【導讀】器件電源(DPS) IC具有靈活的電壓驅動和電流驅動容量，能夠為自動測試設備(ATE)提供動態測試能力。當負載電流介於兩個設定限流值之間時，DPS IC可以作為電壓源；在達到設定限流值時，DPS IC可以順利轉換為精密電流源。

圖1.MAX32010示意圖

圖1顯示ADI器件電源MAX32010的簡化架構。開關FIMODE、FVMODE和FISLAVEMODE選擇不同的模式，如FV（電壓驅動）、FI（電流驅動）和FI從器件選擇
，而開關HIZF和HIZM分別選擇MV（測量電壓）和MI（測量電流）模式。與外部檢測電阻相結合，RANGEMUX支持多個電流範圍，RA(1.2A)、RB(20mA)、RC(2mA)和RD(200µA)。通過使用公式RSENSE=1V/IOUT更改檢測電阻值，可設計自定義電流範圍。借助CLEN開關以及ICLMP和VCLMPDAC，用戶還可設置可編程電壓和箝位電流。

本文先介紹設計係統中的器件電源IC時的兩個重要考慮因素，範圍變更毛刺和效率。然後，文章詳細介紹構建滿足特定應用要求的DPS係統的一些需要考慮的因素。

範圍變更毛刺

圖2.比較ADI和競爭產品之間的範圍變更毛刺

我們來看第一個考慮因素，測量範圍變更而引起的毛刺問題。當ATE執行DUT測試時

，係統可能需要針對不同的測試來更改電流範圍。IDDQ或(huo)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)最(zui)低(di)的(de)電(dian)流(liu)範(fan)圍(wei)
，用(yong)於(yu)測(ce)量(liang)較(jiao)小(xiao)的(de)電(dian)流(liu)值(zhi)。在(zai)移(yi)動(dong)至(zhi)最(zui)低(di)電(dian)流(liu)範(fan)圍(wei)時(shi)出(chu)現(xian)的(de)電(dian)壓(ya)尖(jian)峰(feng)或(huo)毛(mao)刺(ci)不(bu)僅(jin)會(hui)影(ying)響(xiang)測(ce)量(liang)，還(hai)有(you)可(ke)能(neng)損(sun)壞(huai)DUT。無毛刺範圍變更可保護DUT

，並驗證測試。使用270pF的負載電容進行測試時，ADI的DPS能夠非常順利地執行這一轉換，沒有任何毛刺，如圖2所示。如果不使用負載電容(0pF)，將會在20µs範圍內發生轉換，斜坡速率為25mV/20µs。與競爭產品在轉換時產生的毛刺相比
，該轉換產生的毛刺小得多。在數微秒的時間內，競爭對手DPS的毛刺為159mV。因此，ADI的DPS性能比競爭產品的範圍變更性能高536%
，而且不會對DUT造成任何損害。

器件電源效率

表1.器件電源效率競爭分析

在選擇DPS IC時shi，器qi件jian電dian源yuan效xiao率lv是shi第di二er個ge重zhong要yao的de考kao慮lv因yin素su，因yin為wei該gai因yin素su直zhi接jie影ying響xiang係xi統tong的de成cheng本ben和he可ke靠kao性xing。效xiao率lv越yue高gao
，節jie省sheng的de成cheng本ben就jiu越yue多duo，可ke靠kao性xing更geng強qiang，通tong常chang係xi統tong壽shou命ming也ye更geng長chang。效xiao率lv較jiao低di的deDPS產生的熱量更多

；更多熱量意味著更多損耗，係統中組件的故障率變得更高。

器件電源效率的計算公式是
，效率=功率輸出/功率輸入。

如表1所示，與競爭對手DPS供應的電流(1A)相比，ADI的DPS以更高的效率(58.33%)供應更多電流(1.2A)。ADI的DPS效率比競爭產品2的DPS IC高11%
，比競爭產品1的DPS IC高155%。

現在，我們來考慮構建DPS係統以滿足特定應用要求時的一些方麵。

如何滿足DPS中的自定義負載電流要求

圖3.使用檢測電阻選擇自定義負載電流

對於每個受測器件(DUT)
，每個ATE都有自定義負載電流要求。MAX32010允許通過隻更改1個檢測電阻值來選擇自定義範圍。MAX32010中的RANGEMUX選擇以下電流範圍之一：RA(1.2A)、RB(20mA)、RC(2mA)或RD(200µA)。通過使用公式RSENSE=1V/IOUT


，選擇檢測電阻值。例如，負載電流要求是5mA
；5mA是自定義負載電流，屬於範圍B。要選擇正確的RSENSE：RSENSE=RB=1V/5mA=200Ω。

如何提高輸出電流

圖4.配置並聯DPS實現更高的輸出電流

很多時候，DUT所需的電流可能高於單顆DPS芯片能夠提供的電流。如圖4所示，通過並聯多個DPS器件，可實現超過1.2A的額外電流。兩個器件均保持FI模式，從而使電流加倍。例如，將兩個7V，1.2A器件並聯能夠實現7V，2.4A的輸出電流。

圖5.MAX32010的50%占空比脈衝測試輸出

要提高DPS的輸出驅動電流能力

，另一個方法是脈衝輸出。如果電流要求隻持續很短的時間

，則脈衝測試是可行選擇
，如圖5所示。例如測試DUT的I-V特性。通過更改FI開啟時間的占空比
，可執行脈衝測試。在該測試中，DPS模式在50%的時間裏設為FI模式，在另外50%的時間裏設為“高阻抗”模式。根據DUT電流要求
，占空比可能有所變化。我們在MAX32010IC上執行了該試驗，結果如下所示：

最大輸出電流=1.436A，占空比達50%

如何為DPS係統選擇正確的散熱器

要想獲得可靠穩定的係統
，必須正確選擇散熱器。以下示例顯示了為MAX32010選擇正確散熱器的分步指南。

第1步：獲取封裝的相關尺寸。通過封裝熱分析有助於選擇正確的散熱器。了解用於散熱的裸露焊盤所在區域十分重要。

第2步：獲取PCB熱性能
，以計算θJA的邊界條件。計算功耗，並考慮所有散熱方式（傳導、對流和輻射）。

圖6.帶散熱器的MAX32010封裝的溫度分布

第3步：在計算封裝的溫度分布時，散熱器底麵積和散熱器風扇的轉速是兩個重要的變量。請記住
，IC的結溫應保持在熱關斷溫度以下。我們使用靜止空氣開展的分析表明，對於MAX32010，要使結溫保持在140°C以下
，需要一個底麵積為30.48mmx30.48mm、厚度為5mm、散熱片長15mm的散熱器。

圖7.MAX32010的熱分析

第4步：要想使IC的結溫保持在140°C以下，氣流和散熱器材料發揮著重要作用。我們的分析表明，通過使銅散熱器的氣流增加1m/s
，可顯著改善溫度性能。

結論

本文提供關於在自動測試設備(ATE)係統中選擇器件電源(DPS)IC的指南。這些考慮因素將幫助客戶根據其特定的ATE係統來選擇DPS IC。文中還介紹了能夠滿足ATE係統的輸出電流和散熱要求的係統級架構。

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