带使能端固定电压调整器测试原型的构建

罗友哲，齐增亮，刘海红，李鹏飞

（陕西省电子信息产品监督检验院 陕西 西安 710004）

电压调整器目前以三端器件为主，但随着使用的需要，出现了许多带有使能端的电压调整器，这样如何对于现有的三端电压调整器测试程序及适配进行改造，来满足新的测试的需要呢？本文通过对已有三端固定电压调整器与带使能端的电压调整器比较分析，整理出快速设计开发出适合带使能端的电压调整器测试程序方案。

1 测试设备及工具介绍

1.1 电压调整器

工作时负载电压相对独立于负载电流或输入电压波动的集成电路[1]。

1.2 测试设备介绍

采用混合信号集成电路测试系统STS8105A，该系统包含多种硬件资源，且对用户开放，可对模拟器件、混合器件进行直流参数的测试。

它提供给用户两种编程方式：界面填表和C语言编程，这两种方式互相依赖，填表界面以C语言编程输出的DLL文件为依托，C语言编程需要通过填表界面来完成相应的输入输出功能[2]。

1.3 工具介绍

Visual C++是一款IDE程序开发工具，提供编程、调试界面。选择Visual C++，也是由于STS8105A所支持的C语言编程 环 境 决定 的[3－4]。

2 测试设计及硬件资源介绍

2.1 器件参数分析

带使能端固定电压调整器除有OUT（输出端）、IN （输入）、GND（地）外，一般包含使能端/EN、PG/RESET，有的器件还包括Sense端；根据器件资料要求，比三端固定电压调整器额外需要对/EN、PG端进行电流电压的测试，而Sense端无测试参数要求，根据需要将其连接至OUT端。

对于三端固定电压调整器需要测试的参数有：输出电压、线性调整率、负载调整率、静态电流、静态电流变化、纹波抑制比、跌落电压、短路电流等；而带使能端的固定电压调整器需要测试的参数有：输出电压、线性调整率、负载调整率、静态电流、跌落电压、电流极限、待机电流、/EN端输入电流、PG/RESET端的输出电压和漏电流、还有输出的阈值电压。这样，从软件方面，仅需要添加/EN端和PG/RESET端相关参数，并对已有的参数按器件要求做适当改动即可满足测试；在硬件上需要给/EN端提供加压测流源，给PG/RESET端提供加流测压源和加压测流源。

2.2 硬件资源分析

电压调整器一般的输出电压范围在1.5～15 V，电流＜10 A，其范围在STS8105A系统测试能力范围内，该系统可提供的源有 PVI0～3，QVI4～7， 其中 PVI为四象限电源可提供±50 V电压和10 A电流 ，QVI可提供精密四象限恒压、恒流、测压、测流通道，±40 V电压和1 A电流，这些源均能进行电流和电压的施加和测量。

器件的输出端OUT、输入端IN、地端GND、使能端/EN、PG/RESET各需一路资源，根据三端固定电压调整器使用的资源情况：OUT使用 PVI1；IN使用 PVI0；GND使用 QVI4；在可减少编程和硬件连接工序的情况下，/EN使用QVI5；PG/RESET使用PVI2，由于PG/RESET端需要上拉电阻来实现功能，所以QVI7提供上拉电阻电源，即可完成硬件的连接需求。

为了减少系统中程控电子负载到被测器件之间的电缆导线等系统附件电阻和接触电阻，也根据国标、军标规范，强调对稳压器的输出端必须使用开尔文连接，而系统提供的这些源均满足要求；按照芯片封装有 8－Pin SOIC、5－Pin TO、8－Pin MSOP等，根据器件封装应选择合适测试插座，且这些插座应满足开尔文连接的要求[5]。

对于高精度要求的电压调整器，可以使用系统提供的外接资源接口，外接高精度测量工具AGILENT的34401A进行电压测量。

2.3 电路设计

根据器件及可用的硬件资源分析，在系统能满足测试要求的条件下设计测试电路，原理性指示各引脚测试，实际引脚定义以器件为准。在输入和输出端一定要连接与器件适应的电容（可参考器件资料），来保证器件的稳定，对于PG端的上拉电阻要求，根据实际的测试要求可接4.7～10 k左右，如果在实际应用中可按照器件资料要求将其通过较大的上拉电阻连接到输出端。

硬件连接原理如图（系统资源如2.2分析）：

图1 固定输出电压调整器测试原理图Fig.1 Voltage regulator test circuit

注意：其中ADJ_F、ADJ_S为QVI4的force和sense线。

2.4 软件设计

ST8105A编程界面需要使用DLL文件，所以DLL文件是软件设计的主要内容。

根据测试系统的API接口，可以在Visual C++编程环境下，来完成DLL文件的生成。对于DLL文件，按照测试系统的要求，DLL文件应包括测试系统的工位设置 （在多工位情况下）、测试前资源初始化、测试完成后资源的初始化、测试参数等几部分，这里不再描述这些程序编写，仅从软件设计考虑因素和相关参数测试方面做以分析。

