利用多路輸出電源實(shí)現(xiàn)ATE系統(tǒng)的最大靈活性和經(jīng)濟(jì)性
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
ATE系統(tǒng)設(shè)計(jì)師經(jīng)常要同時(shí)面對(duì)降低系統(tǒng)成本和提高系統(tǒng)靈活性的挑戰(zhàn)。本文講述 ATE系統(tǒng)電源新的獨(dú)特性能和如何幫助 ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師從容應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。
今天的許多裝置往往在測(cè)試中需要一路中功率電源和若干路低功率電源。例如CPU 和數(shù)字電路，需要用 3.3V 或 5V 電源為提供大電流，其它輔助電路則需要提供很低電流的 12V 和 24V 電源。表 1 是幾個(gè)這樣的例子：
裝置 | 主電源要求 | 輔助電源要求 |
PC 主板 | 5V, 18A, 90W 12V, 6A, 72W 3.3V, 14A, 46W | -12V, 0.3A, 4W -5V, 0.3A, 1.5W 備用, 1.5A, 7.5W |
LCD 背光變換器 | 24V, 12A, 280W | 3 個(gè)輔助電路；它們均為 5V, 2A, 10W |
汽車電子的例子 |
表 1需要多路輸出直流電源的測(cè)試的實(shí)例
ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在測(cè)試如表 1 所述 DUT（被測(cè)裝置）時(shí)，需要尋找能為其提供直流功率的多路輸出電源。與單路電源相比，多路輸出電源有許多優(yōu)點(diǎn)，見表 2。
ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的希望 | 使用單獨(dú)的直流電源 | 使用多路輸出電源 |
最小化尺寸 | 單獨(dú)電源體積大，因?yàn)樗腥哂嗟脑衩恳宦份敵龅娘@示，每一路輸出的一套用戶控制，以及每一路輸出的一個(gè)計(jì)算機(jī)接口。 | 多路輸出電源體積較小，因?yàn)榻M合在單一機(jī)箱中的若干路輸出能共享顯示、用戶控制和計(jì)算機(jī)接口。 |
便于上架安裝 | 單獨(dú)電源需要各自的上架結(jié)構(gòu)件。如果各電源體積不同，為把它們一起上架，就需要復(fù)雜的托架，或者是浪費(fèi)機(jī)架空間。 | 多路輸出電源的所有輸出都在同一機(jī)箱中，因此很容易上架。 |
能控制接通或關(guān)斷順序 | 如果沒(méi)有復(fù)雜的軟件，就難以實(shí)現(xiàn)對(duì)各單獨(dú)電源的同步控制。時(shí)序決定于軟件和 PC 的時(shí)鐘速度。如果要求故障產(chǎn)生時(shí)能快速關(guān)斷，就需要 PC 不間斷地監(jiān)視輸出，在檢測(cè)到一臺(tái)電源有故障時(shí)關(guān)斷其它電源的輸出。 | 能把多路輸出電源編程為可靠和可重復(fù)地接通M關(guān)斷順序。在一路輸出產(chǎn)生故障時(shí)，電源能關(guān)斷該多路輸出儀器中的其它輸出，而不需要 PC 的監(jiān)視和響應(yīng)。 |
表 2多路輸出電源勝過(guò)單獨(dú)直流電源的優(yōu)點(diǎn)
在選擇多路輸出電源時(shí)，ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師要按 DUT 對(duì)直流電源的要求確定各路輸出的容量。這意味著多路輸出直流電源應(yīng)是模塊化的，使設(shè)計(jì)師能根據(jù) DUT 要求選取具有不同功率級(jí)的模塊。正確選擇的多路輸出電源就可有一或二路的中功率通道和若干路低功率通道。
但表 1 中的DUT 對(duì)各組電源的要求有很大差異，而任何廠商的多路輸出電源都不能同時(shí)提供高功率和低功率的模塊，因此難以產(chǎn)生最佳的解決方案。這意味著 ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師還不得不為低功率通道選擇尺寸過(guò)大的模塊。
例1:配置測(cè)試LCD背光變換器的解決方案
讓我們看一個(gè)例子：
DUT 是 LCD 背光變換器，它的主輸入要求 280W，3 個(gè)輔助輸入各需 10W?？偣β蕿?310W。
ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師選擇使用模塊化的多路輸出電源。
有三種可選的模塊功率級(jí)：100W, 200W, 400W。
有兩種可選的電源主機(jī)：較小的一種支持 500W 總模塊功率，較大的一種支持 2000W 的總模塊功率。
為測(cè)試 LCD 背光變換器，ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師選擇一塊 400W 模塊和三塊 100W 模塊。模塊功率共為 700W。
為支持 700W 的總模塊功率，就需要 2000W 的主機(jī)。
雖然這一選擇的配置符合 DUT 的電源要求，但這一解決方案也存在若干缺點(diǎn)：
迫使 ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師購(gòu)買 2000W 主機(jī)來(lái)支持 700W 的總模塊功率，雖然 DUT 只需要 350W。
2000 W 主機(jī)比 500W 主機(jī)大，這就增加了 ATE 的尺寸。
2000W 主機(jī)需要更高的電網(wǎng)功率（影響 ATE 系統(tǒng)內(nèi)的電力配線，可能需要單獨(dú)的大功率電力電路）。
