系統DC電源的選擇影響著(zhù)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DC電源可能在這一時(shí)間中占相當大的比重，因此在優(yōu)化測試吞吐量值得關(guān)注。但是，電源的判斷標準通常是價(jià)格和輸出功率，而不是其對測試吞吐量的影響。電源的輸出響應速度、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。認真考察和測量吞吐量特點(diǎn)基準，權衡測試時(shí)間成本，在選擇下一個(gè)系統DC電源可能會(huì )給您帶來(lái)巨大的回報！

系統DC電源輸出響應速度

許多設備在多種不同的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，變成新的設置。在一定的穩定頻段中到達最終值所需的時(shí)間是其輸出響應時(shí)間。

各種系統電源之間的差異可能會(huì )非常大。表1比較了許多系統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時(shí)間，后者是為吞吐量?jì)?yōu)化的。該模塊屬于N6700 模塊化電源系統系列，如圖2所示。擁有快速輸出響應可以把每次電壓設置變動(dòng)時(shí)間降低幾百微秒。

降壓編程器加快輸出響應時(shí)間

在兩個(gè)方向上迅速改變電壓對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時(shí)間。許多電源依賴(lài)DUT的實(shí)際負荷，來(lái)降低電壓。在負荷低的情況下，如果沒(méi)有降壓編程器，某些電源可能需要一秒的時(shí)間才能達到最終值。為高吞吐量?jì)?yōu)化的電源采用內置降壓編程器。降壓編程器是一條負荷電路，它迅速放電電源和DUT電容，快速進(jìn)行降壓編程，而與DUT負荷無(wú)關(guān)。

響應速度對測試吞吐量的影響：

汽車(chē)ECU實(shí)例

汽車(chē)電子控制單元(ECU)在測試過(guò)程中可能會(huì )有最多20種偏置電壓設置，如圖3所示。使用為吞吐量?jì)?yōu)化的電源可以節約幾秒的測試時(shí)間，對測試時(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(chē)電子行業(yè)的廣泛歡迎。

系統DC電源測量速度

幾乎在測試過(guò)程中一直要進(jìn)行DC偏置電流測量，以確定缺陷。使用系統DC電源的內置電流回讀功能、而不是外置儀表，在速度和性能方面都是明智之選。當前的系統DC電源提供了廣泛的電流測量功能，適合大多數應用。值得一提的是其測量速度。通常情況下，多項偏置電流測量是在測試過(guò)程中在設備上進(jìn)行的，這會(huì )累積起來(lái)，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)際測量數量。
3. 采集的值返回電源。

大多數通用系統DC電源采用一條傳統回讀電路，如圖4所示。對這種傳統方法，命令處理 時(shí)間一般是主導因素，累加測量時(shí)延會(huì )高達100毫秒?？焖貯DC 測量采集和返回單個(gè)讀數的時(shí)間很小，通常不超過(guò)2毫秒。整個(gè)測量時(shí)間通常作為一個(gè)基準處理。

這種基本方法對許多情況(如果不是所有情況的話(huà))在精度和吞吐量之間實(shí)現了合理的平衡。對高波峰因數電流信號，如數字手機的脈沖式耗電量，測量可重復性誤差或“抖動(dòng)”會(huì )影響這種平衡。對多次測量進(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確的測量結果

為吞吐量?jì)?yōu)化的系統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，以增強性能。與傳統方法一樣，它可以設置成快速測量采集時(shí)間。也可以使用程控積分，抵消信號中的周期噪聲和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(xiàn)周期上求積分(1 PLC, 16.7或20毫秒)，以抵消AC線(xiàn)路噪聲。安捷倫已經(jīng)在許多系統電源產(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字信號處理，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)間基準中單獨考慮測量采集積分時(shí)間。

測量速度對測試吞吐量的影響

表2比較了傳統系統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?jì)?yōu)化的電源系統的時(shí)間，在本例中是安捷倫N6760A系列DC電源模塊。

從傳統系統DC電源切換到為測量吞吐量?jì)?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ECU之類(lèi)的測試設備，通常會(huì )進(jìn)行多項耗電量測量?？梢院?jiǎn)便地節約另外0.5-1秒的時(shí)間，有效改善了測試吞吐量。半導體設備測試則要更加嚴格。由于測試時(shí)間只有幾秒或更低，因此即使100毫秒長(cháng)的測量也沒(méi)有空間。

在使用多個(gè)輸出時(shí)實(shí)現更高的吞吐量

系統DC電源中設計的功能和程序命令對測試時(shí)間的影響可能要超過(guò)出響應和測量速度的影響。一個(gè)實(shí)例是使用多個(gè)DC輸出，為擁有多個(gè)偏置輸入的設備供電，或并行測試多臺設備，如圖5所示。最經(jīng)常的情況是需要單獨發(fā)送和處理每個(gè)DC電源輸出變化或測量讀回操作，甚至對多個(gè)輸出系統DC電源也是如此。能夠在多個(gè)輸出中同時(shí)執行類(lèi)似操作會(huì )明顯改善測試吞吐量。在并行設備測試中，其較順序測試各臺設備可能要改善幾倍。在測試時(shí)間只有幾秒長(cháng)，并且已經(jīng)通過(guò)傳統方式優(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(lèi)似操作，以實(shí)現更大的測試吞吐量。

結語(yǔ)

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

除速度基準外，同時(shí)操作多個(gè)輸出等功能可以明顯提高吞吐量，傳統手段的作用甚微。對并行設備測試，同時(shí)操作可以明顯把吞吐量改善幾倍。

由于目前許多設備的測試時(shí)間只有幾秒長(cháng)，因此使用為吞吐量?jì)?yōu)化的系統DC電源具有重要意義，進(jìn)而受到廣泛歡迎！