CN101764403B

CN101764403B - 一种uut保护电路

Info

Publication number: CN101764403B
Application number: CN 200910254541
Authority: CN
Inventors: 彭刚锋; 崔强; 黄韬
Original assignee: AVIC No 631 Research Institute
Current assignee: AVIC No 631 Research Institute
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: CN101764403A

Abstract

一种UUT保护电路，主要包括热插拔保护电路、ID号识别电路和控制逻辑电路；其中热插拔保护电路和ID号识别电路通过控制逻辑电路电连接，这种UUT保护电路可以屏蔽掉绝大多数异常状况对UUT的影响，从而可以达到完全保护被测模块UUT和自动测试设备ATE的目的。

Description

一种UUT保护电路

技术领域

本发明涉及一种UUT保护电路，用于自动测试设备(ATE，Automatic TestEquipment)工作过程中对被测模块(UUT，Unit Under Test)和自动测试设备ATE的保护的电路。

背景技术

在设计自动测试系统时，对UUT的自动测试策略是设计重点，而对UUT的保护通常没有引起足够重视。大多数自动测试系统在工作过程中没有对UUT保护或者仅仅是在电路上作一些简单的过流、过压保护设计，对浪涌电流(带电拔插引起)、供电差错(模块插错导致电源接入总线等引起)等异常情况(上述异常情况在操作ATE时出现频率较高，造成UUT损伤的可能性也较高)并无有效的解决措施，所以目前对UUT的保护是低效和片面的。

在电路板进行自动测试时，由于操作人员的失误、硬件设计考虑不周、测试策略失误等方面原因，造成UUT的损伤情况时有发生。在实践中，前两方面原因造成了绝大多数损伤。目前通常的情况是，当操作人员出现失误或其它情况引起UUT与ATE异常连接时，UUT几乎是无保护的。

发明内容

本发明的目的是提供一种UUT保护电路，以用硬件实时屏蔽掉绝大多数异常状况对UUT的影响，从而达到完全保护UUT和ATE的目的。

本发明的技术解决方案是：一种UUT保护电路，其特殊之处在于：包括热插拔保护电路、ID号识别电路和控制逻辑电路；其中热插拔保护电路和ID号识别电路是通过控制逻辑电路电连接的。

上述控制逻辑电路包括与门、D触发器、计数器和第一非门、第二非门和第三非门；所述与门的输入端与ID号识别电路连接，所述输入端中的一个输入端头是通过第一非门与ID号识别电路连接；所述与门的输出端与D触发器的数据输入端D管脚相连；所述D触发器的时钟输入端C管脚输入时钟脉冲信号，同时所述时钟脉冲信号经过第二非门作为计数时钟输入计数器的计数输入端A；所述D触发器的输出端Q与计数器的清零输入端CLR相连；所述计数器的输出端CT通过第三非门接入热插拔控制器的GATE管脚。使ID识别电路和热插拔保护电路通过控制逻辑在功能上结合为一个整体。

上述ID号识别电路包括连接于ATE系统输出电源Vsys和控制逻辑电路的输入端的电阻，实现了自动防误安装，能够保证UUT与ATE之间的安全匹配。

上述电阻是一个或多个，所述电阻的数目与被测模块UUT的数目相对应；当UUT只有一种时，电阻是一个，该电阻是串接于ATE系统输出电源和控制逻辑电路的输入端之间；当UUT有多种时，电阻是多个，所述电阻是并接于ATE输出电源和控制逻辑电路与其所对应的输入端之间。

上述热插拔控制电路是以ADM4210、ADM1170、ADM1171、ADM1172、LTC4218、TPS2300或者UCC2919等型号的热插拔控制器为核心构成的，可以实现UUT与ATE间的安全热插拔。

本发明的有益效果是：本发明所涉及的UUT保护电路是热插拔保护电路和ID号识别电路通过控制逻辑电路结合为一个整体，屏蔽掉绝大多数异常状况对UUT的影响，尤其可避免加电状态异常连接对UUT的损伤，大大提高了UUT在自动测试过程中的安全性，同时对ATE起到了保护作用。同时，本发明设计简洁，可靠性较好，并且整个UUT保护电路的实现成本较低，有很好的经济性。