2000W 主機(jī)將產(chǎn)生更多的熱量。
由于 ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不得不購(gòu)買超過(guò) 6 倍的功率，（用 2000W 測(cè)試 310W 的DUT），因此系統(tǒng)將貴得多。
有些電源廠商允許多路輸出電源中模塊總功率超過(guò)主機(jī)功率的用戶配置。但當(dāng)模塊組合功率超過(guò)主機(jī)允許最大功率時(shí)，電源在短時(shí)間內(nèi)將工作在超額的功率條件，然后以不可控制的方式關(guān)斷。這是 ATE 環(huán)境工作中不合要求的事件。
通過(guò)電源管理的更好解決方案
Agilent 公司擁有 N6700 超薄形模塊化電源系統(tǒng)。該產(chǎn)品是目標(biāo)為 ATE 系統(tǒng)的直流電源。這種體積小、配置靈活和快速的電源系統(tǒng)包括一個(gè) 1U 高度的 4 槽主機(jī)和模塊。有可供選擇的 3 種主機(jī)和 20種模塊（見表 3）
主機(jī) | N6700B: 1U，4 槽，400W 總輸出功率 N6701A: 1U，4 槽，600W 總輸出功率 N6702A: 1U，4 槽，1200W 總輸出功率 |
模塊 | 各模塊均只占 1 個(gè)插槽 N6730 家族 50W 基礎(chǔ)直流電源模塊 N6740家族 100W 基礎(chǔ)直流電源模塊 N6770家族 300W 基礎(chǔ)直流電源模塊 N6750 家族 50W 和 100 W 高性能自動(dòng)量程直流電源模塊 N6760 家族 50W 和 100W 精密直流電源模塊 |
表 3 Agilent N6700 薄形模塊化電源系統(tǒng)
如您在表 3 所見，Agilent N6700 最適合 ATE 系統(tǒng)的需要。它在 1U 機(jī)箱中可有每路達(dá) 300W 的 4 路輸出，并且只需更少的機(jī)架空間，而把寶貴的機(jī)架空間留給其它儀器。其眾多的模塊能使 ATE 設(shè)計(jì)師配置適合 DUT 需要的解決方案。
例2:把AgilentN6700用于第一個(gè)例子
現(xiàn)在讓我們把 Agilent N6700 用于同一例子：
DUT 是 LCD 背光變換器，它的主輸入要求 280W，3 個(gè)輔助輸入各需 10W?？偣β蕿?310W。
ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師選用Agilent N6700 薄形模塊化電源系統(tǒng)。
有三種可選的模塊功率級(jí)：50W, 100W, 300W。
有三種可選的電源主機(jī)：400W, 600W, 1200W
為測(cè)試 LCD 背光變換器，配置應(yīng)為一塊 300W 模塊和三塊 50W 模塊。模塊總功率是 450W。
可選擇 N6700B 400W 主機(jī)，雖然模塊功率達(dá)到450W，但它具有下面講述的電源管理特性。
Agilent N6700 的一項(xiàng)獨(dú)特性能特性是電源管理。主機(jī)中的固件允許使用者把主機(jī)功率按需要分配給各模塊。在這一例子中，給 300W 模塊分配全部 300W（用于測(cè)試 280W 的主輸入），而使用者把其余 3 個(gè)通道的功率限制為每一通道 30W（用于測(cè)試 10W 的輔助電路）。
電源分配允許 ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師為這一應(yīng)用選擇較低功率的主機(jī)，它帶來(lái)的好處有：
較低功率主機(jī)只需要較小的交流功率（在原先的例子中，2000W 主機(jī)要求更大的交流功率）
較低功率主機(jī)只產(chǎn)生較小的熱量（與原先例子中2000W 主機(jī)產(chǎn)生熱量相比）
由于 ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可充分利用主機(jī)功率資源和無(wú)需購(gòu)買更大功率，因此整個(gè)系統(tǒng)將便宜得多（在原先的例子中，為測(cè)試 310W DUT，ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不得不購(gòu)買 2000W 主機(jī)）
用于能通過(guò)軟件控制功率分配特性，因此對(duì)于不同 DUT，Agilent N6700 能通過(guò)容易的重新編程，按不同方式分配功率。
當(dāng)某一通道 DUT 耗用功率超過(guò)分配功率時(shí)，該通道就進(jìn)入功率限制，但主機(jī)本身和其它通道將繼續(xù)正常工作，而不會(huì)產(chǎn)生非預(yù)期和不可控的主機(jī)關(guān)斷。
總結(jié)
ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師經(jīng)常要同時(shí)面對(duì)降低系統(tǒng)成本和提高系統(tǒng)靈活性的挑戰(zhàn)。與使用若干臺(tái)單路輸出電源相比，在減小電源尺寸和上架復(fù)雜性的同時(shí)保持系統(tǒng)成本下降方面，模塊化多路輸出電源邁出了第一步。具有固件基功率分配特性的多路輸出電源通過(guò)更好利用電源資源，將能進(jìn)一步降低電源成本和減小尺寸。在 Agilent N6700 系列電源中配有功率分配固件，使 ATE 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)試 DUT 所需要的靈活性。
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