CN105207469A - 一种ic验证工具的电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IC验证工具的电源，包括：微处理器、数字模拟转换器、电压调整电路、电信号反馈电路、微型继电器和微型继电器驱动。微处理器通过电信号反馈电路反馈的电信号动态的调整电压调整电路的输出端的电压值，使得该电源的输出电压不会随着待测IC的功耗而改变。此外，本发明中在电压调整电路的输出端和待测IC之间设置有微型继电器，通过微控制器对微型继电器驱动的控制实现对待测IC的供电或断电。相对于现有技术中缺少电源开关，本发明可以减小芯片带电操作而损坏的可能性。另外，使用微型继电器，它不是PN结，是机械开关，不存在漏电流的影响，功耗能够准确测量。

Description

一种IC验证工具的电源

技术领域

本发明涉及IC验证技术领域，特别是涉及一种IC验证工具的电源。

背景技术

目前，随着半导体行业的快速发展，IC验证技术也在跟随其不断发展。对于每颗IC的验证都需要供给其电源电压，此外，在验证过程中还需要是可程控的电源电压，并可程控通断，同时还需要测量待测IC的正常功耗和休眠功耗等。但是，现有的电源电压会随着IC的不同或者IC的工作状态的不同，以造成电源输出电压有明显的改变，因此也造成供电电压不准确，测量的待测IC功耗也不准确。例如，在没有连接待测IC时电源电压是一个值，连接待测IC后，其电源电压会有一个明显的改变(电源的输出阻抗和测量功耗的采样电阻造成的)，造成供电电压的不准确，影响IC验证的验证结果。

因此，如何克服电源在IC验证过程中供电电压不准确的问题是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种IC验证工具的电源，用于克服电源在IC验证过程中供电电压不准确的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种IC验证工具的电源，包括：

微处理器；

与所述微处理器连接的数字模拟转换器；

与所述数字模拟转换器连接的，用于将所述数字模拟转换器输出的电压进行电压调整的电压调整电路；

与所述电压调整电路和所述微处理器连接的，用于采集所述电压调整电路输出的电信号并将所述电信号反馈至所述微处理器的电信号反馈电路；

与所述电压调整电路的输出端和待测IC连接的微型继电器；

与所述微处理器和所述微型继电器连接的，用于根据所述微处理器的开关指令控制所述微型继电器接通所述待测IC的电源或断开所述待测IC的电源的微型继电器驱动。

优选地，所述电压调整电路包括：

用于为所述待测IC提供正常功耗所需电压的正常功耗调整子电路；

用于为所述待测IC提供休眠功耗所需电压的休眠功耗调整子电路；

所述正常功耗调整子电路包括：

依次连接的第一运算放大器、第一肖特基二极管、第一自恢复保险丝、第一LC滤波电路、第一采样电阻、第二采样电阻；

所述休眠功耗调整子电路包括：

依次连接的第二运算放大器、第二肖特基二极管、第二自恢复保险丝、第二LC滤波电路、第三采样电阻、第四采样电阻；

所述第一采样电阻的阻值小于所述第三采样电阻的阻值；

所述第二采样电阻的阻值小于所述第四采样电阻的阻值；

其中，所述电信号反馈电路包括用于采集所述第一采样电阻的电信号的待测IC正常工作时的电信号反馈电路和用于采集所述第三采样电阻的电信号的待测IC休眠时的电信号反馈电路。

