陳 真 ，張凱虹，王建超

（1. 江南大學物聯(lián)網工程學院，江蘇 無錫 214122；2. 中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

1 引言

基于我國電機產品種類繁多，應用領域廣泛，根據型號、規(guī)格、功率、軸伸、絕緣、編碼器、轉速開關、熱敏元件、加熱帶等參數(shù)的不同可劃分出各種各樣的類型。同時新能源汽車產業(yè)市場良好，帶動驅動電機市場規(guī)模迅速增長。作為高性能電機系統(tǒng)的靈魂，驅動芯片將扮演越來越重要的作用[1～2]。

驅動芯片的測試難點是要保證測試的穩(wěn)定并且能排查其他因素的干擾。主要測試項是掃描測試。本文介紹的掃描測試方法在保證測試結果一致的同時縮短芯片的測試時間，有效提高測試效率，以達到降低測試成本的目的。

本文結合長川CTA8280測試機和對應的測試編程軟件，編寫掃描測試程序，實現(xiàn)電機驅動芯片的掃描測試。

2 電機驅動芯片的基本構成及工作原理

圖1是電機驅動芯片的基本構成及工作原理 圖[3]，由 圖 可 以 看 出Vin/Vip(Channel Input)和Vbias(Reference Input)經過OPA得到一輸出電壓Vo，然后再經過電平移位(Level Shift)得到正反兩路輸出Out+和Out-。一般為了獲取較大的輸出功率，都會采用橋式(BTL)輸出方式。在實際應用中，通常將此芯片的信號輸入口連在外部電源上。Vbias由穩(wěn)定電壓源提供一定電壓值作為參考點，而Vin/Vip由程控源控制，Out+和Out-分別接著電機的兩端，通過OPA的傳輸特性我們知道，輸入腳Vin/Vip值的微小變化都會引起輸出腳相應的變化，所以通常通過改變Vin/Vip值就可得到不同需求的輸出值，從而可以控制電機的轉速及正反轉驅動。當然任何一個完整的器件電源(VCC)和參考地(GND)是必不可少的。另外通常此類芯片內置有STBY(Stand by control)腳可以控制器件靜態(tài)和動態(tài)工作模式的切換，以使得在非工作狀態(tài)下的靜態(tài)功耗非常小。

圖1 電機驅動芯片的基本構成及工作原理圖

3 測試實現(xiàn)

3.1 硬件實現(xiàn)

硬件的實現(xiàn)主要是對原理圖的設計和PCB繪制。硬件設計中需要考慮的是Vin和Vip輸入腳的抗干擾能力。本文在PCB設計時考慮了以下幾點：（1）測試機電源的Force和Sence端分開引，直到針卡上才連接到一起輸入Pin口；（2）考慮到信號的噪聲干擾，需要對信號進行濾波，可在輸入Pin設計RC濾波電路，一般可串入100 Ω，同時掛0.1 μF的電容進行濾波；（3）盡量縮短導線長度和增大導線之間的距離，以減小信號線上的分布電阻、電容和電感；（4）在芯片VDD和GND之間接入濾波和去耦電容，電容的引線不宜過長，同時應盡量增大電源線（VDD）和地線（GND）的寬度。本文的硬件原理圖如圖2所示。

3.2 掃描測試程序編寫

采用長川CTA8280測試機對應的測試編程軟件編程。掃描測試編程思路：斷開S1、S2開關，閉合S3、S4、S5、S6開關，VCC上電到 12 V，Vip=Vin=0.6 V 并延遲10 ms。輸入VIP/Vin測試信號如下：（1）Vip從0.6 V開始增加，步長為1 mV，每步保持100 μs，總共增加30步（+30 mV），同時Vin從0.6 V減少，步長為1 mV，每步保持 100 μs，總共減少 30步（-30 mV），當Vout1從低翻高，并且Vout2從高翻低時，讀取Vip-Vin的值，該值設定的規(guī)范是15 mV～25 mV；（2）Vip從0.63 V開始減少，步長為1 mV，每步保持100 μs，總共減少60步（-60 mV），同時Vin從0.57 V增加，步長為1 mV，每步保持 100 μs，總共增加 60 步（+60 mV），當Vout1從高翻低，并且Vout2從低翻高時，讀取Vip-Vin的值，該值設定的規(guī)范是-25 mV～-15 mV；在測上述兩項的過程中讀取Vbias的電壓值，該值設定的規(guī)范是1.1 V～1.3 V。輸入輸出波形參見圖3。

圖2 硬件原理圖

圖3 輸入輸出波形圖

考慮到篇幅有限，下面的測試程序是Vip從0.6 V上升到0.63 V，從0.63 V下降到0.57 V的測試程序則以此類推，編寫如下：

3.3 調試實現(xiàn)

考慮到測試精度要在10 mV之內，對于電機驅動芯片在進行掃描測試調試中，當Vout1從低翻高，并且Vout2從高翻低時，精確讀取Vip-Vin的值是一大難點。噪聲干擾要?。ㄔ? mV以下），如果噪聲很大，肯定會影響測試結果。從圖4和圖5的輸入輸出波形可以看到，波形清晰，沒有受到噪聲的干擾，說明3.1的硬件實現(xiàn)起到了作用。

圖4是Vout1從低翻高、Vout2從高翻低的波形，由測試機記錄a點電壓減b點電壓為Vip-Vin的值，設計規(guī)范是32 mV～52 mV，結果為42 mV，滿足設計要求。

圖4 Vout1從低翻高波形圖

圖5 Vout1從高翻低波形圖

當Vout1從高翻低，并且Vout2從低翻高時，精確讀取Vip-Vin的值。圖5是Vout1從高翻低、Vout2從低翻高的波形，由測試機記錄a點電壓減b點電壓為Vip-Vin的值，設計規(guī)范是-52 mV～-32 mV，結果為-38 mV，滿足設計要求。

4 結束語

本文根據電機驅動芯片的基本構成及工作原理，通過原理圖的設計和PCB的繪制，采用合理的測試設備和儀器，設計出一套科學的測試方法，實現(xiàn)了馬達驅動芯片的掃描測試。掃描測試已應用于多個馬達驅動產品的芯片測試中，具有良好的通用性，但對于不同的芯片，只需要對程序和規(guī)范進行微調即可實現(xiàn)。

[1]Fuji N. Small-sized motor driver IC[J]. Power Semiconductor Devices and ICs, 2004. Proceedings. ISPSD '04.The 16th International Symposium on. IEEE, 2004：151 -153.

[2]Hsu C F, Lee B K. FPGA-based adaptive PID control of a DC motor driver via sliding-mode approach[J]. Expert Systems with Applications An International Journal, 2011,38(9)：11866-11872.

[3]張松鶴. 馬達驅動IC的測試[J]. 中國集成電路, 2006,15(10)：56-59.