестирование устройств 27 В=

2PageСодержание

– Описание задачи тестирования

– Обзор решений Keysight Technologies

– Примеры реализуемых режимов электропитания ТУ:

• 27 В= с пульсацией +/- 3 В с частотой 1 кГц

• 27 В= обратной полярности с использованием выходного реле

• 27 В= с импульсами до 240 В с применением одного или двух последовательно включенных программируемых источников питания

– Заключение и дополнительные материалы

PageТестирование устройств 27 В=

3

Описание задачи тестированияОбзор решений Keysight TechnologiesПримеры реализуемых режимов электропитания


4

Описание задачи тестирования

Любое устройство работающее от сетей питания, включая бортовые системы, рассчитанные на питание от сети 27 В постоянного тока, должно быть устойчиво к характерным для данной сети помехам по цепям питания.

Примеры воздействия на бытовую сеть переменного тока:

– Удар молнии может вызвать скачок напряжения

– Техногенная авария может привести к провалам,снижению напряжения или даже отключению(кратковременному или продолжительному)

– Ошибки эксплуатирующего персонала также способныоказать влияние на режимы работы сети

Помехи по цепям питания


5


Переходные процессы и шумы на шинах питания могут вызвать неожиданные и нежелательные эффекты в системе или подсистеме. Мы используем следующие определения этих терминов:

Переходные процессы и шумы

Переходный процесс – это непреднамеренное изменение величины напряжения или силы тока. Это однократный, непериодический сигнал или событие. Такие события часто называют выбросами, всплесками, выпадениями или прерываниями.

Шум – это модуляция в результате воздействия одного или нескольких нежелательных сигналов, наложенная на уровень постоянного тока. Как правило, это непрерывный периодический сигнал. Такие шумы часто называют пульсациями.


6


Отклик – это то как устройство изменяет свое состояние из-за оказанного воздействия по цепи питания. Возможно несколько вариантов, например:

– Помеха не оказала влияния

– Временная деградация производительности, которая прекращается одновременно с прекращением помехи

– Временная утрата функционала устройства при воздействии помехи, которая прекращается одновременно с прекращением помехи

– Изменение функционала, которое может быть устранено только эксплуатирующим или обслуживающим персоналом

– Поломка устройства

Отклик устройства на помеху


7


– Повышение качества и надежности конечного устройства

– Максимальное удовлетворение потребностей пользователей конечного оборудования

– Задача максимум: Обеспечить максимальную помехоустойчивость устройства для работы в самых неблагоприятных условиях

Почему важно оценивать отклик на помехи?


8


1. Определить ТЗ со списком тестовых воздействий

2. Определить ТЗ с критериями «Годен / Не годен»

3. Создать установку для тестирования, включая:

• Источник помехи

• Тестируемое устройство

• Измерительные устройства

4. Создать тестовое воздействие – помеху

5. Убедиться в соответствии помехи согласно ТЗ

6. Оценить результат воздействия на ТУ согласно критериям ТЗ

Последовательность тестирования


9

Описание задачи тестированияОбзор решений Keysight TechnologiesПримеры реализуемых режимов электропитания


10

Обзор решений Keysight Technologies

Компания Keysight предлагает решение для тестирования бортовой электроники в двух исполнениях и в двух диапазонах мощности.

Для тестирования устройств с питанием 27 В=

Исполнение

Системное Настольное

Мощность

до 500 Втна канал

от 1000 до 10000 Вт


11

Тестирование устройств с питанием 27 В=

Решение строится на базе шасси для монтажа в 19” стойку модульной системы питания серии N6700 и прецизионных модулей N6764A (300 Вт) или N6766A (500 Вт). Основные характеристики модулей:

Подробнее о серии www.keysight.com/find/N6700

Системное решение с мощностью до 500 Вт на канал

Напряжение питания, В до 60 В на одни каналдо 120 В на шасси (2 канала послед.)

Частота имитируемого шума, Гц до 2800 при полной амплитуде 0,6 Вдо 1400 при полной амплитуде 1,2 Вдо 600 при полной амплитуде 3 В

Минимальная продолжительность импульса напряжения, мсек

0,95 для импульса до 15 В2,2 для импульса до 29 В4,2 для импульса до 60 В

http://www.keysight.com/find/N6700


12


Решение строится на базе шасси анализатора питания N6705B модульной системы питания серии N6700 и прецизионных модулей N6764A (300 Вт) или N6766A (500 Вт).

