利用多路輸出電源實現(xiàn)ATE系統(tǒng)的最大靈活性和經(jīng)濟性
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ATE系統(tǒng)設(shè)計師經(jīng)常要同時面對降低系統(tǒng)成本和提高系統(tǒng)靈活性的挑戰(zhàn)。本文講述 ATE系統(tǒng)電源新的獨特性能和如何幫助 ATE 系統(tǒng)設(shè)計師從容應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。
今天的許多裝置往往在測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試的實例
ATE 系統(tǒng)設(shè)計師在測試如表 1 所述 DUT（被測裝置）時，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，見表 2。
ATE 系統(tǒng)設(shè)計師的希望 | 使用單獨的直流電源 | 使用多路輸出電源 |
最小化尺寸 | 單獨電源體積大，因為它有冗余的元件，像每一路輸出的顯示，每一路輸出的一套用戶控制，以及每一路輸出的一個計算機接口。 | 多路輸出電源體積較小，因為組合在單一機箱中的若干路輸出能共享顯示、用戶控制和計算機接口。 |
便于上架安裝 | 單獨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，或者是浪費機架空間。 | 多路輸出電源的所有輸出都在同一機箱中，因此很容易上架。 |
能控制接通或關(guān)斷順序 | 如果沒有復(fù)雜的軟件，就難以實現(xiàn)對各單獨電源的同步控制。時序決定于軟件和 PC 的時鐘速度。如果要求故障產(chǎn)生時能快速關(guān)斷，就需要 PC 不間斷地監(jiān)視輸出，在檢測到一臺電源有故障時關(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，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多路輸出電源勝過單獨直流電源的優(yōu)點
在選擇多路輸出電源時，ATE 系統(tǒng)設(shè)計師要按 DUT 對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)計師能根據(jù) DUT 要求選取具有不同功率級的模塊。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)計師還不得不為低功率通道選擇尺寸過大的模塊。
例1:配置測試LCD背光變換器的解決方案
讓我們看一個例子：
DUT 是 LCD 背光變換器，它的主輸入要求 280W，3 個輔助輸入各需 10W。總功率為 310W。
ATE 系統(tǒng)設(shè)計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：100W, 200W, 400W。
有兩種可選的電源主機：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。
為測試 LCD 背光變換器，ATE 系統(tǒng)設(shè)計師選擇一塊 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。
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：
迫使 ATE 系統(tǒng)設(shè)計師購買 2000W 主機來支持 700W 的總模塊功率，雖然 DUT 只需要 350W。
2000 W 主機比 500W 主機大，這就增加了 ATE 的尺寸。
2000W 主機需要更高的電網(wǎng)功率（影響 ATE 系統(tǒng)內(nèi)的電力配線，可能需要單獨的大功率電力電路）。
2000W 主機將產(chǎn)生更多的熱量。
由于 ATE 系統(tǒng)設(shè)計師不得不購買超過 6 倍的功率，（用 2000W 測試 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主機功率的用戶配置。但當模塊組合功率超過主機允許最大功率時，電源在短時間內(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 1U 高度的 4 槽主機和模塊。有可供選擇的 3 種主機和 20種模塊（見表 3）
主機 | 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 機箱中可有每路達 300W 的 4 路輸出，并且只需更少的機架空間，而把寶貴的機架空間留給其它儀器。其眾多的模塊能使 ATE 設(shè)計師配置適合 DUT 需要的解決方案。
例2:把AgilentN6700用于第一個例子
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 個輔助輸入各需 10W?？偣β蕿?310W。
ATE 系統(tǒng)設(shè)計師選用Agilent N6700 薄形模塊化電源系統(tǒng)。
有三種可選的模塊功率級：50W, 100W, 300W。
有三種可選的電源主機：400W, 600W, 1200W
為測試 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，雖然模塊功率達到450W，但它具有下面講述的電源管理特性。
Agilent N6700 的一項獨特性能特性是電源管理。主機中的固件允許使用者把主機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（用于測試 280W 的主輸入），而使用者把其余 3 個通道的功率限制為每一通道 30W（用于測試 10W 的輔助電路）。
電源分配允許 ATE 系統(tǒng)設(shè)計師為這一應(yīng)用選擇較低功率的主機，它帶來的好處有：
較低功率主機只需要較小的交流功率（在原先的例子中，2000W 主機要求更大的交流功率）
較低功率主機只產(chǎn)生較小的熱量（與原先例子中2000W 主機產(chǎn)生熱量相比）
由于 ATE 系統(tǒng)設(shè)計師可充分利用主機功率資源和無需購買更大功率，因此整個系統(tǒng)將便宜得多（在原先的例子中，為測試 310W DUT，ATE 系統(tǒng)設(shè)計師不得不購買 2000W 主機）
用于能通過軟件控制功率分配特性，因此對于不同 DUT，Agilent N6700 能通過容易的重新編程，按不同方式分配功率。
當某一通道 DUT 耗用功率超過分配功率時，該通道就進入功率限制，但主機本身和其它通道將繼續(xù)正常工作，而不會產(chǎn)生非預(yù)期和不可控的主機關(guān)斷。
總結(jié)
ATE 系統(tǒng)設(shè)計師經(jīng)常要同時面對降低系統(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更好利用電源資源，將能進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)計師能進一步降低系統(tǒng)成本，并同時實現(xiàn)測試 DUT 所需要的靈活性。
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