CN104022771A - 具有反向驱动保护功能的测试设备 - Google Patents

Abstract

一种具有反向驱动保护功能的测试设备在此揭露，其包含至少一驱动器与现场可编程门阵列（FPGA），其中驱动器电性连接现场可编程门阵列。现场可编程门阵列用以监测驱动器的输出电流，并对驱动器执行反向驱动保护（back-drive protection）功能，以保护被测器件。

Description

具有反向驱动保护功能的测试设备

【技术领域】

本发明是有关于一种电子设备，且特别是有关于一种具有反向驱动保护功能的测试设备。

【背景技术】

反向驱动保护（back-drive protection）传统的设计方式最常见的有两种：1.使用类比元件设计、2.集成电路（IC）设计。

1.类比元件设计：一般是使用电阻和电容等的类比元件来设计反向驱动保护电路和接脚驱动器（Pin Driver），此一作法最大的缺失就是稳定性和精确度的问题。稳定性就是电路因为电流过大导致热的问题，然后影响输出品质，如果没有仔细做好元件的品质检查，严重时可能损毁待测物。精确度就是在反向驱动电流保护方面，以时间为例，无法完全精确控制在时间内做保护，在原件误差大的情况下，也是有可能损毁待测物。

2.IC设计：目前提升稳定性和精确度较好的设计方式，将上一点提到以类比元件设计的类比电路整合在晶片里面，来达到同样功能，并且在耐热和电流控制方面都有较佳的掌握，但此方法的缺点就是在费用方面，如IC制程下线费用居高不下。

由此可见，上述现有的架构，显然仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方式被发展完成。因此，如何能兼具低成本、稳定性和精确度，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。

【发明内容】

因此，本发明的一态样是在提供一种具有反向驱动保护功能（back-drive protection）的测试设备，以解决先前技术的问题。

依据本发明一实施例，一种具有反向驱动保护功能的测试设备包含至少一驱动器与现场可编程门阵列（FPGA），其中驱动器电性连接现场可编程门阵列。现场可编程门阵列用以监测驱动器的输出电流，并对驱动器执行反向驱动保护功能。

上述的驱动器可包含运算放大器、电流放大器、电流感测电阻器与模拟数字转换器。运算放大器的一输入端用以接收一输入信号，电流放大器连接运算放大器的输出端，电流感测电阻器连接电流放大器与一输出端，该输出端连接一待测电路且接回至运算放大器的另一输入端。模拟数字转换器，连接电流感测电阻器之两端，用以发送一输出结果给现场可编程门阵列。

上述的现场可编程门阵列可包含即时电流量测单元。即时电流量测单元用以基于该输出结果来测量即时电流。

上述的现场可编程门阵列亦可包含驱动器自检单元。驱动器自检单元用以依据即时电流来检测驱动器是否正常。

上述的现场可编程门阵列可包含保护启闭单元。保护启闭单元用以接收一外部编译程序来设定是否启用反向驱动保护功能。

上述的现场可编程门阵列可包含反向驱动保护单元。当反向驱动保护功能被启用时，反向驱动保护单元用以根据可编程反向驱动电流（Programmable Back-drive current）与可编程反向驱动时间（Programmable Back-drive Time）来输出一控制信号给驱动器。

上述的现场可编程门阵列还包含接脚状态指示器。当反向驱动保护功能被启用时，且也满足该反向驱动保护单元所设定的可编程反向驱动电流和可编程反向驱动时间时，接脚状态指示器用以记录下驱动器被施予反向驱动保护功能以保护待测电路的信息。

上述的驱动器可为复数个接脚驱动器（Pin Driver）。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1.使用FPGA的方式能大幅降低成本；

2.缩短研发的时程；以及

3.能够做即时的修改来维护驱动器及调整反向驱动保护功能。

以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。

【附图说明】

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1是依照本发明一实施例的一种具有反向驱动保护功能的测试设备的局部电路图；以及

图2是依照本发明一实施例的一种现场可编程门阵列的方块图。

【具体实施方式】

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的图式及以下所述各种实施例，图式中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

本发明的技术态样是一种测试设备，其可应用在电路测试，或是广泛地运用在相关的技术环节。值得注意的是，本技术态样的测试设备是使用现场可编程门阵列（FPGA）来实现反向驱动保护（back-drive protection）功能。以下将搭配图1、图2来说明测试设备的具体实施方式。

图1是依照本发明一实施例的一种具有反向驱动保护功能的测试设备100的局部电路图。如图1所示，测试设备100包含至少一驱动器110与现场可编程门阵列（FPGA）120。在架构上，驱动器110电性连接现场可编程门阵列120，待测电路130电性连接驱动器110。于使用时，现场可编程门阵列用以监测驱动器的输出电流，必要时并对驱动器执行反向驱动保护（back-driveprotection）功能。借此，本发明采用FPGA的方式能大幅降低成本，并缩短研发的时程，也提供了维修及保护功能修改的方便性。相较之下，在现有技术中，以IC的方式来做设计，做好后即无法变更，相当不便。

应了解到，虽然图1仅绘示一个驱动器110，然而此为方便描述，而非用以限制驱动器的数量，实务上，一颗现场可编程门阵列120可连接复数个驱动器110，例如：复数个接脚驱动器（PinDriver）。于使用时，通过接脚驱动器可测试待测电路。