附图说明

图1：型号为ADM4210的热插拔保护电路原理图；

图2：型号为LTC4218的热插拔保护电路原理图；

图3：ID号识别电路原理图；

图4A：ID号为110热插拔控制器为ADM4210时的控制逻辑电路原理图；

图4B：ID号为101热插拔控制器为ADM4210时的控制逻辑电路原理图；

图4C：ID号为011热插拔控制器为ADM4210时的控制逻辑电路原理图。

具体实施方式

本发明所涉及的一种UUT保护电路，该电路包括热插拔保护电路、ID号识别电路、控制逻辑电路；其中热插拔保护电路和ID号识别电路通过控制逻辑电路电连接。

见图1，所述热插拔保护电路包括型号是ADM4210的热插拔控制器、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、感应电阻R3、第一电阻R4、第二电阻R5、计时电容C1、滤波电容C2、电容C3、负载滤波电容C4和N沟道功率场效应管N-MOSFET；该热插拔控制器的供电输入端Vcc管脚连接系统输出电源Vsys；该热插拔控制器的使能及复位输入ON管脚通过第一分压电阻R1接地，且通过第二分压电阻R2连接Vsys；并且ON管脚通过电阻R1与滤波电容C2接地端连接，ON管脚通过电阻R2与滤波电容C2接Vsys端连接，构成RC滤波电路；该热插拔控制器的定时设定输入TIMER管脚通过计时电容C1接地；该热插拔控制器的GND管脚接地；该热插拔控制器的负载电流感应SENSE管脚与功率MOSFET的漏极D端连接，UUT供电电源VCC与功率MOSFET的源极S端连接，并且SENSE管脚通过感应电阻R3与该热插拔控制器的供电输入端Vcc管脚连接；该热插拔控制器的栅极门控输出GATE管脚通过第一电阻R4与N沟道功率场效应管N-MOSFET的栅极G端连接，且通过串接的第二电阻R5和电容C3接地；UUT供电电源VCC通过负载滤波电容C4接地。

见图2，所述热插拔保护电路包括型号为LTC4218的热插拔控制器、第一电阻R1、第一分压电阻R2、第二分压电阻R3、第三分压电阻R4、感应电阻R5、第二电阻R6、第三电阻R7、第四电阻R8、第五电阻R9、第六电阻R10、计时电容C1、电容C2、负载滤波电容C3、去耦电容C4和N沟道功率场效应管N-MOSFET；热插拔控制器的型号是LTC4218，工作电压2.9～26.5V；该热插拔控制器的供电输入VDD管脚连接系统输出电源Vsys；该热插拔控制器的电源良好指示输入PG管脚通过第一电阻R1连接Vsys；该热插拔控制器的欠压比较输入UV管脚与过流指示FLT管脚直接连接，且通过第一分压电阻R2连接Vsys；该热插拔控制器的过压比较输入OV管脚通过第三分压电阻R4接地；第二分压电阻R3串联在R2与R4之间；该热插拔控制器的定时设定输入TIMER管脚通过计时电容C1接地；该热插拔控制器的内部电压输出INTVCC管脚通过去耦电容C4接地；该热插拔控制器的GND管脚接地；该热插拔控制器的电流感应正端SENSE+管脚与Vsys连接，该热插拔控制器的电流感应负端SENSE-管脚与功率MOSFET的漏极D端连接，并且感应电阻R5串联于SENSE+与SENSE-之间；UUT供电电源VCC与功率MOSFET的源极S端连接；该热插拔控制器的源极S连接端SOURCE管脚与功率MOSFET的源极S端连接；该热插拔控制器的栅极门控输出GATE管脚通过第三电阻R7与N沟道功率场效应管N-MOSFET的栅极G端连接，且通过串接的第四电阻R8和电容C2接地；该热插拔控制器的电流监视器输出IMON管脚通过第二电阻R6接地；该热插拔控制器的电流折返和电源良好比较输入FB管脚通过第五电阻R9连接UUT供电电源VCC，并且通过第六电阻R10接地；UUT供电电源VCC通过负载滤波电容C3接地。

热插拔控制器的型号不仅限于ADM4210(工作电压2.7～16.5V)和LTC4218(工作电压2.9～26.5V)，还可以是ADM1170(工作电压1.6～16.5V)、ADM1171(工作电压2.7～16.5V)、ADM1172(工作电压2.7～16.5V)、TPS2300(工作电压3～13V)或者UCC2919(工作电压3～8V)等型号的热插拔控制器，也可实现UUT的+3.3V/+5V热插拔保护电路。如需隔离和管理多种电压，可以采用每种电压分别控制的方式或选用具有多电压管理功能的热插拔控制器。热插拔控制电路具体的连接方式可根据其需要调整，还可以用包括计数器、比较器等分立元件构成的电路替换掉热插拔控制器。

