В области инверторов для возобновляемых источников энергии печатные платы (ПП) являются не просто носителями компонентов, но и ядром преобразования энергии, точного управления и высоковольтной безопасности. Чтобы гарантировать стабильную работу каждой ПП, покидающей завод, в суровых условиях, крайне важно всестороннее и точное тестирование. Именно здесь Проектирование оснастки (ICT/FCT) играет ключевую роль. Отличная конструкция тестовой оснастки — это не только страж качества на производственной линии, но и мост, соединяющий верификацию проекта и массовое производство, проходящий через весь процесс NPI EVT/DVT/PVT, чтобы гарантировать соответствие инвертора высочайшим стандартам эффективности, надежности и безопасности.
Суть проектирования оснастки (ICT/FCT): Обеспечение точности и согласованности выборки MPPT
Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — это душа фотоэлектрических инверторов, и его эффективность напрямую зависит от точной выборки напряжения и тока фотоэлектрической батареи в реальном времени. Любая ошибка выборки может привести к значительной потере выходной мощности. Поэтому основная задача Проектирования оснастки (ICT/FCT) заключается в точной проверке производительности этих критически важных аналоговых схем выборки. Испытательное оборудование должно обеспечивать "электромагнитно чистое" окружение. Благодаря тщательному расположению зондов, экранированию и проектированию заземления, оно избегает введения дополнительных шумов во время тестирования, тем самым точно оценивая истинное соотношение сигнал/шум и эффективное разрешение схемы выборки. Перед функциональным тестированием такие методы, как SPI/AOI/рентгеновский контроль, могут заранее обнаружить дефекты пайки или неправильное размещение компонентов, предотвращая влияние этих основных ошибок на последующую сложную проверку электрических характеристик. На протяжении этапов NPI EVT/DVT/PVT данные тестов ICT/FCT предоставляют критически важную информацию для итераций проектирования, обеспечивая согласованность и надежность конечного продукта.
Проблемы тестирования высоковольтной изоляции: как проверить коэффициент подавления синфазного сигнала и производительность полосы пропускания?
Инверторы внутренне содержат как высоковольтные шины постоянного тока, так и низковольтные цепи управления, причем изоляция между ними является приоритетом для соблюдения норм безопасности. Изолированные усилители и оптроны являются ключевыми компонентами для изоляции сигналов, а их коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR) и полоса пропускания напрямую влияют на стабильность и динамический отклик контура управления.
В Проектировании оснастки (ICT/FCT) тестирование этих каналов изоляции представляет собой сложную задачу. Оснастка должна:
- Безопасное применение высокого синфазного напряжения: Испытательное оборудование должно включать источник высокого напряжения и обладать надежной изоляцией и механизмами блокировки безопасности для моделирования всплесков высокого синфазного напряжения в реальных рабочих условиях.
- Точное измерение слабых дифференциальных сигналов: Захват дифференциальных сигналов на уровне микровольт при сильных синфазных помехах предъявляет крайне высокие требования к проектированию целостности сигнала оборудования.
- Оценка динамических характеристик: Путем ввода сигналов с изменяющейся частотой проверьте характеристики усиления и фазы изолирующих каналов на разных частотах, чтобы убедиться, что они соответствуют требуемой полосе пропускания системы управления.
Успех этого процесса зависит от качественной SMT-сборки, которая обеспечивает надежность пайки изолирующих компонентов и предотвращает ухудшение характеристик из-за холодных паек или смещений. Для печатных плат, работающих при высоких температурах и напряжениях, использование материалов High-Tg PCB может значительно повысить долгосрочную надежность.
Ключевое напоминание: Критические аспекты тестирования высоковольтной изоляции
- Безопасность прежде всего: Устройство должно иметь комплексную защиту от высокого напряжения и блокировочные конструкции для защиты как операторов, так и тестируемого устройства.
- Целостность сигнала: Тестовые зонды, кабели и реле переключения должны быть тщательно подобраны и размещены, чтобы минимизировать затухание сигнала и перекрестные помехи.
- Автоматическая калибровка: Интегрируйте автоматические процедуры калибровки для периодической компенсации дрейфа тестовой системы, обеспечивая долгосрочную согласованность измерений.
- Терморегулирование: Для модулей, требующих нагрузочных испытаний, устройство должно включать системы охлаждения для имитации реальных рабочих температур.