2.4.1 软件设计考虑的因素

对于测试参数，不同的调整器有不同的范围、测试施加条件，为了软件的复用，就需要将这些因素考虑进去。

1）输入电压的范围：如果需要进行多个电压的测试，注意这些电压是否可在同一量程下进行；

2）提供负载的范围：一般使用电流负载，所以注意电流档位的选择，选择的档位满足负载的误差要求，如果器件可适应的负载范围较宽，且需要同时考虑范围的极值，就要考虑大的负载档位的误差是否能满足小档位负载的要求，是否需要将大档位和小档位的量程范围分开；

3）测量延迟：在测试电路中，器件并非上电后就有输出，并且由于搭接的测试电路也存在延迟，所以需要考虑测量延迟时间，来保证器件测试结果的稳定；

4）系统提供的外围电路：测试系统一般会提供测试电路的典型滤波电路，设计时需要根据测试元件的需求选择，但是一般系统的滤波电路离器件较远，在保证稳定性前提下，最好外接滤波电路；

5）采样次数：为了保证测试数据平滑，需要尽可能多的采样次数，但是在测量延迟、稳定性等因素作用下，不能单纯的追求过多的采样次数；

6）使能端的电压设定：只有在使能端设定正确后器件才能正常输出，所以将使能端最为输入可选项是必要的。

针对这些因素，可以对原有的程序进行完善改造，来满足通用测试需求，但是对于带有使能端的固定输出电压调整器，需要在测试时加入对使能端的控制，来保证器件处于正常工作状态。

2.4.2 参数测试设计

使能端/EN是输入端，主要用于控制器件输出使能，降低器件功耗，需要进行电流测试，可以利用其所连接的测试源，利用加压测流方法，测试该端在相应的电平条件下的电流；

PG/RESET端是输出端，主要用来指示电压调整器当前的状态，需要测试指示状态下的电压和漏电流。电压测试时需要将电压调整器由使能端调整至相应的状态，测试该状态下，PG/RESET端的输出电压；电流也需要器件在规定的状态下，在PG/RESET端施加相应的电压，测试流入该端的电流；

线性调整率参数指IN端电压变化引起的 Out端空载时的变化率，通过设定输入端电压，获取输出端电压，按照相应的计算公式计算获取；

负载调整率参数指OUT端施加负载后，负载变化引起的Out变化率，利用电子负载，采用加流测压方式，获取不同电流下的输出电压，根据相应的计算公式获取；

电源电流是电压调整器工作时地端消耗的电流，带有/EN使能端，需要对/EN控制下的地端电流进行测试，通过设定/EN端的电压为高，测试待机情况下的电流，设定/EN端电压为低测试正常工作下的电流；

跌落电压是在一定负载下，输入端与输出端的电压差；极限电流是在输出端短路情况下器件的输出电流。

2.4.3 参数修改举例

电压输出测量（主要部分），C++语言底层程序。

1）从编程界面中获取用户设定的参数数据

编程界面中应有足够的用户设定信息，包括，电压的输入，输入范围的设定，输入钳位的设定，输出电流的设定，输出电压范围的设定，使能端控制的设定、延迟时间、采样次数等量，相关程序可参考下面：

Vin=Vo－＞GetConditionCurSelDouble（"vin"）；

//注意下面是对输入范围相关电流、电压设定的范围

PVI0_VRNG = Vo －＞GetConditionValueSelOrder （"vin_vrng"）；

PVI0_IRNG = Vo －＞GetConditionValueSelOrder （"vin_irng"）；

//对输入电流钳位防止过应力

pvi0_Iclampn = Vo －＞GetConditionCurSelDouble （"vin_iclamp1"）；

pvi0_Iclampp = Vo －＞GetConditionCurSelDouble （"vin_iclamp2"）；

……

2）相关测试电路的搭接

测试系统通过控制继电器来完成相关测试通道的连接，所以根据使用资源的情况，将对应的继电器接通或断开。

//根据硬件资源的使用情况，开关类别板上的继电器，连接测试设备相关通道与资源

cbit.SetOn（K39， K40， K49， K54， K63， －1）；……

3）对用户设定的参数的判断

通过获取用户的有设定，判断输入的合法性，并将用户的设定在测试中实际应用到测试电路中

//输入端电压量程选择

case 0:

PVI0VRNG=PVI_VRNG_50V；

break；

……

case 5:

PVI0VRNG=PVI_VRNG_1V；//对电流量程的选择，注意对于大电流档位选择时，系统处于保护目的，对电流施加时间是有要求的，所以在这里必须加以限制，防止系统因过流自我保护而停机和过流造成器件损伤；采样次数过多也会增加测试时间，所以一并进行限制。

case 0:

PVI0IRNG=PVI_IRNG_10A；

if（（delay ＜ 200） ||（delay ＞ 5000））

{

::MessageBox（NULL， "…"，"Vo:delay error"，

MB_OK）；

return －1；

}

if（（sample ＜ 1） ||（sample ＞ 100））

{::MessageBox（NULL， "…"，"Vo:sample error"，

MB_OK）；

return －1；

}

break；

……

case 5:

PVI0IRNG=PVI_IRNG_100UA；

……

4）进行测试

通过相应的测试API（主要使用连接的源的加流测压、加压测流方法）将用户设定的测试条件施加在测试回路中。

qvi5.SetModeFVMI （QVI_VRNG_10V， 0，QVI_IRNG_1MA， 1e－3， －1e－3）；

qvi5.Enable（）；

//上面程序是对使能脚进行设置，用来使能器件，使能脚的电压最好可有界面编程设定，这样可以灵活设定范围。

pvi0.SetModeFVMI （PVI0VRNG， 0， PVI0IRNG， fabs（pvi0_Iclampp）， －fabs（pvi0_Iclampn））；

pvi0.Enable（）；

pvi1.SetModeFIMV （PVI1IRNG， 0， PVI1VRNG， fabs（pvi1_Vclampp）， －fabs（pvi1_Vclampn））；

pvi1.Enable（）；

delay_us（200）；

//输出端输出电流，所以加流时一定要注意方向性

pvi1.SetModeFIMV （PVI1IRNG， －fabs（Io）， PVI1VRNG，fabs（pvi1_Vclampp）， －fabs（pvi1_Vclampn））；

pvi0.SetModeFVMI（PVI0VRNG， fabs（Vin）， PVI0IRNG，fabs（pvi0_Iclampp）， －fabs（pvi0_Iclampn））；

qvi5.SetModeFVMI （QVI_VRNG_10V， 0，QVI_IRNG_1MA， 1e－3， －1e－3）；

qvi5.Enable（）；

pvi0.Enable（）；

pvi1.Enable（）；

// delay_us（500）；

delay_us（delay）；

5）测量结果及输出

pvi1.Measure（adresult）；//利用 PVI 进行测量，如果需要高精度，则需要用外部表，或者PVM进行交流测量

// pvm.Measure（adresult，sample）；

Vo－＞SetTestResult（0， 0， adresult[0]）；//将测量结果显示在PGS界面中

6）资源释放及下次测试准备

//在大电流测试时，可在每个参数测试后，对资源进行释放，并重新初始化，防止参数之间干扰。

InitAfterTest（）；InitBeforeTest（）；

2.4.4 程序编写及硬件设计注意事项

1）程序调试当使用小电流，和适当的电压，防止过电应力造成器件损伤。

2）电压调整器的输入端与输出端一定要加匹配的滤波电容，否则器件的输出会不稳定。

3）在每一个参数测试完成后应当对使用的资源进行释放，在参数测试之前应对每一个参数进行初始化。

4）在参数测试的软件编写时，一定需要加适当的延迟3～5 ms，同时加大电流时，延迟时间不能超过系统和器件的承受范围。

3 开发举例

对TI公司生产的TPS76625D，带有使能端/EN和Power Good端。按照原理性硬件连接思路，其适配器连接如图2所示。

图2 TPS76625D测试原理图Fig.2 TPS76625D test circuit

1脚为悬空；

2脚为PG端接PVI2，并通过上拉电阻接QVI7；

3脚为地端，接QVI4，并可由继电器控制其可与地连接；

4脚为/EN，接 QVI5；

5、6脚为IN，可连接到PVI0，并通过0.1μF的电容连接到地；

7、8脚为OUT，可连接到 PVI1，并通过4.7μF的电解电容连接100Ω电阻连接到地。

软件参数举例：

输出电压：其输入范围在3.5～10 V，输入档位可选5 V和20 V，输入电流根据输出电流需要可钳位在10 mA档和1 A档，输出电流可选择10 mA档和1 A档，输出电压可以选择5 V档，电压可钳位在3 V，滤波电容直接接进了测试电路，测试可设定3 ms稳定时间、采样次数可设定10次，使能端电压设定为0 V，地端接地。软件根据上述表述，在进行底层编程时将这些因素考虑并实现，再通过界面程序进行设定即可。

其他参数可参考上述进行设置，这里不再赘述。

4 结束语

通过对三端固定电压调整器测试电路及参数分析，对照带使能端固定电压调整器的测试需求，分析了相关的影响因素，并提供了软件设计参考思路，为电压调整器的测试提供了合理的方案。

通过这样的规划，及软、硬件模板的建立，可以较快的对类似或相同的新器件进行测试开发。

[1]国家质量技术监督局.GB/T 17940－2000《半导体器件 集成电路 第3部分：模拟集成电路》。 [S].北京:中国标准出版社，2000.

[2]北京华峰测控技术有限公司.STS8105A混合信号测试系统产品手册[M].北京：北京华峰测控技术有限公司，2010.

[3]熊歆斌.Visual C++程序设计培训教程[M].北京:清华大学出版社，2002.

[4]百度百科.Microsoft Visual C++.[EB/OL].[2013－07－02].http://baike.com/view/2070966.htm?fromId=100377.

[5]孙铣，赵建平.集成稳压器调整率参数的测试[EB/OL][2014－10－04].http://www.hftc.com.cn/a/39.html.

[6]北京华峰测控技术有限公司.电压调整器测试源程序[Z].北京:华峰测控，2010.