您的任务是为新产品设计一个全新大功率自动测试设备 (ATE) 系统。其挑战在于设计一个具有最大测试性能的测试系统，以在预定的预算内全面测试产品。没错，这个系统必须可靠，以免浪费生产时间。除停机维护外，系统必须始终在线。此外，系统的资产成本和年度运营成本必须尽可能低；其所占用的生产空间必须尽可能少。对了，还有最后一点。您要赶在截止日期前让系统正常启动和运行，并且必须满足产能目标。否则，您将承担由此带来的收入损失。

图 1. 性能与成本的挑战。

EA 可以助您满足所有需求，让您高枕无忧。

我们将重点讨论设计大功率 ATE 系统的一个关键要素——功率仪器。定义 ATE 系统的功率要求会显著影响系统实现测试性能最大化、成本最小化和高可靠性目标的程度。

以最大测试容量满足测试性能要求

事实上，除了确保您的电源具有满足现有测试要求的输出性能以外，您还应该考虑未来的需求，例如电动汽车 (EV) 制造商在未来的车型中提高其电池电压。虽然具有矩形输出特性的直流电源可以满足 ATE 系统的初始要求，但新产品的设计变更可能会迫使您购买新电源，因为矩形输出特性电源无法满足新的要求。

如图 1 所示，与具有矩形输出特性的等效电源相比，具有宽范围输出特性的电源输出的电压更高，提供的电流也更高。图 1 将一个 EA Elektro-Automatik (EA) 30 kW 电源和两个传统输出 22 kW 电源进行了对比。请注意，EA 电源可以输出比两个矩形输出电源高得多的电压和电流。此外，传统的矩形输出电源只能在其最大输出电压和最大电流（输出矩形的右上角）下提供最大功率输出，而宽范围输出电源可在两点（即 1500 V/20 A 和 500 V/60 A）间的曲线范围内始终提供全功率输出。

EA 的自动量程电源独树一帜，不仅可以提供真正的宽范围输出特性，还能在最大输出电压的 1/3 处同样保持全功率输出。您可以利用此功能测试宽电压范围内运行的产品，并使用单个电源进行过压和欠压测试。使用矩形输出电源时，可能需要使用至少两个电源。

例如，如果 EV 制造商将 400 V 电池设计转换为 900 V 或更高电压，您可以在 EV 电池测试系统中使用同一个具有宽范围输出特性的电源。这样可以节省整个测试系统的资金成本。当然，您也可以选择一个更高输出的矩形输出电源来应对未来的变化。但是，功率越大，成本越高，并可能占用更多的工厂空间。

图 1. 宽范围输出特性电源（红色曲线）与传统矩形输出电源（蓝线）的比较。宽范围电源沿 500 V 和 1500 V 之间的红色曲线始终输出全额定功率。矩形电源仅在一个点（蓝线的右上角点）输出全功率。

电子负载也是如此。自动量程电子负载（例如新的 EA-ELR 1000 系列）在更宽的输入电压和电流范围内保持全功率吸收的能力，使您能够最大限度地减少测试产品所需的总负载功率。低功率的电子负载有助于减少测试系统的空间尺寸和成本。

以简化的解决方案满足复杂的测试要求

通过最大限度地提高测试性能，确保系统能够按照国家和国际标准进行测试。航空电子系统、汽车系统和其他产品需要按照可能涉及生成复杂波形的标准进行测试。将信号发生器接入系统以调制直流电源时，需要在测试系统中增加一个额外的仪器，同时也会增加测试系统的复杂性。EA 电源和直流电子负载提供内置函数发生器，可以安全、轻松地生成标准波形和任意自定义波形。图 2 展示了 EA 电源和负载可以输出或输入（对负载而言）的各种波形。此外，EA 电源和负载可以模拟电池、燃料电池和太阳能。

图 2. EA 电源和电子负载可以生成的波形。右上角的图片说明了可用的标准和自定义波形的范围。波形下方的电脑显示屏显示了 EA Power Control 软件可用于创建波形的参数示例。

为进行更真实的产品测试的各种电池特性均由这些电源供电。因此，通过使用 EA 直流电源和负载，您无需额外增加仪器，也不会影响测试要求，从而降低了 ATE 的复杂性。这样既能节省资金成本，又能精简测试系统的规模。

