羅友哲，齊增亮，劉海紅，李鵬飛

（陜西省電子信息產(chǎn)品監(jiān)督檢驗院 陜西 西安 710004）

電壓調(diào)整器目前以三端器件為主，但隨著使用的需要，出現(xiàn)了許多帶有使能端的電壓調(diào)整器，這樣如何對于現(xiàn)有的三端電壓調(diào)整器測試程序及適配進行改造，來滿足新的測試的需要呢？本文通過對已有三端固定電壓調(diào)整器與帶使能端的電壓調(diào)整器比較分析，整理出快速設(shè)計開發(fā)出適合帶使能端的電壓調(diào)整器測試程序方案。

1 測試設(shè)備及工具介紹

1.1 電壓調(diào)整器

工作時負載電壓相對獨立于負載電流或輸入電壓波動的集成電路[1]。

1.2 測試設(shè)備介紹

采用混合信號集成電路測試系統(tǒng)STS8105A，該系統(tǒng)包含多種硬件資源，且對用戶開放，可對模擬器件、混合器件進行直流參數(shù)的測試。

它提供給用戶兩種編程方式：界面填表和C語言編程，這兩種方式互相依賴，填表界面以C語言編程輸出的DLL文件為依托，C語言編程需要通過填表界面來完成相應(yīng)的輸入輸出功能[2]。

1.3 工具介紹

Visual C++是一款I(lǐng)DE程序開發(fā)工具，提供編程、調(diào)試界面。選擇Visual C++，也是由于STS8105A所支持的C語言編程 環(huán) 境 決定 的[3－4]。

2 測試設(shè)計及硬件資源介紹

2.1 器件參數(shù)分析

帶使能端固定電壓調(diào)整器除有OUT（輸出端）、IN （輸入）、GND（地）外，一般包含使能端/EN、PG/RESET，有的器件還包括Sense端；根據(jù)器件資料要求，比三端固定電壓調(diào)整器額外需要對/EN、PG端進行電流電壓的測試，而Sense端無測試參數(shù)要求，根據(jù)需要將其連接至OUT端。

對于三端固定電壓調(diào)整器需要測試的參數(shù)有：輸出電壓、線性調(diào)整率、負載調(diào)整率、靜態(tài)電流、靜態(tài)電流變化、紋波抑制比、跌落電壓、短路電流等；而帶使能端的固定電壓調(diào)整器需要測試的參數(shù)有：輸出電壓、線性調(diào)整率、負載調(diào)整率、靜態(tài)電流、跌落電壓、電流極限、待機電流、/EN端輸入電流、PG/RESET端的輸出電壓和漏電流、還有輸出的閾值電壓。這樣，從軟件方面，僅需要添加/EN端和PG/RESET端相關(guān)參數(shù)，并對已有的參數(shù)按器件要求做適當改動即可滿足測試；在硬件上需要給/EN端提供加壓測流源，給PG/RESET端提供加流測壓源和加壓測流源。

2.2 硬件資源分析

電壓調(diào)整器一般的輸出電壓范圍在1.5～15 V，電流＜10 A，其范圍在STS8105A系統(tǒng)測試能力范圍內(nèi)，該系統(tǒng)可提供的源有 PVI0～3，QVI4～7， 其中 PVI為四象限電源可提供±50 V電壓和10 A電流 ，QVI可提供精密四象限恒壓、恒流、測壓、測流通道，±40 V電壓和1 A電流，這些源均能進行電流和電壓的施加和測量。

器件的輸出端OUT、輸入端IN、地端GND、使能端/EN、PG/RESET各需一路資源，根據(jù)三端固定電壓調(diào)整器使用的資源情況：OUT使用 PVI1；IN使用 PVI0；GND使用 QVI4；在可減少編程和硬件連接工序的情況下，/EN使用QVI5；PG/RESET使用PVI2，由于PG/RESET端需要上拉電阻來實現(xiàn)功能，所以QVI7提供上拉電阻電源，即可完成硬件的連接需求。