优选地，还包括：

用于采集所述第二采样电阻的差模电压的正常功耗采样电路。

优选地，所述正常功耗采样电路包括：

用于采集所述第二采样电阻的差模电压的第一仪表放大器；

与所述第一仪表放大器连接的第一RC低通滤波器；

与所述第一RC低通滤波器和所述微处理器连接的第一模拟数字转换器。

优选地，所述待测IC正常工作时的电信号反馈电路包括：

用于测量所述第一采样电阻的共模电压的第一电压测量装置；

用于根据所述第一采样电阻的电信号报警的待测IC正常工作保护电路；

其中，所述待测IC正常工作保护电路包括：

当所述第一采样电阻的共模电压值超出第一预设电压范围时报警的第一电压保护电路；

用于当所述第一采样电阻的电流值超出第一预设电流范围时报警的第一电流保护电路。

优选地，还包括：

用于采集所述第四采样电阻的差模电压的休眠功耗采样电路。

优选地，所述休眠功耗采样电路包括：

用于采集所述第四采样电阻的差模电压的第二仪表放大器；

与所述第二仪表放大器连接的第二RC低通滤波器；

与所述第二RC低通滤波器和所述微处理器连接的第二模拟数字转换器。

优选地，所述待测IC休眠时的电信号反馈电路包括：

用于测量所述第三采样电阻的共模电压的第二电压测量装置；

用于根据所述第三采样电阻的电信号报警的待测IC休眠工作保护电路；

其中，所述待测IC休眠工作保护电路包括：

当所述第三采样电阻的共模电压值超出第二预设电压范围时报警的第二电压保护电路；

用于当所述第三采样电阻的电流值超出第二预设电流范围时报警的第二电流保护电路。

优选地，所述数字模拟转换器和所述微控制器采用串行外设接口SPI连接。

优选地，所述电信号反馈电路和所述微控制器采用I2C总线连接。

本发明所提供的IC验证工具的电源，微处理器作为控制中心，通过电信号反馈电路反馈的电信号动态的调整电压调整电路的输出端的电压值，使得该电源的电压不会随着待测IC的功耗而改变，从而克服电源在待测IC验证过程中供电电压不准确的问题。此外，本发明中在电压调整电路的输出端和待测IC之间设置有微型继电器，通过微控制器对微型继电器驱动的控制实现对待测IC的供电或断电。相对于现有技术中缺少电源开关，本发明可以减小芯片带电操作而损坏的可能性。此外，采用MOS管器件作为电源开关，在验证待测IC功耗时，因为MOS管有漏电流存在会造成功耗测量误差大，本发明使用微型继电器，它不是PN结，是机械开关，不存在漏电流的影响，功耗能够准确测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种IC验证工具的电源的结构图；

图2为本发明提供的另一种IC验证工具的电源的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种IC验证工具的电源。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明提供的一种IC验证工具的电源的结构图。IC验证工具的电源，包括：

微处理器1；

与微处理器1连接的数字模拟转换器2；

与数字模拟转换器2连接的，用于将数字模拟转换器2输出的电压进行电压调整的电压调整电路3；

与电压调整电路3和微处理器1连接的，用于采集电压调整电路3输出的电信号并将电信号反馈至微处理器1的电信号反馈电路4；

与电压调整电路3的输出端和待测IC连接的微型继电器5；

与微处理器1和微型继电器5连接的，用于根据微处理器1的开关指令控制微型继电器5接通待测IC的电源或断开待测IC的电源的微型继电器驱动6。

在具体实施中，微处理器1是电源中的核心部件，可以是MCU或者其它的处理器。微处理器1与数字模拟转换器2连接，控制数字模拟转换器2输出模拟电压。可以选择12Bit的数字模拟转换器。电压调整电路3与数字模拟转换器2连接，接收数字模拟转换器2输出的模拟电压。然后电信号反馈电路4采集电压调整电路3输出的电信号，并将电信号反馈至微处理器1。微处理器1根据反馈的电信号再对数字模拟转换器2进行PID控制，最终实现电压调整电路3的输出端的电压不会随着待测IC的功耗不同而改变。微处理器1根据验证过程的进展，控制微型继电器驱动6来实现对微型继电器5的控制。微型继电器5连接了电压调整电路3的输出端和待测IC，根据微处理器1的开关指令接通待测IC的电源或断开待测IC的电源。

本实施例提供的IC验证工具的电源，微处理器作为控制中心，通过电信号反馈电路反馈的电信号动态的调整电压调整电路的输出端的电压值，使得该电源的输出电压不会随着待测IC的功耗而改变，从而克服电源在待测IC验证过程中供电电压不准确的问题。此外，本发明中在电压调整电路的输出端和待测IC之间设置有微型继电器，通过微控制器对微型继电器驱动的控制实现对待测IC的供电线路的供电或断电。相对于现有技术中缺少电源开关，本发明可以减小芯片带电操作而损坏的可能性。另外，采用MOS管器件作为电源开关，在验证待测IC功耗时，因为MOS管有漏电流存在会造成功耗测量误差大，本发明使用微型继电器，它不是PN结，是机械开关，不存在漏电流的影响，功耗能够准确测量。

