系統(tǒng)DC電源的選擇影響著測試吞吐量

關(guān)鍵字：DC電源 測試吞吐量

許多電子產(chǎn)品的自動(dòng)測試時(shí)間只有幾秒鐘，系統(tǒng)DC電源可能在這一時(shí)間中占相當(dāng)大的比重，因此在優(yōu)化測試吞吐量值得關(guān)注。但是，電源的判斷標(biāo)準(zhǔn)通常是價(jià)格和輸出功率，而不是其對(duì)測試吞吐量的影響。電源的輸出響應(yīng)速度、測量速度和特點(diǎn)都會(huì)影響測試吞吐量。許多電源可能會(huì)驚人的慢，因此盡管成本較低，但其可能并不是成本最低的選擇。認(rèn)真考察和測量吞吐量特點(diǎn)基準(zhǔn)，權(quán)衡測試時(shí)間成本，在選擇下一個(gè)系統(tǒng)DC電源可能會(huì)給您帶來巨大的回報(bào)！

系統(tǒng)DC電源輸出響應(yīng)速度

許多設(shè)備在多種不同的DC偏置電壓上進(jìn)行測試，以在指定工作范圍內(nèi)保證正確的性能。多次改變偏置電壓可能會(huì)累積幾秒的時(shí)間，占測試時(shí)間的很大比重。
在把電源輸出電壓設(shè)置變成新值時(shí)需要幾個(gè)步驟，如圖1所示。這些步驟所需的時(shí)間都有限。

在電源收到一條命令時(shí)，電源會(huì)處理命令，這就是其命令處理時(shí)間。然后電源輸出會(huì)作出響應(yīng)，變成新的設(shè)置。在一定的穩(wěn)定頻段中到達(dá)最終值所需的時(shí)間是其輸出響應(yīng)時(shí)間。

各種系統(tǒng)電源之間的差異可能會(huì)非常大。表1比較了許多系統(tǒng)DC電源與安捷倫N6750A系列DC電源模塊典型的命令處理和輸出響應(yīng)時(shí)間，后者是為吞吐量優(yōu)化的。該模塊屬于N6700 模塊化電源系統(tǒng)系列，如圖2所示。擁有快速輸出響應(yīng)可以把每次電壓設(shè)置變動(dòng)時(shí)間降低幾百微秒。

降壓編程器加快輸出響應(yīng)時(shí)間

在兩個(gè)方向上迅速改變電壓對(duì)高吞吐量測試非常關(guān)鍵，因此有必要提一下降壓編程輸出響應(yīng)時(shí)間。許多電源依賴DUT的實(shí)際負(fù)荷，來降低電壓。在負(fù)荷低的情況下，如果沒有降壓編程器，某些電源可能需要一秒的時(shí)間才能達(dá)到最終值。為高吞吐量優(yōu)化的電源采用內(nèi)置降壓編程器。降壓編程器是一條負(fù)荷電路，它迅速放電電源和DUT電容，快速進(jìn)行降壓編程，而與DUT負(fù)荷無關(guān)。

響應(yīng)速度對(duì)測試吞吐量的影響：

汽車ECU實(shí)例

汽車電子控制單元(ECU)在測試過程中可能會(huì)有最多20種偏置電壓設(shè)置，如圖3所示。使用為吞吐量優(yōu)化的電源可以節(jié)約幾秒的測試時(shí)間，對(duì)測試時(shí)間為20秒的ECU，吞吐量可以提高20%?；诿黠@的原因，這種改進(jìn)得到了汽車電子行業(yè)的廣泛歡迎。

系統(tǒng)DC電源測量速度

幾乎在測試過程中一直要進(jìn)行DC偏置電流測量，以確定缺陷。使用系統(tǒng)DC電源的內(nèi)置電流回讀功能、而不是外置儀表，在速度和性能方面都是明智之選。當(dāng)前的系統(tǒng)DC電源提供了廣泛的電流測量功能，適合大多數(shù)應(yīng)用。值得一提的是其測量速度。通常情況下，多項(xiàng)偏置電流測量是在測試過程中在設(shè)備上進(jìn)行的，這會(huì)累積起來，給吞吐量產(chǎn)生更大的影響。此外，測量精度和速度是相互矛盾的，進(jìn)一步使事情復(fù)雜化。有3個(gè)步驟會(huì)影響測量時(shí)間：

1. 電源收到并處理測量命令。
2. 電源采集實(shí)際測量數(shù)量。
3. 采集的值返回電源。

大多數(shù)通用系統(tǒng)DC電源采用一條傳統(tǒng)回讀電路，如圖4所示。對(duì)這種傳統(tǒng)方法，命令處理 時(shí)間一般是主導(dǎo)因素，累加測量時(shí)延會(huì)高達(dá)100毫秒。快速ADC 測量采集和返回單個(gè)讀數(shù)的時(shí)間很小，通常不超過2毫秒。整個(gè)測量時(shí)間通常作為一個(gè)基準(zhǔn)處理。