為了減少系統(tǒng)中程控電子負載到被測器件之間的電纜導線等系統(tǒng)附件電阻和接觸電阻，也根據(jù)國標、軍標規(guī)范，強調(diào)對穩(wěn)壓器的輸出端必須使用開爾文連接，而系統(tǒng)提供的這些源均滿足要求；按照芯片封裝有 8－Pin SOIC、5－Pin TO、8－Pin MSOP等，根據(jù)器件封裝應(yīng)選擇合適測試插座，且這些插座應(yīng)滿足開爾文連接的要求[5]。

對于高精度要求的電壓調(diào)整器，可以使用系統(tǒng)提供的外接資源接口，外接高精度測量工具AGILENT的34401A進行電壓測量。

2.3 電路設(shè)計

根據(jù)器件及可用的硬件資源分析，在系統(tǒng)能滿足測試要求的條件下設(shè)計測試電路，原理性指示各引腳測試，實際引腳定義以器件為準。在輸入和輸出端一定要連接與器件適應(yīng)的電容（可參考器件資料），來保證器件的穩(wěn)定，對于PG端的上拉電阻要求，根據(jù)實際的測試要求可接4.7～10 k左右，如果在實際應(yīng)用中可按照器件資料要求將其通過較大的上拉電阻連接到輸出端。

硬件連接原理如圖（系統(tǒng)資源如2.2分析）：

圖1 固定輸出電壓調(diào)整器測試原理圖Fig.1 Voltage regulator test circuit

注意：其中ADJ_F、ADJ_S為QVI4的force和sense線。

2.4 軟件設(shè)計

ST8105A編程界面需要使用DLL文件，所以DLL文件是軟件設(shè)計的主要內(nèi)容。

根據(jù)測試系統(tǒng)的API接口，可以在Visual C++編程環(huán)境下，來完成DLL文件的生成。對于DLL文件，按照測試系統(tǒng)的要求，DLL文件應(yīng)包括測試系統(tǒng)的工位設(shè)置 （在多工位情況下）、測試前資源初始化、測試完成后資源的初始化、測試參數(shù)等幾部分，這里不再描述這些程序編寫，僅從軟件設(shè)計考慮因素和相關(guān)參數(shù)測試方面做以分析。

2.4.1 軟件設(shè)計考慮的因素

對于測試參數(shù)，不同的調(diào)整器有不同的范圍、測試施加條件，為了軟件的復(fù)用，就需要將這些因素考慮進去。

1）輸入電壓的范圍：如果需要進行多個電壓的測試，注意這些電壓是否可在同一量程下進行；

2）提供負載的范圍：一般使用電流負載，所以注意電流檔位的選擇，選擇的檔位滿足負載的誤差要求，如果器件可適應(yīng)的負載范圍較寬，且需要同時考慮范圍的極值，就要考慮大的負載檔位的誤差是否能滿足小檔位負載的要求，是否需要將大檔位和小檔位的量程范圍分開；

3）測量延遲：在測試電路中，器件并非上電后就有輸出，并且由于搭接的測試電路也存在延遲，所以需要考慮測量延遲時間，來保證器件測試結(jié)果的穩(wěn)定；

4）系統(tǒng)提供的外圍電路：測試系統(tǒng)一般會提供測試電路的典型濾波電路，設(shè)計時需要根據(jù)測試元件的需求選擇，但是一般系統(tǒng)的濾波電路離器件較遠，在保證穩(wěn)定性前提下，最好外接濾波電路；

5）采樣次數(shù)：為了保證測試數(shù)據(jù)平滑，需要盡可能多的采樣次數(shù)，但是在測量延遲、穩(wěn)定性等因素作用下，不能單純的追求過多的采樣次數(shù)；

6）使能端的電壓設(shè)定：只有在使能端設(shè)定正確后器件才能正常輸出，所以將使能端最為輸入可選項是必要的。

針對這些因素，可以對原有的程序進行完善改造，來滿足通用測試需求，但是對于帶有使能端的固定輸出電壓調(diào)整器，需要在測試時加入對使能端的控制，來保證器件處于正常工作狀態(tài)。