Подробнее об анализаторе питания www.keysight.com/find/N6705

Настольное решение с мощностью до 500 Вт на канал




13


Анализатор питания N6705B включает в себя:

– 4-х канальный источник питания (36 модулей)

– Электронная нагрузка (зависит от модуля)

– Цифровой вольтметр и амперметр

– Генератор сигналов произвольной формы

– Режим осциллографического отображения сигналов

– Режим регистратора данных



14


Встроенные дигитайзеры поддерживают измерения напряжения и тока, не требуя использования токовых шунтов, токовых пробников или токо-чувствительных резисторов. Встроенная функция осциллографа позволяет отображать оцифрованные данные на большом цветном дисплее.

Функция генератора сигналов произвольной формы позволяет моделировать переходные процессы и шумы средствами анализатора N6705. Создание сигнала упрощается благодаря простому в использовании интерфейсу пользователя, а качество сигналов повышается за счет широкой полосы пропускания.



15


В качестве примера, вы можете применять N6705 для имитации прерывания питания, как это определенно в стандарте RTCA DO-160F для испытаний электронного оборудования, применяемого в самолетах. Ключевые параметры:

– Номинальное значение напряжения = 28 V

– Минимальное значение напряжения = 4,2 V

– Время спада напряжения (Tf) = 17 мс

– Время выдержки (Ti) = 8 мс

– Время нарастания напряжения (Tr) = 4 мс

Эти параметры могут быть введены с использованием интерфейса передней панели прибора и встроенной функции “Trapezoid Waveform” (трапецеидальный сигнал), как показано на рисунке выше.



16


Результирующий сигнал, представленный на рисунке ниже, был захвачен с использованием анализатора питания N6705B в режиме осциллографа.Маркеры измерений показывают уровни напряжения.

Захваченные реальные сигналы можно затем сохранить в виде файла формата CSV в устройстве запоминания данных с интерфейсом USB и передать в анализатор N6705B для последующего воспроизведения в качестве испытательного сигнала.



17


Решение строится на базе источников питания для монтажа в 19” стойку производительной системы питания серии N7900 с мощностью 1000 и 2000 Вт, в параллель до 10000 Вт. Основные характеристики:

Подробнее о серии www.keysight.com/find/APS

Системное решение с мощностью от 1000 Вт

Напряжение питания, В до 160 В на одни каналдо 240 В на (2 канала послед.)

Минимальная продолжительность импульса напряжения, мсек

0,85 для импульса от 10% Uном до90% Uном и обратно до 10% Uном

http://www.keysight.com/find/APS


18


Для оценки возможности имитации зашумления в сети питания разными моделям производительной системы питания руководствуйтесь приведенной ниже АЧХ.В случае превышения значения амплитуды при непрерывной генерации сигнала заданной формы в источнике питания сработает защита от избыточной динамики.

Системное решение с мощностью от 1000 Вт


Программное обеспечение 14585A

ПО 14585А позволяет вам, работая на персональном компьютере и используя стандартные интерфейсы управления, получить следующий функционал:– Осциллографическое представление сигналов;– Регистратор данных измерений;– Программирование сигналов произвольной формы.

Подробнее о программном обеспечении www.keysight.com/find/14585

19

Для N6705B и всех ИП серии N7900

http://www.keysight.com/find/14585


Визуализация помех и отклика ТУ

Подробнее об анализаторе мощности www.keysight.com/find/IntegraVision

20

Первый анализатор мощности, в котором сочетаютсяточное измерение мощности иосциллографическое представление сигналовна сенсорном экране

• Высокая точность

• Разрешение 16 бит

• Прямое подключение

• Изоляция до 1000 В

http://www.keysight.com/find/IntegraVision


Анализатор мощности IntegraVision

21

USB длятрансфера данных

12.1” / 305 мм LCD экран обеспечивает полноценный мультитач интерфейс

• Улучшайте эффективность своих устройств с измерениями с базовой точностью 0.05% и разрешением 16 бит

• Визуализируйте пусковые и переходные процессыс частотой дискретизации5 млн. выборок в секунду в реальном времени в полосе частот до 2,5 MГц

• Анализируйте результаты во временной и частотной областях


Подключения

22

Вход напряжения

Изолированный вход BNC-типа для токовых пробников или шунтов

Прямой вход тока2 внутренних шунта

2 и 50 A СКЗ

Все входы имеют изоляцию 1000 В СКЗ

LANUSB

Защитная крышка-слайдер

Входы/выходы триггеров

Габаритные размерыШ x В x Г, мм

426 x 289 x 254


Измерения

Классические измерения наоснове маркеров

Delta-T, Delta-V, Delta-I, Delta-W, СКЗ,Размах сигнала, Частота, Скважность,Время нарастания, Время спада и др.