這種基本方法對(duì)許多情況(如果不是所有情況的話)在精度和吞吐量之間實(shí)現(xiàn)了合理的平衡。對(duì)高波峰因數(shù)電流信號(hào)，如數(shù)字手機(jī)的脈沖式耗電量，測量可重復(fù)性誤差或“抖動(dòng)”會(huì)影響這種平衡。對(duì)多次測量進(jìn)行平均在一定程度上有所幫助，但會(huì)增加大量的測試時(shí)間。

程控積分提供了快速準(zhǔn)確的測量結(jié)果

為吞吐量優(yōu)化的系統(tǒng)DC電源的測量命令處理時(shí)間要低得多。許多電源還有程控測量積分時(shí)間，代替固定的ADC和低通濾波器，如圖4所示，以增強(qiáng)性能。與傳統(tǒng)方法一樣，它可以設(shè)置成快速測量采集時(shí)間。也可以使用程控積分，抵消信號(hào)中的周期噪聲和AC成分，大幅度改善測量性能，但其代價(jià)是時(shí)間會(huì)大大提高。人們熟悉的實(shí)例是在電源線周期上求積分(1 PLC, 16.7或20毫秒)，以抵消AC線路噪聲。安捷倫已經(jīng)在許多系統(tǒng)電源產(chǎn)品中采用不同的方法，包括N6760A系列DC電源模塊。它們采用程控取樣周期和數(shù)字信號(hào)處理，進(jìn)行快速精確的測量。在測量采集積分時(shí)間能夠編程時(shí)，必需在總測量時(shí)間基準(zhǔn)中單獨(dú)考慮測量采集積分時(shí)間。

測量速度對(duì)測試吞吐量的影響

表2比較了傳統(tǒng)系統(tǒng)DC電源有代表性的測量命令處理和采集時(shí)間與為吞吐量優(yōu)化的電源系統(tǒng)的時(shí)間，在本例中是安捷倫N6760A系列DC電源模塊。

從傳統(tǒng)系統(tǒng)DC電源切換到為測量吞吐量優(yōu)化的電源可以把測量時(shí)間從大約100毫秒降低到最低只有幾毫秒。對(duì)ECU之類的測試設(shè)備，通常會(huì)進(jìn)行多項(xiàng)耗電量測量。可以簡便地節(jié)約另外0.5-1秒的時(shí)間，有效改善了測試吞吐量。半導(dǎo)體設(shè)備測試則要更加嚴(yán)格。由于測試時(shí)間只有幾秒或更低，因此即使100毫秒長的測量也沒有空間。

在使用多個(gè)輸出時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量

系統(tǒng)DC電源中設(shè)計(jì)的功能和程序命令對(duì)測試時(shí)間的影響可能要超過出響應(yīng)和測量速度的影響。一個(gè)實(shí)例是使用多個(gè)DC輸出，為擁有多個(gè)偏置輸入的設(shè)備供電，或并行測試多臺(tái)設(shè)備，如圖5所示。最經(jīng)常的情況是需要單獨(dú)發(fā)送和處理每個(gè)DC電源輸出變化或測量讀回操作，甚至對(duì)多個(gè)輸出系統(tǒng)DC電源也是如此。能夠在多個(gè)輸出中同時(shí)執(zhí)行類似操作會(huì)明顯改善測試吞吐量。在并行設(shè)備測試中，其較順序測試各臺(tái)設(shè)備可能要改善幾倍。在測試時(shí)間只有幾秒長，并且已經(jīng)通過傳統(tǒng)方式優(yōu)化時(shí)，這為大幅度改善吞吐量提供了有效的備選方案。N6700 模塊化電源系統(tǒng)提供了一個(gè)通道列表命令集，在多個(gè)輸出模塊上同時(shí)支持類似操作，以實(shí)現(xiàn)更大的測試吞吐量。

結(jié)語

系統(tǒng)DC電源是既供電又測量的部分儀器之一，其對(duì)測試吞吐量的影響要超過通常的預(yù)期水平。必須認(rèn)真考察和基準(zhǔn)測試供電和測量速度屬性，以評(píng)估其測試吞吐量的影響。切換到為吞吐量優(yōu)化的系統(tǒng)DC電源可以把測試時(shí)間降低幾秒的時(shí)間，同時(shí)提供快速準(zhǔn)確的測量功能。

除速度基準(zhǔn)外，同時(shí)操作多個(gè)輸出等功能可以明顯提高吞吐量，傳統(tǒng)手段的作用甚微。對(duì)并行設(shè)備測試，同時(shí)操作可以明顯把吞吐量改善幾倍。
  
由于目前許多設(shè)備的測試時(shí)間只有幾秒長，因此使用為吞吐量優(yōu)化的系統(tǒng)DC電源具有重要意義，進(jìn)而受到廣泛歡迎！