需要说明的是，微型继电器可以选择微型干簧管继电器，微型继电器驱动采用三极管驱动。可以理解的是具体的选择只是一种应用场景，不应该作为本发明的一种限制条件。

其中，数字模拟转换器2和微控制器1采用串行外设接口SPI连接。

电信号反馈电路4和微控制器1采用I2C总线连接。

在具体实施中，通常待测IC验证需要进行正常功耗的验证和休眠功耗的验证，因此，在上述实施例的基础上本发明提供了两种验证对应的电路，具体如下。

图2为本发明提供的另一种IC验证工具的电源的结构图。作为一种优选的实施方式，电压调整电路3包括：

用于为待测IC提供正常功耗所需电压的正常功耗调整子电路30；

用于为待测IC提供休眠功耗所需电压的休眠功耗调整子电路31；

正常功耗调整子电路30包括：

依次连接的第一运算放大器300、第一肖特基二极管301、第一自恢复保险丝302、第一LC滤波电路303、第一采样电阻304、第二采样电阻305；

休眠功耗调整子电路31包括：

依次连接的第二运算放大器310、第二肖特基二极管311、第二自恢复保险丝312、第二LC滤波电路313、第三采样电阻314、第四采样电阻315；

第一采样电阻304的阻值小于第三采样电阻314的阻值；

其中，电信号反馈电路4包括用于采集第一采样电阻的电信号的待测IC正常工作时的电信号反馈电路40和用于采集第三采样电阻的电信号的待测IC休眠时的电信号反馈电路41。

如图2所示，正常功耗调整子电路30和休眠功耗调整子电路31区别在于第一采样电阻304的阻值(可以为1欧姆)小于第三采样电阻314的阻值(可以为1000欧姆)，因此以正常功耗为例说明。

第一运算放大器300使用的是高电压大电流正向运算放大器，将数字模拟转换器2输出的模拟电压进行线性放大，例如，数字模拟转换器2使用的是2.048V的REF芯片，自带二倍增益，则数字模拟转换器2输出电压范围为0～4.096V，第一运算放大器300使用8～60V供电电压，输出电流200mA的芯片，然后根据待测IC的供电电压范围来决定第一运算放大器300的供电电压和放大倍数，当待测IC的工作电压为0～6.5V，则第一运算放大器300使用12V供电，放大倍数为2倍，这样第一运算放大器300输出的电压范围为0～8.192V，最后给待测IC的最大电压大约为8.192V。

第一肖特基二极管301是防止电压反向的。当不使用该电源供电，微型继电器5又未断开，使用下载器直接给待测IC供电时，下载器的供电电压就不会反向，达到下载器给待测IC供电的目的。第一自恢复保险丝302是该电源最大电流的硬件保护，当电流小于该最大电流时，自恢复保险丝阻抗很小，相当于短路，但当电流过大时，阻抗快速变大，起到保护作用，当电流恢复正常时，阻抗减小，电源恢复正常。

第一LC滤波电路303是做滤波处理，将模拟电压的纹波减小，使电源质量良好。

待测IC正常工作时的电信号反馈电路40用于采集第一采样电阻304的电信号并将电信号反馈至微处理器1。待测IC休眠时的电信号反馈电路41用于采集第三采样电阻314的电信号并将电信号反馈至微处理器1。

