CN111638441A - 芯片功耗的测试电路及方法、芯片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种芯片功耗的测试电路及方法、芯片。其中，该测试电路包括：控制器和多个子测试电路，多个子测试电路中任意一个子测试电路包括：电源开关模块，用于将电源模块提供的电压转换为目标电压；采样电阻的第一端与电源开关模块连接，采样电阻的第二端与待测试芯片连接；模数转换器与采样电阻并联连接，用于采集采样电阻两端的采样电压，并将采样电压发送至控制器；控制器依据采样电压和采样电阻的电阻值确定流入待测试芯片的电流，并依据电流确定待测试芯片的功耗。本申请解决了现有的芯片功耗测试方法测试精度低，测试成本高，而且无法自动完成各种芯片模式下和不同电压下自动的功耗测试的技术问题。

Description

芯片功耗的测试电路及方法、芯片

技术领域

本申请涉及芯片功耗测试领域，具体而言，涉及一种芯片功耗的测试电路及方法、芯片。

背景技术

在现有的芯片功耗测试技术中，最常见功耗测试方法主要有以下几种：第一种方法是采用毫欧级电阻串联到电源通路上，随后手工设置好电压和芯片工作状态，使用万用表测试两端电压以进行电流及功耗计算，这种方法的缺陷在于使用手动测量的方法导致的工作繁杂，同时容易引入人为误差。另一种测试方法为：将万用表串联进入电源通路上，随后手工设置好电压和芯片工作状态，读取电流值，这种方法的缺陷在于万用表内阻将影响芯片输入电压。还一种功耗测试方法为：采用数字电压源和电流表配合搭建自动测试系统，这种方法多用于整机测试，该方法的缺陷在于由于芯片的供电电压种类较多，所以需要使用很多电压表、电流表以及纷繁杂乱的接线，从而导致测试成本的提高。进一步地，由于上述方法都缺少与被测芯片和电源设置交互的数据通道，因此，不能将供电电压、芯片工作模式、功耗自动联系起来，进而不能自动完成各种芯片模式下和不同电压下自动的功耗测试。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种芯片功耗的测试电路及方法、芯片，以至少解决现有的芯片功耗测试方法测试精度低，测试成本高，而且无法自动完成各种芯片模式下和不同电压下自动的功耗测试的技术问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种芯片功耗的测试电路，包括：控制器和多个子测试电路，多个子测试电路中任意一个子测试电路包括：电源开关模块、采样电阻、数字电位计以及模数转换器，其中，电源开关模块，用于将电源模块提供的电压转换为目标电压，目标电压为待测试芯片所需要的电压；采样电阻的第一端与电源开关模块连接，采样电阻的第二端与待测试芯片连接；模数转换器与采样电阻并联连接，用于采集采样电阻两端的采样电压，并将采样电压发送至控制器；控制器依据采样电压和采样电阻的电阻值确定流入待测试芯片的电流，并依据电流确定待测试芯片的功耗；数字电位计与控制器连接，用于在控制器的控制下调节子测试电路的电阻值。

可选地，电源开关模块包括：第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，其中，电源开关模块通过第一端口与电源模块连接；控制器通过第二端口使能电源开关模块；电源开关模块通过第三端口输出目标电压；电源开关模块通过第四端口与待测试芯片连接，通过第四端口跟踪待测试芯片的输入电压。

可选地，电源开关模块通过第四端口与数字电位计连接，通过第四端口获取目标电压，控制器将目标电压转换成数字电位计的寄存器值预先写入数字电位计。

可选地，在电源开关模块通过第三端口输出目标电压后，控制器还用于通过模数转换器获取采样电阻的第二端的电压，并比对采样电阻的第二端的电压与目标电压，如果二者的差值大于预设阈值，调节数字电位计的阻值，直至差值小于预设阈值。

可选地，在采样电阻的第二端的电压与目标电压的差值小于预设阈值之后，控制器还用于设定待测试芯片的工作模式。

可选地，电源开关模块还用于通过第四端口实时采集待测试芯片的输入电压，如果待测试芯片的输入电压发生变化，调整通过第三端口输出的目标电压直至待测试芯片的输入电压恢复为发生变化之前的电压。

可选地，控制器还用于按照预设顺序和/或预设时间间隔依次使能多个子测试电路的电源开关模块。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种芯片，其特征在于，包括以上的芯片功耗的测试电路。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种芯片功耗的测试方法，该方法通过以上的芯片功耗的测试电路测试待测试芯片的功耗，包括：将目标电压转换成数字电位计的寄存器值，并将寄存器值写入数字电位计；使能电源开关模块；获取采样电阻的第二端的电压，并比对采样电阻的第二端的电压与目标电压，如果二者的差值大于预设阈值，调节数字电位计的阻值，直至差值小于预设阈值；采集采样电阻两端的采样电压，依据采样电压和采样电阻的电阻值确定流入待测试芯片的电流，并依据电流确定待测试芯片的功耗。

根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行以上的芯片功耗的测试方法。

根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行以上的目标对象的芯片功耗的测试方法。

在本申请实施例中提供了一种芯片功耗的测试电路，包括：控制器和多个子测试电路，多个子测试电路中任意一个子测试电路包括：电源开关模块、采样电阻、数字电位计以及模数转换器，其中，电源开关模块，用于将电源模块提供的电压转换为目标电压，目标电压为待测试芯片所需要的电压；采样电阻的第一端与电源开关模块连接，采样电阻的第二端与待测试芯片连接；模数转换器与采样电阻并联连接，用于采集采样电阻两端的采样电压，并将采样电压发送至控制器；控制器依据采样电压和采样电阻的电阻值确定流入待测试芯片的电流，并依据电流确定待测试芯片的功耗；数字电位计与控制器连接，用于在控制器的控制下调节子测试电路的电阻值，实现了提高芯片功耗测试的精度，降低芯片功耗测试的成本，并且将芯片功耗测试和芯片的工作模式结合起来的技术效果，进而解决了现有的芯片功耗测试方法测试精度低，测试成本高，而且无法自动完成各种芯片模式下和不同电压下自动的功耗测试技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的一种芯片功耗测试电路的示意图；