Измерения для анализа мощности

DC-СКЗ, AC-СКЗ, Мощность (W, VA, VAR),cosϕ, Коэффициент амплитуды, Сдвиг фаз

Специальные измерения

КПД, Пусковые токи, Пульсации

Гармоники БПФ, КНИ, Гармоники до 250ой

Интегрированные измерения

Заряд (А*ч), Энергия (Вт*ч)Интеграция до 10 дней с отображением заряда,мощности, пиковых и средних значений мощности

23

Точное измерение мощности иосциллографическое

представление сигналов


Пример применения анализатора мощности

24

Испытание источника питания AC/DC


Пример применения анализатора мощности

25

Испытание источника питания AC/DC


Оценка помехи и отклика ТУ

26

Пропадание сети питания на время одного периода

Отклик выхода

источника



27

Зашумление входной сети питания

Изменений в выходном

напряжении ИП не

наблюдается



28

Модуляция частоты питающего напряжения

Отклик выхода

источника


29

Обзор решений Keysight TechnologiesПримеры реализуемых режимов электропитанияЗаключение и дополнительные материалы


30

Примеры реализуемых режимов

Рассмотрим три типовые задачи тестирования бортовых устройств, работающих от сети питания 27 В постоянного тока:

– 27 В= с пульсацией +/- 3 В с частотой 1 кГц

– 27 В= обратной полярности с использованием выходного реле

– 27 В= с импульсами до 240 В с применением одного или двух последовательно включенных программируемых источников питания

Тестирование может быть выполнено при использовании одного или нескольких источников питания серии N7900.

Для оценки подаваемой помехи и отклика ТУ мы предлагаем использовать анализатор мощности IntegraVision серии PA2200.

Подробнее об анализаторе мощности www.keysight.com/find/IntegraVision

Для ТУ мощностью свыше 1000 Вт

http://www.keysight.com/find/IntegraVision


31


Источник питания серии N7900 имеет возможность генерации сигналов произвольной формы на своем выходе с частотой до 4 кГц при использовании функции ARB (от англ. arbitrary - произвольный), которая позволяет воспроизводить сигнал, включающий до 64000 точек с фиксированным временем перестройки между точками. В качестве пульсации может быть выбран обычный синус или предустановленный в ПО 14585А сигнал «произвольный шум».

27 В= с пульсацией +/- 3 В с частотой 1 кГц


32


Данный режим можно настроить с передней панели, но проще через встроенные цифровые интерфейсы (LAN, GPIB или USB) при помощи стандартных SCPI команд.

Самый простой способ – воспользоваться готовым программным обеспечением Keysight 14585A. На рисунках на следующих слайдах показан интерфейс закладки ARB ПО 14585A, где в нижнем правом углу настроен необходимый нам сигнал (синус 1000 Гц на первом слайде и «произвольный шум» на втором) с половинной амплитудой 3 В и отстройкой от нуля в размере 27 В.

Далее необходимо просто задать необходимое число повторений или длительность режима и, включив выход источника питания, запустить исполнение данного сигнала произвольной формы.

27 В= с пульсацией +/- 3 В с частотой 1 кГц


33

Примеры реализуемых режимов 27 В= с пульсацией +/- 3 В с частотой 1 кГц


34

Примеры реализуемых режимов 27 В= с пульсацией +/- 3 В с частотой 1 кГц


35

Эта задача решается еще проще предыдущей за счет встроенных реле отключения и смены полярности в источниках питания серии N7900. Операцию переключения можно произвести как с передней панели устройства, так и через SCPI.

Такой подход значительно упрощает схему и процесс испытаний, исключая необходимость вручную переключать провода питания на выходе источника или использовать коммутатор для переключения полярности сети питания постоянного тока ТУ.

Примеры реализуемых режимов 27 В= обратной полярности

http://3.bp.blogspot.com/-UVO7mTFXbtU/Vl7_OcxustI/AAAAAAAAFcs/TBpic57JtfE/s1600/081202.png


36


Как и в случае с «зашумлением» входного напряжения ТУ синусом с полной амплитудой 6 В, данный режим может быть относительно просто запрограммирован с передней панели источника питания, но уже при помощи режима LIST (от англ. list - список).