Тестирование прецизионных сетей выборки: решение проблемы теплового дрейфа и допусков в делителях напряжения/шунтирующих цепях
Помимо активных изолирующих усилителей, сети делителей напряжения (Divider), состоящие из прецизионных резисторов, и шунты (Shunt), изготовленные из сплавов, таких как константан или манганин, являются распространенными решениями для выборки напряжения и тока. Точность, температурный дрейф и долгосрочная стабильность этих пассивных компонентов напрямую определяют надежность измерений. На этапе ICT (In-Circuit Test) "гвоздевое ложе" приспособления может точно получать доступ к контрольным точкам в этих сетях для измерения точного сопротивления каждого резистора, отсеивая блоки PCBA, выходящие за пределы допуска. На этапе FCT (Functional Circuit Test) требуется системная калибровка всей цепи выборки. Используя технологию Boundary-Scan/JTAG, тестовая система может напрямую взаимодействовать с основным MCU, считывать значения выборки АЦП и сравнивать их с опорным напряжением/током, предоставляемым высокоточными измерительными приборами на приспособлении, чтобы рассчитать калибровочные коэффициенты для каждой PCBA. Это не только проверяет конструкцию аппаратного обеспечения, но и завершает критический этап калибровки в производстве. Для шунтов с высоким током применение технологии Heavy Copper PCB эффективно снижает повышение температуры и улучшает стабильность измерений.
Тестирование высоковольтного Hipot и полосы пропускания (Пример)
| Пункт | Типичная практика/Диапазон (Пример) | Ключевые моменты |
|---|---|---|
| Hipot (Выдерживаемое напряжение/Ток утечки) | DC 1–3 кВ; Утечка на уровне мкА | Пути утечки/зазоры с селективным покрытием, кривая записи MES |
| Полоса пропускания канала изоляции | Инжекция качающейся частоты, измерение усиления/фазы | CMRR/соответствие частотной характеристики требованиям контура управления |
Примечание: Параметры являются общими примерами; фактические значения должны соответствовать применимым стандартам и целям безопасности/производительности продукта. Рекомендуется окончательно определить их в SOP/MES на этапе FAI.
Матрица покрытия тестов (Объект × Метод)
| Объект/Дефект | ICT | FCT | JTAG | Hipot |
|---|---|---|---|---|
| Подключение/допуск выборки MPPT | ✓ (Измерение методом "ложе из гвоздей") | — | ✓ (Область АЦП/регистра) | — |
| CMRR/полоса пропускания канала изоляции | — | ✓ (Развертка) | — | ✓ (Выдерживаемое напряжение/утечка) |
Проверка помехоустойчивости: Моделирование воздействий ESD/EFT/Surge в ICT/FCT
Инверторы возобновляемой энергии обычно работают в сложных электромагнитных средах и должны обладать отличной помехоустойчивостью для работы с переходными возмущениями, такими как колебания сети, импульсные перенапряжения (Surge) и электростатический разряд (ESD). Традиционное тестирование на ЭМС является дорогостоящим и трудоемким, что делает его непригодным для полной проверки производственной линии. Продвинутая конструкция оснастки (ICT/FCT) может в некоторой степени интегрировать упрощенное тестирование на помехоустойчивость. Например, специализированные зонды могут вводить имитированные импульсы EFT (Electrical Fast Transient) или Surge в критические порты ввода/вывода или шины питания, одновременно отслеживая реакцию системы для обнаружения таких проблем, как сбросы, ошибки данных или зависания. Это эффективно выявляет поврежденные защитные компоненты (например, диоды TVS, варисторы и т.д.) во время сборки. Эти критически важные сквозные защитные компоненты часто монтируются с использованием селективной пайки волной для обеспечения прочности и надежности пайки. Тем временем, более ранние процессы инспекции SPI/AOI/рентгеновского контроля гарантируют отсутствие дефектов у этих компонентов на этапе установки.
Преимущества сборки и тестирования HILPCB
- Комплексное обслуживание: Предлагает полное решение под ключ от производства печатных плат до закупки компонентов, **монтажа SMT** и функционального тестирования.
- Расширенная инспекция: Интегрирует **инспекцию SPI/AOI/рентгеновского контроля** с данными процесса, связанными с SPC/MES.