通常当把带电的电路板从正在工作的底板拔出时，电路板上旁路电容的放电将通过电路板上此时可能形成的低阻通路，产生较大的瞬时电流，这较大的瞬时电流称为浪涌。它使底板电源出现瞬时跌落，从而引发工作状态错误，更为严重的会导致连接器、电路元件、电路板的金属连线等部件或器件的损坏。通过外接一个N沟道功率场效应管(N-MOSFET)和其它外围元件，配合一定的控制策略即可消除浪涌电流，实现UUT与ATE间的安全热插拔。所述外围元件就是电路中所需的电阻、电容、计数器或者比较器等。由于采用分立元件构成电路有可靠性低、维护成本高等缺点，而采用热插拔控制器实现则具有体积小、重量轻、电路结构简单、具有较高的安全性、可靠性和较低的整体成本等优点，因此建议选用热插拔控制器外接电阻、电容电路实现该UUT保护装置的热插拔保护电路。

见图3，ID号识别电路是由使用上拉电阻电路设置离散量信息以标识不同UUT的电路实现。包括连接于ATE输出电源Vsys上和控制逻辑电路输入端的上拉电阻。所述上拉电阻的数目与被测模块UUT的数目相对应，该电阻可以是一个也可以是多个，当UUT只有一种时电阻是一个，是串接于电源Vsys和控制逻辑电路的输入端；当UUT有多种时电阻为多个，是并接于电源Vsys和控制逻辑电路其所对应的输入端。当测试时，UUT与ATE正确连接后，多个电阻中的与当前被测模块所对应的那个电阻是接地的。

通常，如果UUT在测试时插错槽位，就会造成UUT与ATE和适配器(TUA，Test Unit Adapter)供电电路不匹配，有可能会对UUT和ATE造成损坏。本电路解决方法为，在适配器和UUT上设计离散量识别信号，即ID号。ID号与每种UUT一一对应。如被测模块UUTa、b、c的离散量ID号分别为110、101、011。ID0在UUT(被测模块a)通过适配器和ATE正确物理连接后会与被测模块a上的一个接地管脚相连(同理ID1、ID2在和ATE正确连接后也分别与被测模块b、c上的一个接地管脚相连)，这样当模块a正确接入时，ID0、ID1、ID2的离散量状态分别为低、高、高(即ID号为110)，由此可生成模块a对应的离散量识别信息。在ATE运行过程中，控制逻辑会实时判定这个离散量识别信息，当离散量识别信息读取有误时，控制逻辑会切断UUT供电，测试系统也可根据控制逻辑提供的Gate信号的状态转入故障处理程序，从而自动防止UUT/TUA误选，对UUT起到保护作用。

所述控制逻辑电路包括与门、D触发器、计数器和第一非门、第二非门和第三非门；所述与门的输入端与ID号识别电路连接，所述输入端中的一个输入端(该输入端在UUT和ATE正确连接后会与UUT上的一个接地管脚相连)是通过第一非门与ID号识别电路连接；所述与门的输出端与D触发器的数据输入端D管脚相连；所述D触发器的时钟输入端C管脚输入时钟脉冲信号，同时所述时钟脉冲信号经过第二非门作为计数时钟输入计数器的计数输入端A；所述D触发器的输出端Q与计数器的清零输入端CLR相连；所述计数器的输出端CT通过第三非门接入热插拔控制器的GATE管脚。

