DC-DC电源模块通用测试方法设计

计算机与数字工程

收稿日期：2020年9月15日，修回日期：2020年10月21日作者简介：马程，男，硕士研究生，工程师，研究方向：元器件检测与管理。阎燕山，男，高级工程师，研究方向：元器件检测与管理。刘春冉，男，硕士研究生，工程师，研究方向：元器件检测与管理。∗1引言

电源模块广泛应用于通信、工业自动化、电力

控制、军工等行业，主要用于实现电源系统的隔离

降噪、电压转换、稳压、保护等功能。电源模块的性

能及可靠性直接影响电子产品的质量，对于航空航

天等军工领域，电源模块在装机使用前需要进行二

次筛选，设计专用的插座适配器是提高电源模块性

能测试效率和安全性的重要手段。

电源模块典型性能参数通常包括输出电压、输

入电流、电压调整率、负载调整率、效率等。在性能

参数检测过程中，需要使用的测试设备包括直流电

源、电子负载、数字电压表、示波器等，插座适配器

与外部测试设备的接口有电源接口、负载接口、输

入/输出电压测试接口、示波器接口等。不同电源模块插座适配器的外部接口相似，但

是其结构、布局设计可能不同，例如电源模块与插

座适配器连接方式包括爪簧插座连接，双列单锁紧

座连接，单列双锁紧座连接等。同时，外部接口的

种类、数量和位置也没有统一的标准，这在一定程

度上影响了电源模块插座适配器的通用性，增加了

其设计制造成本。

因此，本文提出了一种标准化的适配器结构模

型，并基于电源模块引脚分布数据、插座适配器区

域分布数据建立了一种通用适配器设计方法，形成

了电源模块从新品导入、批量测试到适配器管理全

周期的数字化检测管理方法。

2通用插座适配器结构设计

电源模块通常包含双列引脚结构，如图1所DC-DC电源模块通用测试方法设计∗

马程阎燕山刘春冉

（中国航空无线电电子研究所上海200241）

摘要DC-DC电源模块（以下简称电源模块）的批量测试需要设计专用的插座适配器用于提高检测效率。针对典型电源模块引脚分布开展分析，建立引脚分布数据库以及引脚分布相似计算方法，提出电源模块插座适配器通用化、标准化的设计方法。通过建立通用插座适配器区域分布数据库以及电源模块插座适配器适配性分析方法，最终形成了一种电源模块数字化检测管理方法。关键词插座适配器；通用化；标准化；数字化；检测管理方法中图分类号TN86DOI：10.3969/j.issn.1672-9722.2021.04.003

GeneralTestingMehtodDesignationforDC-DCConverters

MAChengYANYanshangLIUChunran

（ChinaNationalAeronauticalRadioElectronicsResearchInstitute，Shanghai200241）

AbstractThebatchtestofDC-DCconverters（hereinaftercalledconverters）needstodesignspecialsocketadapterforim⁃provementoftestefficiency.Thepindistributionoftypicalconvertersisanalyzedtoproposethedatabaseandsimilaritycalculationmethodofpindistribution，withwhichtheuniversalandstandardizeddesignmethodofconvertersisestablished.Theregionaldistri⁃butiondatabasesofsocketadaptersandtheadaptabilityanalysismethodbetweenconvertersandsocketadaptersareputforward.Fi⁃nally，adigitaltestmanagementmethodofconvertersisformed.

KeyWordssocketadapters，generalization，standardization，digitization，testmanagementmethodClassNumberTN86总第378期2021年第4期计算机与数字工程Computer&DigitalEngineeringVol.49No.4625第49卷

示。同列引脚间距y通常为2.54mm的整数倍，不

同电源模块引脚列间距x差异可能较大，通过采用

双列单锁紧座结构用于插座适配器与电源模块的

连接，可以减小引脚列间距x的差异对适配器通用性的影响。

图1典型电源模块结构

通用插座适配器结构设计如图2所示。外部

接口区域实现测试设备与插座适配器的互连，PCB

布线区域实现电源、负载等接口与电源模块相应引

脚的连接，器件安装区域实现电源模块在插座适配

器上的插装更换，此结构模型规定了插座适配器的接口位置以及电源模块插装区域的结构。

图2通用插座适配器结构模型

3电源模块引脚分布分析

3.1结构模型量化

典型电源模块结构如图1所示，为了实现电源

模块引脚分布的数字化管理，对典型电源模块结构

进行抽象、建模和编码，如图3所示。规定电源模

块引脚垂直向下时，左上角第一个引脚为坐标零点

建立笛卡尔坐标系，编码方向为视图逆时针方向。

对于电源模块简化模型中的任意一个节点，应

当包含以下信息：1）引脚坐标（x，y）；

2）引脚类型k；

3）引脚直径d。

电源模块编码为i的引脚可以数字化为node(i)=(kdxy)