2.4.2 參數(shù)測試設(shè)計

使能端/EN是輸入端，主要用于控制器件輸出使能，降低器件功耗，需要進行電流測試，可以利用其所連接的測試源，利用加壓測流方法，測試該端在相應(yīng)的電平條件下的電流；

PG/RESET端是輸出端，主要用來指示電壓調(diào)整器當前的狀態(tài)，需要測試指示狀態(tài)下的電壓和漏電流。電壓測試時需要將電壓調(diào)整器由使能端調(diào)整至相應(yīng)的狀態(tài)，測試該狀態(tài)下，PG/RESET端的輸出電壓；電流也需要器件在規(guī)定的狀態(tài)下，在PG/RESET端施加相應(yīng)的電壓，測試流入該端的電流；

線性調(diào)整率參數(shù)指IN端電壓變化引起的 Out端空載時的變化率，通過設(shè)定輸入端電壓，獲取輸出端電壓，按照相應(yīng)的計算公式計算獲??；

負載調(diào)整率參數(shù)指OUT端施加負載后，負載變化引起的Out變化率，利用電子負載，采用加流測壓方式，獲取不同電流下的輸出電壓，根據(jù)相應(yīng)的計算公式獲??；

電源電流是電壓調(diào)整器工作時地端消耗的電流，帶有/EN使能端，需要對/EN控制下的地端電流進行測試，通過設(shè)定/EN端的電壓為高，測試待機情況下的電流，設(shè)定/EN端電壓為低測試正常工作下的電流；

跌落電壓是在一定負載下，輸入端與輸出端的電壓差；極限電流是在輸出端短路情況下器件的輸出電流。

2.4.3 參數(shù)修改舉例

電壓輸出測量（主要部分），C++語言底層程序。

1）從編程界面中獲取用戶設(shè)定的參數(shù)數(shù)據(jù)

編程界面中應(yīng)有足夠的用戶設(shè)定信息，包括，電壓的輸入，輸入范圍的設(shè)定，輸入鉗位的設(shè)定，輸出電流的設(shè)定，輸出電壓范圍的設(shè)定，使能端控制的設(shè)定、延遲時間、采樣次數(shù)等量，相關(guān)程序可參考下面：

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

//注意下面是對輸入范圍相關(guān)電流、電壓設(shè)定的范圍

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

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

//對輸入電流鉗位防止過應(yīng)力

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

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

……

2）相關(guān)測試電路的搭接

測試系統(tǒng)通過控制繼電器來完成相關(guān)測試通道的連接，所以根據(jù)使用資源的情況，將對應(yīng)的繼電器接通或斷開。

//根據(jù)硬件資源的使用情況，開關(guān)類別板上的繼電器，連接測試設(shè)備相關(guān)通道與資源

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

3）對用戶設(shè)定的參數(shù)的判斷

通過獲取用戶的有設(shè)定，判斷輸入的合法性，并將用戶的設(shè)定在測試中實際應(yīng)用到測試電路中

//輸入端電壓量程選擇

case 0:

PVI0VRNG=PVI_VRNG_50V；

break；

……

case 5:

PVI0VRNG=PVI_VRNG_1V；//對電流量程的選擇，注意對于大電流檔位選擇時，系統(tǒng)處于保護目的，對電流施加時間是有要求的，所以在這里必須加以限制，防止系統(tǒng)因過流自我保護而停機和過流造成器件損傷；采樣次數(shù)過多也會增加測試時間，所以一并進行限制。