如图2所示，作为一种优选的实施方式，IC验证工具的电源还包括：

用于采集第二采样电阻305的差模电压的正常功耗采样电路7。

其中，正常功耗采样电路7包括：

用于采集第二采样电阻305的差模电压的第一仪表放大器70；

与第一仪表放大器70连接的第一RC低通滤波器71；

与第一RC低通滤波器71和微处理器1连接的第一模拟数字转换器72。

在上述实施例的基础上，待测IC正常工作时的电信号反馈电路40包括：

用于测量所述第一采样电阻304的共模电压的第一电压测量装置400；

用于根据所述第一采样电阻304的电信号报警的待测IC正常工作保护电路401；

其中，所述待测IC正常工作保护电路401包括：

当所述第一采样电阻304的共模电压超出第一预设电压范围时报警的第一电压保护电路4010；

用于当所述第一采样电阻304的电流值超出第一预设电流范围时报警的第一电流保护电路4011。

为了说明本实施例中各个元器件之间的工作过程，以验证待测IC正常工作时的验证为例说明。第一采样电阻304是为了待测IC正常工作时的电信号反馈电路40设置的，之所以需要两个采样电阻是因为待测IC正常工作时的电信号反馈电路40的采样输入脚有一个漏电流，如果两个采样电阻合成一个，这样仪表放大器70发挥不了作用。

第一电压测量装置400，用于采集第一采样电阻304的共模电压，并将共模电压信号反馈至微处理器1。

待测IC正常工作保护电路401根据第一采样电阻304的电信号，即共模电压信号和电流信号确定是否报警。

具体的：第一电压保护电路4010可以由微处理器1设置第一预设电压范围(例如，2V～8V)，当第一电压保护电路4010采集第一采样电阻的共模电压超出第一预设电压范围时，则第一电压保护电路401向微处理器1报警。微处理器1控制微型继电器驱动6切断微型继电器5实现保护功能。

第一电流保护电路4011可以由微处理器1设置第一预设电流范围(例如，1uA～20mA)。当第一电流保护电路4011采集第一采样电阻的电流值超出第一预设电流范围时，则第一电流保护电路4011向微处理器1报警。微处理器1控制微型继电器驱动6切断微型继电器5实现保护功能。

当需要修改电压范围或电流范围时，则可以通过微处理器1更改。

电信号反馈电路4还可以从待测IC的电源处获得电源电压值，微控制器1根据其值进行PID自动调节电源输出电压稳定，比如当负载发生改变时，电源电压将会明显改变，这时将会检测到该电压的变化而微控制器1启动PID调节程序，使电源输出电压保持在预设电压。第二采样电阻305是测量待测IC的正常功耗的，仪表放大器70先放大第二采样电阻305上的差模电压，仪表放大器70的另一个明显作用是防止采样器件输入漏电流的影响，这是利用了仪表放大器输入阻抗高(GΩ级别)的特点实现，然后根据待测IC的电流范围、采样电阻阻值大小和第一模拟数字转换器72采集电压范围确定仪表放大器70的放大倍数和REF基准电压。一般REF取测量范围的一半。

第一RC低通滤波器71是降低高频干扰和由于PCB布线带来的寄生电感、寄生电容的影响，确保第一模拟数字转换器72的输入信号干净。

第一模拟数字转换器72可以选取高精度一点的，与微处理器1的通信可以根据ADC接口定，例如，通过SPI接口与微处理器1连接。

作为一种优选的实施方式，IC验证工具的电源，还包括：

用于采集第四采样电阻315的差模电压的休眠功耗采样电路8。

其中，休眠功耗采样电路8包括：

用于采集第四采样电阻315的差模电压的第二仪表放大器80；

与第二仪表放大器80连接的第二RC低通滤波器81；

与第二RC低通滤波器81和微处理器1连接的第二模拟数字转换器82。

由于休眠功耗采样电路8的工作原理与正常功耗采样电路7的工作原理相同，这里暂不赘述。

在上述实施例的基础上，待测IC休眠时的电信号反馈电路41包括：

用于测量第三采样电阻314的共模电压的第二电压测量装置410；

用于根据所述第三采样电阻314的电信号报警的待测IC休眠工作保护电路411；

其中，所述待测IC休眠工作保护电路411包括：

当所述第三采样电阻314的共模电压超出第二预设电压范围时报警的第二电压保护电路4110；

用于当所述第三采样电阻314的电流值超出第二预设电流范围时报警的第二电流保护电路4111。

由于待测IC休眠时的电信号反馈电路41的工作原理与待测IC正常工作时的电信号反馈电路40的工作原理相同，这里暂不赘述。

以上对本发明所提供的IC验证工具的电源进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种IC验证工具的电源，其特征在于，包括：