见图4A，当被测模块a测试时，假设正确连接时的ID号为110，则第一非门的位置随之确定。当模块a与ATE正确物理连接后，ID0会与模块a上的一个接地管脚相连，ID0下拉为低电平，而此时ID1、ID2仍由Vsys上拉为高电平。这样正确连接时对应的ID号离散量信息即为110。ID0取反后与ID1、ID2通过与门与一个D触发器相连，D触发器的输出与一个4位2进制计数器的清零输入相连，控制逻辑的时钟脉冲信号PCLK(控制逻辑专用，可根据实际需要设置)既作为D触发器的时钟输入，反向后又作为4位2进制计数器的计数时钟输入。当ID号为110时，D触发器数据输入D的高电平在时钟的正沿传递到Q输出端，形成一个类似时钟的信号不断将4位2进制计数器清零，此时计数器不计数，Gate信号的状态由热插拔控制器决定(Gate信号控制N沟道功率场效应管N-MOSFET的通断状态，N-MOSFET控制UUT供电电源VCC)；当ID号不为110时，D触发器数据输入D的低电平在时钟的正沿传递到Q输出端，形成的信号不能将4位2进制计数器及时清零，4位2进制计数器开始计数，计满3次(可根据实际需要设置)后将Gate信号拉为低电平，N沟道功率场效应管N-MOSFET断开，切断UUT供电电源VCC，即此时热插拔控制器不起作用。热插拔控制器通过外接感应电阻实时监测UUT电流，当UUT电流、电压正常时，Gate信号的状态由ID号标识电路决定。当热插拔控制器检测到电流/电压毛刺、浪涌、短路、过压/欠压等异常时，ID号标识电路不起作用，热插拔控制器直接根据自身硬件逻辑决定Gate信号的状态。异常情况一旦出现，热插拔控制器立即进入限流模式供电，如果限流延时期满(延时期由定时电容决定，可根据实际需要设置)异常仍未消除，则将Gate信号拉为低电平，断开N-MOSFET，切断UUT供电电源Vcc，此时ID号标识电路不起作用。热插拔控制器的型号可根据实际需要选择。图中Vsys为系统输出电源(即集成在ATE中的程控电源所提供的输出)，VCC为UUT供电电源，PCLK为控制逻辑的时钟脉冲信号，PRESET为控制逻辑复位信号，Gate为控制N-MOSFET通断的门控信号。

见图4B，被测模块b测试时，当模块b与ATE正确物理连接后，ID1会与模块b上的一个接地管脚相连，ID1下拉为低电平，而此时ID0、ID2仍由Vsys上拉为高电平。这样正确连接时对应的ID号离散量信息即为101。ID1取反后与ID0、ID2通过与门与D触发器相连，其余电路工作流程与模块a测试相同。

见图4C，被测模块c测试时，当模块c与ATE正确物理连接后，ID2会与模块c上的一个接地管脚相连，ID2下拉为低电平，而此时ID0、ID1仍由Vsys上拉为高电平。这样正确连接时对应的ID号离散量信息即为011。ID2取反后与ID0、ID1通过与门与D触发器相连，其余电路工作流程与模块a、模块b测试相同。

本发明所涉及的一种UUT保护电路，通过设置热插拔保护电路实现了UUT和ATE的安全匹配，通过设置被测模块ID号识别电路实现了自动防误安装，两者通过控制逻辑在功能上结合为一个整体，配合实现UUT连接保护功能，使UUT只有在电特性正常和电路连接正确时才会处于带电状态，从而实现了由硬件实时屏蔽异常状况损害的功能，大大提高了UUT在自动测试过程中的安全性，同时对ATE起到了保护作用。

Claims

1.一种UUT保护电路，包括热插拔保护电路，其特征在于：还包括控制逻辑电路和ID号识别电路；其中热插拔保护电路和ID号识别电路是通过控制逻辑电路电连接的；所述控制逻辑电路包括与门、D触发器、计数器和第一非门、第二非门和第三非门；所述与门的输入端与ID号识别电路连接，所述输入端中的一个输入端头是通过第一非门与ID号识别电路连接；所述与门的输出端与D触发器的数据输入端D管脚相连；所述D触发器的时钟输入端C管脚输入时钟脉冲信号，同时所述时钟脉冲信号经过第二非门作为计数时钟输入计数器的计数输入端A；所述D触发器的输出端Q与计数器的清零输入端CLR相连；所述计数器的输出端CT通过第三非门接入热插拔保护电路中的热插拔控制器的GATE管脚。

2.根据权利要求1所述的UUT保护电路，其特征在于：所述ID号识别电路由连接于ATE输出电源Vsys和控制逻辑电路的输入端之间的一个或多个电阻构成。

3.根据权利要求2所述的UUT保护电路，其特征在于：所述电阻为一个；该电阻串联于ATE输出电源Vsys和控制逻辑电路之间。

4.根据权利要求2所述的UUT保护电路，其特征在于：所述电阻为多个；所述电阻是并接于ATE输出电源Vsys和所述控制逻辑电路中与之相应的输入端之间。

5.根据权利要求3或4所述的UUT保护电路，其特征在于：所述热插拔保护电路是以型号为ADM4210、ADM1170、LTC4218、TPS2300或UCC2919的热插拔控制器为核心构成的。