LIST имеет принципиальное отличие от ARB, которое заключается в том, что каждая точка в режиме LIST имеет свою определённую длительность, тогда как в режиме ARB длительность точек одинакова

Таким образом, нам достаточно запрограммировать лишь одну точку с нужными нам напряжением и длительностью.

Все это выполнимо, если значение импульса не превышает номинальное выходное напряжение источника. Серия N7900 имеет максимальное напряжение 160 В на устройстве N7976A. Как быть в случае, если необходимо выдать импульсы больше 160 В, см. далее.

27 В= с импульсами напряжения до 240 В


37


Источники питания N7900 могут быть подключены последовательно для достижения суммарного напряжения 240 В.

Поскольку речь идет об импульсах продолжительностью всего в сотни микросекунд, для обеспечения синхронности запуска мы используем систему умного пуска/останова (систему триггеров, систему программируемых «сухих контактов»).

Данная система позволяет связать источники питания не по цифровым каналам связи, которым свойственны задержки при передаче и обработке команд, а по «меди», т.е. непосредственно от «сухого контакта» к «сухому контакту».

Один из таких пинов Ведущего (Master) источника питания определяется как источник триггера, а на Ведомом (Slave) источнике этот же пин настроен на ожидание триггера синхронизации.

27 В= с импульсами напряжения до 240 В


38

Примеры реализуемых режимов Пример реализации последовательного подключения


39



40



41

Обзор решений Keysight TechnologiesПримеры реализуемых режимов электропитанияЗаключение и дополнительные материалы


42

Решения Keysight TechnologiesДля тестирования устройств с питанием 27 В=


43

Решения Keysight TechnologiesДля тестирования устройств с питанием 27 В=До 500 Вт на каналДо 600 Вт на шасси

До 500 Вт на каналДо 1200 Вт на шасси

1000 Вт, 2000 ВтДо 10000 Вт

Основное оборудование:

Анализатор питания N6705B

Модули на выбор:N6764A (300 Вт, 60 В, 20 А)N6766A (500 Вт, 60 В, 17 А)

Дополнительное оборудование:

Электронная нагрузка N3300(до 600 Вт на канал, до 1800 Вт на шасси; до 240 В, до 120 А)


Шасси N6700B (400 Вт)N6701A (600 Вт)N6702A (1200 Вт)

Модули на выбор:N6764A (300 Вт, 60 В, 20 А)N6766A (500 Вт, 60 В, 17 А)



Анализатор мощности PA2201A(1000 В, 2 А, 50 А и более)


Источники питания N7900(от 1 кВт до 2 кВт на канал)Выбрать модель по ссылке www.keysight.com/find/APS

Анализатор мощности PA2201A(1000 В, 2 А, 50 А и более)



http://www.keysight.com/find/APS


Анализаторы питания и мощности

44

N6705B и PA2201A

Скачать брошюру Скачать брошюру

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5989-6319RURU.pdf



Подробнее об источниках питания серии N7900

45

В брошюре и рекомендациях по применению

Скачать брошюру

Особенности построениясистем питания и нагрузок высокой мощности скачать

Методы определения характеристик и настройки пускового режима скачать

Снижение риска отказа с помощью регистратора«Черный Ящик» скачать

Защита тестируемого устройства от повреждений, связанных с электропитанием скачать











Руководство по выбору и каталог

46

Весь спектр продукции Keysight Technologies

Запросить каталог Скачать брошюру

mailto:[email protected]?subject=%D0%97%D0%B0%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%20%D0%BA%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B0%20Keysight%20(%D0%A3%D0%9A%D0%90%D0%96%D0%98%D0%A2%D0%95%20%D0%9F%D0%9E%D0%A7%D0%A2%D0%9E%D0%92%D0%AB%D0%99%20%D0%90%D0%94%D0%A0%D0%95%D0%A1)



47http://rupower.blogs.keysight.com

Подпишитесь на обновления:1. Впишите свой адрес email;2. Нажмите Submit;3. Введите защитный код в новом окне;4. Активируйте подписку по ссылке из письма.

Источники питания Keysight Technologies- это больше, чем просто источники питания

http://rupower.blogs.keysight.com/


48

Спасибо за внимание!

Любые вопросы по системам электропитания вы всегда можете задатьспециалисту KeysightАлексей ТелегинМенеджер по развитию бизнесав области источников питания

Телефон: +7 (495) 7973913Мобильный: +7 (985) 4105813Факс: +7 (495) 7973901Email: [email protected]

mailto:[email protected]

Engineering

Тестирование бортовых устройств, работающих от сети питания 27 В постоянного тока