微处理器；

与所述微处理器连接的数字模拟转换器；

与所述数字模拟转换器连接的，用于将所述数字模拟转换器输出的电压进行电压调整的电压调整电路；

与所述电压调整电路和所述微处理器连接的，用于采集所述电压调整电路输出的电信号并将所述电信号反馈至所述微处理器的电信号反馈电路；

与所述电压调整电路的输出端和待测IC连接的微型继电器；

与所述微处理器和所述微型继电器连接的，用于根据所述微处理器的开关指令控制所述微型继电器接通所述待测IC的电源或断开所述待测IC的电源的微型继电器驱动。

2.根据权利要求1所述的IC验证工具的电源，其特征在于，所述电压调整电路包括：

用于为所述待测IC提供正常功耗所需电压的正常功耗调整子电路；

用于为所述待测IC提供休眠功耗所需电压的休眠功耗调整子电路；

所述正常功耗调整子电路包括：

依次连接的第一运算放大器、第一肖特基二极管、第一自恢复保险丝、第一LC滤波电路、第一采样电阻、第二采样电阻；

所述休眠功耗调整子电路包括：

依次连接的第二运算放大器、第二肖特基二极管、第二自恢复保险丝、第二LC滤波电路、第三采样电阻、第四采样电阻；

所述第一采样电阻的阻值小于所述第三采样电阻的阻值；

所述第二采样电阻的阻值小于所述第四采样电阻的阻值；

其中，所述电信号反馈电路包括用于采集所述第一采样电阻的电信号的待测IC正常工作时的电信号反馈电路和用于采集所述第三采样电阻的电信号的待测IC休眠时的电信号反馈电路。

3.根据权利要求2所述的IC验证工具的电源，其特征在于，还包括：

用于采集所述第二采样电阻的差模电压的正常功耗采样电路。

4.根据权利要求3所述的IC验证工具的电源，其特征在于，所述正常功耗采样电路包括：

用于采集所述第二采样电阻的差模电压的第一仪表放大器；

与所述第一仪表放大器连接的第一RC低通滤波器；

与所述第一RC低通滤波器和所述微处理器连接的第一模拟数字转换器。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的IC验证工具的电源，其特征在于，所述待测IC正常工作时的电信号反馈电路包括：

用于测量所述第一采样电阻的共模电压的第一电压测量装置；

用于根据所述第一采样电阻的电信号报警的待测IC正常工作保护电路；

其中，所述待测IC正常工作保护电路包括：

当所述第一采样电阻的共模电压值超出第一预设电压范围时报警的第一电压保护电路；

用于当所述第一采样电阻的电流值超出第一预设电流范围时报警的第一电流保护电路。

6.根据权利要求2所述的IC验证工具的电源，其特征在于，还包括：

用于采集所述第四采样电阻的差模电压的休眠功耗采样电路。

7.根据权利要求6所述的IC验证工具的电源，其特征在于，所述休眠功耗采样电路包括：

用于采集所述第四采样电阻的差模电压的第二仪表放大器；

与所述第二仪表放大器连接的第二RC低通滤波器；

与所述第二RC低通滤波器和所述微处理器连接的第二模拟数字转换器。

8.根据权利要求2、6或7所述的IC验证工具的电源，其特征在于，所述待测IC休眠时的电信号反馈电路包括：

用于测量所述第三采样电阻的共模电压的第二电压测量装置；

用于根据所述第三采样电阻的电信号报警的待测IC休眠工作保护电路；

其中，所述待测IC休眠工作保护电路包括：

当所述第三采样电阻的共模电压值超出第二预设电压范围时报警的第二电压保护电路；

用于当所述第三采样电阻的电流值超出第二预设电流范围时报警的第二电流保护电路。

9.根据权利要求1所述的IC验证工具的电源，其特征在于，所述数字模拟转换器和所述微控制器采用串行外设接口SPI连接。

10.根据权利要求1所述的IC验证工具的电源，其特征在于，所述电信号反馈电路和所述微控制器采用I2C总线连接。