进一步可以将整个电源模块量化为n个引脚

节点数据，其中X为电源模块的型号规格。f(X)={node(1)node(2)××××××node(n)}

图3电源模块简化模型3.2引脚分布特征分析3.2.1引脚类型k

电源模块引脚类型具有可枚举性，不同生产厂

家对于同一类型引脚的命名可能不同，通过数字编

码使同类型引脚具有相同的唯一数字编码，典型电

源模块引脚类型及其对应数字编码如表1所示。

表1电源模块引脚类型

引脚类型（厂家定义名称）输入正（VIN+，+VIN等）

输入地（VIN-，VINCOM，INPUTCOM等）

输入禁止端（INH），使能端（ENABLE）

输出正（VOUT+，+OUT等）

输出地（GND，OUTCOM，VOUT-等）

正感应端（SENSE+，+S等）负感应端（SENSE-，-S等）共享端（SHARE等）输出电压调整端（TRIM，TRIMA，TRIMB等）同步端（SYNC，SYNCIN，SYNCOUT等）外壳端（CASE等）保留端（NC等）数字编码123456789101112

输入引脚（编码1和编码2对应引脚）通常需要

与直流电源、数字电压表相连，输出引脚（编码4和

编码5）通常需要与电子负载、数字电压表相连，禁

止端（编码3）为电源模块使能开关，通常通过接地

来控制电源模块的开通与关断。感应端（编码6和

编码7）通常需要与相应输出引脚互连。编码1~7

对应类型引脚在性能检测时需要接线测试，因此针

对引脚类型1~7开展通用插座适配器研究。3.2.2引脚直径d

电源模块引脚直径的典型值为1mm，部分大功

率电源模块的引脚直径可能为2mm。由于电源模

块插装时需要考虑与适配性的尺寸匹配，因此需要

考虑引脚直径参数对通用插座适配器设计的影响，

通过将实际直径做无量纲化处理后赋值给引脚节

点的特征参数d，即：

d(n)={node(n)的实际直径}/mm马程等：DC-DC电源模块通用测试方法设计6262021年第4期计算机与数字工程

3.2.3引脚坐标（x，y）

引脚坐标是电源模块引脚的相对位置坐标，规

定node（1）引脚为坐标0点，（x（n），y（n））为引脚节

点n相对于节点1的坐标值。

为了使电源模块在插装时可以统一将最上端

引脚安装于锁紧座的第一个孔位，防止人为误插

装，当电源模块存在右侧引脚位置高于左侧引脚

时，需进行坐标0点修正，具体如图4所示，建立一

个虚拟坐标零点node（0），同时规定其引脚类型、直

径与node（1）一致。当电源模块引脚分布数据中存

在虚拟节点node（0）时，规定（x（n），y（n））为节点n

相对于节点0的位置坐标，具体表示为x(n)=x方向距离分量(node(n))

y(n)=y方向距离分量(node(n))

图4修正坐标零点示意图3.3引脚分布数据库建立

元器件测试站通常需要对各种不同规格型号

的电源模块开展测试，电源模块的引脚分布数据可

以在产品手册中获取。根据3.1和3.2章节的步骤，

可以将测试站所有电源模块抽象量化为节点数据，

形成的引脚分布数据库结构如表2所示。

表2电源模块引脚分布数据库

型号规格XY

…数字化引脚布局数据node（1），node（2），…，node（n）node（1），node（2），…，node（m）

…

数据库中若存在node（0），则表示电源模块存

在虚拟引脚坐标零点。

4插座适配器区域分布数据

4.1区域分布模型

根据电源模块通用插座适配器结构，电源模块

通常被安装于双列单锁紧座结构上，如图5（a）所

示。当两款电源模块引脚分布相似时，可以安装于

同一双列单锁紧座结构上，实现插座适配器的复

用，如图5（b）所示。双列单锁紧座结构提高了适

配器的通用性，当不同电源模块适用同一插座适配

器时，可以定义适配器的连接区域类型，例如图5

（b）中左侧锁紧座的7~8位置为INH区域，右侧锁紧座的2~3为VOUT+区域。

（a）单模块安装

（b）双模块安装图5双列单锁紧座电源模块安装图4.2区域分布特征分析4.2.1区域类型k1

可以将通用插座适配器的区域划分为三类。1）功能区域，规定类型为编码1~7的引脚在插

座适配器上对应的区域为功能区域；2）非功能有连线区域，规定类型不是编码1~

7，且PCB布线时有连接的锁紧座区域位置为非功

能有连线区域；3）非功能无连线区域，规定类型不是编码1~

7，且PCB布线时未连接的锁紧座区域位置为非功

能无连线区域。

功能区域按照插装电源模块引脚类型进行划

分，采用表1中的数字编码作为区域类型k1的取

值，为了方便数字化处理，定义c）类适配器区域类

型k1的取值为0。4.2.2区域坐标（x1-x2，y1）

为了实现电源模块与插座适配器的适配性分

析，定义区域坐标零点为左侧锁紧座的1脚位置

（与电源模块坐标零点一致），x1~x2代表适配器类

型区域的坐标范围，例如图5（b）中INH的坐标范围

为2.54mm*6~2.54mm*7，y1为锁紧座位置标记，规

定y1=0代表左侧锁紧座，y1=1时代表右侧锁紧座。4.2.3PCB布线标识s1

s1表征该锁紧座区域是否通过PCB布线产生

互连，当s1=0时表示PCB布线并未连接该区域。

通过定义s1可以进一步提高插座适配器的通用性，627