需要获取和控制的仪器越少，开发速度就越快。简化的系统使您更有可能将经过验证的ATE系统如期投入到生产中，实现收益最大化。

使用双向可编程直流电源设备可最大限度地降低资金成本和年度运营成本

实现成本目标与满足测试系统性能要求往往不能二者兼得。因此，您可能希望以牺牲部分仪器性能为代价，将成本控制在预算范围内。与具有矩形输出/输入特性的功率仪器相比，EA 的宽范围仪器允许使用功率更低的仪器。此外，如前所述，有了内置函数发生器，就无需额外增加仪器来生成信号。

如果 ATE 系统既要拉电又要灌电，则可以选用双向可编程直流电源来执行这两项功能。请参见图 3。此外，高功率密度仪器（例如功率为 60 kW 的 EA-PUB 10000 6U 系列可编程双向直流电源）很大程度上节省了大功率测试系统所需的仪器数量。高功率密度仪器可以帮助您在预算限制内构建 ATE 系统。

图 3. 双向可编程直流电源将电源和电子负载合并到一台仪器中

通过回馈式负载节省年度运营成本

电源和电子负载的效率是影响年度运营成本的重要因素。您应该选用高效率的功率仪器。可考虑具有有源功率因数校正电路（提供将近 0.99 的功率因数）和高效开关模式的电源。

此外，可考虑使用将能量回馈给电网的仪器。回馈式双向可编程直流电源和回馈式负载可以将大量电能回馈给电网；EA Elektro-Automatik 的回馈式负载和电源可以将高达 96% 的吸收能量回馈给电网。

选用高效率的功率仪器可以大幅降低功耗，从而节省电力成本。此外，高效仪器和回馈式仪器的运行温度较低，因此可以显著减少对 ATE 系统的冷却设备投入，同时也降低了电力成本。

节约制造费用成本

仪器数量越少，功率越低，ATE 系统就可以越精简。当测试系统需要 30 kW 或高达 60 kW 的功率时，具有高功率密度的 EA 电源可将仪器尺寸分别做到 4U 和 6U。6U 功率仪器（EA 的 PU 工业系列）具有最高功率密度。

使用 EA 仪器时，您可能无需额外增加测试机架；甚至，您可以将两个系统构建到一个机架中。如果您可以精简测试系统，就可以节省宝贵的生产空间，减少测试成本开销。腾出的空间可以增加更多测试系统，在现有空间内提高生产能力，实现创收增效。

最大限度地提高系统可靠性

ATE 系统停机会减少产量，导致订单取消和收入损失。这便是管理层要求确保 ATE 系统高度可靠的原因。影响可靠性的因素有以下几个：

• 仪器选型
• 系统设计
• 校准程序
• 制造商的服务和支持。

使用高效仪器和回馈式仪器可提高可靠性。仪器的效率越高，运行温度就越低，对组件的压力也就越小，并且与传统功率仪器相比，这类仪器更少发生故障。此外，EA 产品符合 CE、UL 和 CSA 标准。

为了确保良好的质量和稳定的测量，可在测试机架中设计适当的通风和冷却系统，正确接地，并遵守测试机架安全措施。您需要注意所有与增强系统可靠性有关的设计细节，以实现最佳性能，延长系统正常运行时间。EA 在构建直流电源机架方面拥有丰富的专业知识（见图 4），可为您提供相关指导。

图 4. EA 直流电源机架系统符合安全标准，同时提供正确的接地和配电布线。

许多行业，特别是航空或汽车行业，需要证明 ATE 系统校准符合 Z540、ISO 17025 等国际标准。高质量的校准可确保仪器至少在指定的时间间隔内保持其校准状态。这样，您就可以更精准地预测何时需要让系统停机，避免意外中断生产。

您需要考虑从功率仪器供应商处获得的支持。当测试系统工程和制造位于不同地点时，这一点尤为重要。这时，您就需要一个可在全球范围内提供支持的合作伙伴。

EA 与您携手应对挑战

设计一个经济实惠、性能出色、紧凑、高效节能的 ATE 系统将面临诸多挑战。请务必咨询我们，共同探讨如何克服性能、成本、空间和未来需求方面的挑战。EA 拥有高效节能、紧凑且功能丰富的功率仪器，可帮助您在预算内构建性能出色的 ATE 系统。EA 可帮助您在 ATE 系统的生命周期内，最大限度地提高性能和降低年度运营成本。有了我们的支持，您将高枕无忧。如需了解详情，请访问 www.elektroautomatik.cn。

想深入了解 ATE 测试系统？请阅读白皮书 Design and Build Cost-Effective High Power ATE Test Systems（设计和构建经济高效的大功率 ATE 测试系统）。