Leistungselektronik mit fliegenden Nadeln testen

Maren Witt, Spea, Buseck

Seit gut zehn Jahren ist Siemens mit fünf Standorten in Sachsen vertreten. Dazu gehört auch das Chemnitzer Werk für Kombinationstechnik, das sich mit über 260 Mitarbeitern vom Schaltschrankbauer zum Systemlieferanten entwickelte. Im Geschäftssegment Baugruppen wird dort Elektronik nach Maß gefertigt. Von der Idee bis zum fertigen Produkt liefert das Werk Komplettlösungen aus einer Hand. Die Angebotspalette reicht dabei vom Leiterplattendesign über die Konstruktion und Fertigung bis zur Prüftechnik. Produziert werden Baugruppen und Geräte für Automatisierungslösungen, wobei ein Kompetenzschwerpunkt auf dem Gebiet der Leistungselektronik liegt. Das Unternehmen unterstützt seine Kunden zudem mit zahlreichen begleitenden Engineering- und Logistikleistungen, wie zum Beispiel dem technischen Support für Bauelemente. Der wachsende Erfolg machte 1996 den Umzug in neue Gebäude notwendig. Ein durchgängiger EGB-Schutz ist seither ebenso selbstverständlich wie ein Qualitäts-Sicherungssystem entsprechend der DIN-EN-ISO-9001.

Entwickelt und produziert werden sowohl Baugruppen mit hohen Stückzahlen als auch Prototypen und Vorserien. Während für die Serienfertigung Boardtester mit Nadelbettadapter zur Verfügung standen, gab es für Prototypen, kleine Stückzahlen oder Baugruppen mit fehlenden Zugriffsmöglichkeiten für einen Adapter keine befriedigende Lösung. Geprüft wurde manuell mit Inhouse-Lösungen, das heißt, für jede Baugruppe wurde eine spezielle Testlösung entwickelt und umgesetzt. Statt eines Incircuit-Tests konnte nur ein reiner Funktionstest durchgeführt werden. Mit zunehmendem Kostendruck und wachsendem Auftragsvolumen wurde der Bedarf nach einer wirtschaftlichen und effizienten Testmöglichkeit auch für diesen Bereich immer größer. In Chemnitz war man sich schnell einig, dass diese Lösung in einem Flying-Probe-System liegt. Im April 1999 wurde deshalb ein Flying-Probe-System des Typs 4040 von Spea (Bild 1) angeschafft.

Dabei wollte man aber nicht nur von den Vorteilen des adapterlosen Testens profitieren, sondern nutzte die Gelegenheit zum Erstellen eines Pflichtenhefts, das wesentlich höhere Anforderungen an den zukünftigen Tester stellte als es bis dato üblich war. Nach gründlicher Recherche zeigte sich, dass viele der angebotenen Systeme nicht die Kriterien in puncto Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit erfüllten. Der 4040 überzeugte beim Benchmarktest durch seine ausgereifte Technik, Genauigkeit und Vielseitigkeit in den Konfigurationsmöglichkeiten. Ausschlaggebend war weiterhin die Bereitschaft von Spea, auf die individuellen Belange der Chemnitzer einzugehen und diese umzusetzen. Bei einem Besuch im Mutterhaus in Italien wurden die Anforderungen formuliert und gemeinsam Lösungen gefunden, die zu einem System führten, das optimal auf die Fertigungssituation in Chemnitz zugeschnitten wurde.

Da eine der Kernkompetenzen des Chemnitzer Werks im Bereich der Leistungselektronik liegt, also beispielsweise bei Stromversorgungen für die Telekommunikation, war die wichtigste Anforderung an das System die Möglichkeit zum Test dieser Komponenten. Der Testerhersteller realisierte diese Forderung durch Ankopplung eines AC/DC-Generators (Bild 2). Die notwendige Hardware stammt von der Boardtesterserie Unitest, die speziell für den Test von Leistungselektronik entwickelt wurde. Ermöglicht wird die Stromversorgung und Funktionsprüfung der Baugruppen durch einen Einphasen-AC-Generator mit einer Spannung von 0 bis 300 V, einer Leistung von 2,9 kVA und einem Frequenzbereich von 40 bis 400 Hz sowie acht aktive elektronische Lasten mit 200 V und 25 A.

Geprüft werden zum Beispiel Wandler mit fünf Ausgangsspannungen und Strömen zwischen 2 und 40 A, PFC-Platinen (Power-Factor-Compensation) mit einer Eingangsspannung bis 265 V und Überwachungsbaugruppen für Stromversorgungen. Aber auch nahezu alle anderen analogen Baugruppen sind problemlos testbar.

Eine offene variable Schnittstelle garantiert die geforderte Flexibilität. Über das im System vorhandene Interface können nicht nur die im Gerät enthaltenen oder optional einsetzbaren Module verwendet werden, sondern über eine externe Steckerschnittstelle schließen die Chemnitzer eigene Spannungsquellen, elektronische Lasten, ohmsche Grundlasten und Zähler an. Zusätzlich werden Messgeräte und spezielle Anpassungen in den Prüfaufbau eingebunden. Damit wurde der ursprüngliche Einsatzbereich des Flying-Probe-Testers in Kooperation mit Spea erheblich erweitert.

Seit der Anschaffung des Testers wird er im Dreischichtbetrieb ohne nennenswerte Ausfälle genutzt. Siemens Chemnitz ist deshalb mehr denn je davon überzeugt, die richtige Entscheidung getroffen zu haben. Vor dem Erwerb dieses Prüfgeräts waren bereits Boardtester, der Serie Unitest im Einsatz. Wichtige Kriterien zur Anschaffung, sowohl der Boardtester als auch des Fly-ing-Probe-Testers, war die Garantie, damit auch zukünftige Aufgaben erledigen zu können. Überzeugt haben das Unternehmen zudem die Leistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit der Testsysteme. Untermauert wird dies durch die Erweiterung des Prüffelds mit einem weiteren Board-tester der Serie Unitest, der demnächst in Chemnitz installiert wird.