于图1中，各个驱动器110可包含运算放大器111、电流放大器112、电流感测电阻器113与模拟数字转换器114，其中电流放大器112由电晶体（如：MOS）与电阻器所构成。在架构上，运算放大器111的一输入端用以接收一输入信号，该输入信号也就是待测电路130的电压位准，电流放大器112连接运算放大器111的输出端，电流感测电阻器113连接电流放大器与一输出端115，输出端115连接待测电路130且接回至运算放大器的第二输入端，模拟数字转换器114连接电流感测电阻器113的两端。于使用时，模拟数字转换器114用以发送一输出结果给现场可编程门阵列120。借此，现场可编程门阵列120得以获取驱动器110的即时状态。

为了对现场可编程门阵列120做进一步的阐述，请参照图2，图2是依照本发明一实施例的一种现场可编程门阵列120的方块图。如图2所示，现场可编程门阵列120可包含即时电流量测单元121。于使用时，即时电流量测单元121可接收模拟数字转换器114的输出结果，并基于该输出结果来测量即时电流。借此，现场可编程门阵列120可测得驱动器110的即时电流。

再者，现场可编程门阵列120亦可包含驱动器自检单元122。于使用时，驱动器自检单元122可依据即时电流来检测驱动器110是否正常。借此，本发明的测试设备100可以增强其自我检测的能力，进而提升机台的品质。

另一方面，现场可编程门阵列120可包含保护启闭单元123、反向驱动保护单元124与接脚状态指示器125。保护启闭单元123用以接收一外部编译程序来设定是否启用反向驱动保护功能。借此，使用者、操作者或开发者可依实际状况，选择性地编程设定启动反向驱动保护功能与否。

当反向驱动保护功能被启用时，反向驱动保护单元124可根据可编程反向驱动电流（Programmable Back-drive current）与可编程反向驱动时间（Programmable Back-drive Time）来输出控制信号给驱动器110。借此，驱动器110得以依据控制信号来限制输出电流的电流量，并依据先前设定的可编程化反向驱动时间来反映此功能，达到保护待测电路的能力。反之，当反向驱动保护功能被停用时，反向驱动保护单元124则不动作。

当反向驱动保护功能被启用时，且也满足反向驱动保护单元124所设定的可编程反向驱动电流和可编程反向驱动时间时，接脚状态指示器125用以记录下驱动器110被施予反向驱动保护功能以保护待测电路130的信息。实务上，若驱动器110的数量为复数个，则接脚状态指示器125可指示并记录下哪些驱动器被施予反向驱动保护功能，而哪些驱动器未被施予反向驱动保护功能，借以便于操作者监控及除错。

综上所述，本发明整合了类比元件设计和IC设计方式来完成，撷取个别的优点来提升新一代接脚驱动器（Pin Driver）的功能。在电流提供能力方面，依照选定的类比元件如电晶体放大器来完成，在反向驱动电流保护方面，取代模拟元件组成的模拟电路设计方式，以IC设计方式在本发明的现场可编程门阵列（FPGA）上来完成，达到数字化的精准保护功能。最值得注意的是，以现场可编程门阵列的方式能大幅降低成本，和随时的改变所有数字化的功能。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种具有反向驱动保护功能的测试设备，其特征在于：包含：

至少一驱动器；以及

现场可编程门阵列，电性连接该驱动器，用以监测该驱动器的输出电流，并对该驱动器执行该反向驱动保护功能。

2.如权利要求1所述的具有反向驱动保护功能的测试设备，其特征在于：该驱动器包含：

运算放大器，其一输入端，用以接收一输入信号；

电流放大器，连接该运算放大器的输出端；

电流感测电阻器，连接该电流放大器与一输出端，该输出端连接一待测电路且接回至该运算放大器的另一输入端；

模拟数字转换器，连接该电流感测电阻器的两端，用以发送一输出结果给该现场可编程门阵列。

3.如权利要求2所述的具有反向驱动保护功能的测试设备，其特征在于：该现场可编程门阵列包含：

电流量测单元，用以基于该输出结果来测量即时电流。

4.如权利要求3所述的具有反向驱动保护功能的测试设备，其特征在于：该现场可编程门阵列包含：

自检单元，用以依据该即时电流来检测该驱动器是否正常。

5.如权利要求2所述的具有反向驱动保护功能的测试设备，其特征在于：该现场可编程门阵列包含：

保护启闭单元，用以接收一外部编译程序来设定是否启用该反向驱动保护功能。

6.如权利要求5所述的具有反向驱动保护功能的测试设备，其特征在于：该现场可编程门阵列还包含：

反向驱动保护单元，用以当该反向驱动保护功能被启用时，根据可编程反向驱动电流与可编程反向驱动时间来输出一控制信号给该驱动器。

7.如权利要求5所述的具有反向驱动保护功能的测试设备，其特征在于：该现场可编程门阵列还包含：

接脚状态指示器，用以当该反向驱动保护功能被启动时，且也满足该反向驱动保护单元所设定的可编程反向驱动电流和可编程反向驱动时间时，记录下该驱动器被施予该反向驱动保护功能以保护该待测电路的信息。

8.如权利要求1所述的具有反向驱动保护功能的测试设备，其特征在于：该驱动器为复数个接脚驱动器。