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）進行測試

通過相應(yīng)的測試API（主要使用連接的源的加流測壓、加壓測流方法）將用戶設(shè)定的測試條件施加在測試回路中。

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

qvi5.Enable（）；

//上面程序是對使能腳進行設(shè)置，用來使能器件，使能腳的電壓最好可有界面編程設(shè)定，這樣可以靈活設(shè)定范圍。

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）；

//輸出端輸出電流，所以加流時一定要注意方向性

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）測量結(jié)果及輸出

pvi1.Measure（adresult）；//利用 PVI 進行測量，如果需要高精度，則需要用外部表，或者PVM進行交流測量

// pvm.Measure（adresult，sample）；

Vo－＞SetTestResult（0， 0， adresult[0]）；//將測量結(jié)果顯示在PGS界面中

6）資源釋放及下次測試準備

//在大電流測試時，可在每個參數(shù)測試后，對資源進行釋放，并重新初始化，防止參數(shù)之間干擾。

InitAfterTest（）；InitBeforeTest（）；

2.4.4 程序編寫及硬件設(shè)計注意事項

1）程序調(diào)試當使用小電流，和適當?shù)碾妷海乐惯^電應(yīng)力造成器件損傷。

2）電壓調(diào)整器的輸入端與輸出端一定要加匹配的濾波電容，否則器件的輸出會不穩(wěn)定。

3）在每一個參數(shù)測試完成后應(yīng)當對使用的資源進行釋放，在參數(shù)測試之前應(yīng)對每一個參數(shù)進行初始化。

4）在參數(shù)測試的軟件編寫時，一定需要加適當?shù)难舆t3～5 ms，同時加大電流時，延遲時間不能超過系統(tǒng)和器件的承受范圍。

3 開發(fā)舉例

對TI公司生產(chǎn)的TPS76625D，帶有使能端/EN和Power Good端。按照原理性硬件連接思路，其適配器連接如圖2所示。

圖2 TPS76625D測試原理圖Fig.2 TPS76625D test circuit

1腳為懸空；

2腳為PG端接PVI2，并通過上拉電阻接QVI7；

3腳為地端，接QVI4，并可由繼電器控制其可與地連接；

4腳為/EN，接 QVI5；

5、6腳為IN，可連接到PVI0，并通過0.1μF的電容連接到地；

7、8腳為OUT，可連接到 PVI1，并通過4.7μF的電解電容連接100Ω電阻連接到地。

軟件參數(shù)舉例：

輸出電壓：其輸入范圍在3.5～10 V，輸入檔位可選5 V和20 V，輸入電流根據(jù)輸出電流需要可鉗位在10 mA檔和1 A檔，輸出電流可選擇10 mA檔和1 A檔，輸出電壓可以選擇5 V檔，電壓可鉗位在3 V，濾波電容直接接進了測試電路，測試可設(shè)定3 ms穩(wěn)定時間、采樣次數(shù)可設(shè)定10次，使能端電壓設(shè)定為0 V，地端接地。軟件根據(jù)上述表述，在進行底層編程時將這些因素考慮并實現(xiàn)，再通過界面程序進行設(shè)定即可。

其他參數(shù)可參考上述進行設(shè)置，這里不再贅述。

4 結(jié)束語

通過對三端固定電壓調(diào)整器測試電路及參數(shù)分析，對照帶使能端固定電壓調(diào)整器的測試需求，分析了相關(guān)的影響因素，并提供了軟件設(shè)計參考思路，為電壓調(diào)整器的測試提供了合理的方案。

通過這樣的規(guī)劃，及軟、硬件模板的建立，可以較快的對類似或相同的新器件進行測試開發(fā)。

[1]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 17940－2000《半導體器件 集成電路 第3部分：模擬集成電路》。 [S].北京:中國標準出版社，2000.

[2]北京華峰測控技術(shù)有限公司.STS8105A混合信號測試系統(tǒng)產(chǎn)品手冊[M].北京：北京華峰測控技術(shù)有限公司，2010.

[3]熊歆斌.Visual C++程序設(shè)計培訓教程[M].北京:清華大學出版社，2002.

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

[5]孫銑，趙建平.集成穩(wěn)壓器調(diào)整率參數(shù)的測試[EB/OL][2014－10－04].http://www.hftc.com.cn/a/39.html.

[6]北京華峰測控技術(shù)有限公司.電壓調(diào)整器測試源程序[Z].北京:華峰測控，2010.