图2是根据本申请实施例的另一种芯片功耗测试电路的示意图；

图3是根据本申请实施例的一种芯片功耗的测试方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是根据本申请实施例的一种芯片功耗测试电路的示意图，如图1所示，该测试电路包括：控制器10和多个子测试电路12，多个子测试电路12中任意一个子测试电路12包括：电源开关模块120、采样电阻122、数字电位计124以及模数转换器126，其中，

电源开关模块120，用于将电源模块提供的电压转换为目标电压，目标电压为待测试芯片所需要的电压；

电源开关模块120是一种DC/DC装置，DC/DC装置是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。在本实施例中，电源开关模块用于将电源模块的输出电压转换为待测试芯片所需要的目标电压。

采样电阻122的第一端与电源开关模块120连接，采样电阻的第二端与待测试芯片连接；

模数转换器126与采样电阻122并联连接，用于采集采样电阻122两端的采样电压，并将采样电压发送至控制器10；

模数转换器126包括AD1和AD2两个端口，分别采集采样电阻122两端的电压，AD1与AD2的电压差值与采样电阻的对比值就是流入待测试芯片的电流值，控制器10可以根据该电流值计算待测试芯片的功耗，同时通过UART等端口将该电流值输出进行保存。利用模数转换器采样，可以实时得到电流数据，通过软件调整还可以保证电压输出精度。

控制器10依据采样电压和采样电阻的电阻值确定流入待测试芯片的电流，并依据电流确定待测试芯片的功耗；

数字电位计124与控制器10连接，用于在控制器10的控制下调节子测试电路12的电阻值。

数字电位计也称为数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。

需要说明的是，本实施例提供的芯片功耗测试电路包括多个电路结构相同的子测试电路，可以降低芯片功耗测试的成本，根据芯片电源种类需求，板级简单复制即可。

通过上述电路设计，实现了提高芯片功耗测试的精度，降低芯片功耗测试的成本，并且将芯片功耗测试和芯片的工作模式结合起来的技术效果。

图2是根据本申请实施例的另一种芯片功耗测试电路的示意图，如图2所示，电源开关模块120包括：第一端口1201、第二端口1202、第三端口1203及第四端口1204，其中，

电源开关模块120通过第一端口1201与电源模块连接；

控制器10通过第二端口1202使能电源开关模块120；

电源开关模块120通过第三端口1203输出目标电压；

电源开关模块120通过第四端口1204与待测试芯片连接，通过第四端口1204跟踪待测试芯片的输入电压。

在本申请的一个可选的实施例中，电源开关模块120通过第四端口1204与数字电位计124连接，通过第四端口1204获取目标电压，控制器10将目标电压转换成数字电位计124的寄存器值预先写入数字电位计124。

每个子测试电路12的工作原理一致，下面以其中一路子电路为例对上述功耗测试电路的工作原理进行说明：

控制器10将待测试芯片需要的电压值换算成数字电位计124的寄存器值，然后写入数字电位计124。控制器10根据电源顺序按时间要求使能电源开关模块120，电源模块开始输出电压。

根据本申请的一个可选的实施例，在电源开关模块120通过第三端口1203输出目标电压后，控制器10还用于通过模数转换器126获取采样电阻122的第二端的电压，并比对采样电阻122的第二端的电压与目标电压，如果二者的差值大于预设阈值，调节数字电位计124的阻值，直至差值小于预设阈值。

在上文中提到，电源开关模块120通过第四端口1204与数字电位计124连接，通过第四端口1204获取目标电压，然后估计其自身特性，自动将输出电压调整到目标电压值附近，此时由于电路环境和分压网络精度等影响误差较大，需要控制器10进行调整。具体的，控制器10读取采样电阻122两端的电压值，对比此时模数转换器的AD2的电压值和目标电压值，得到二者的压差，如果精度差大于1％(该精度可修改)，控制器10通过计算修改数字电位计124的电阻值，直到输出电源开关模块120输出的目标电压符合设定要求为止。需要说明的是，精度差的计算方法如下：

通过上述电路设计，可以实现电源电压值在线自动调整的技术效果。

根据本申请的一个可选的实施例，在采样电阻122的第二端的电压与目标电压的差值小于预设阈值之后，控制器10还用于设定待测试芯片的工作模式。电源模块输出电压符合精度要求后，控制器10设定待测试芯片的工作模式。

在本申请的一个可选的实施例中，电源开关模块120还用于通过第四端口1204实时采集待测试芯片的输入电压，如果待测试芯片的输入电压发生变化，调整通过第三端口1203输出的目标电压直至待测试芯片的输入电压恢复为发生变化之前的电压。

如果待测试芯片的输入电源的电流发生变化，将导致采样电阻两端的电压发生变化，通过电源开关模块120(DC/DC)的反馈机制能自动跟踪采样电阻后面的电压(即待测试芯片的输入电压)，如果待测试芯片的输入电压发生变化，通过电源开关模块120及时调整电源模块的输出电压，以保证待测试芯片的输入电压保持稳定不变。

通过上述电路设备可以消除电流采样电阻的分压对芯片输入的影响，充分利用DC/DC反馈自动调整输出特性，保证电流变化时输入到芯片的电压保持不变。

根据本申请的一个可选的实施例，控制器10还用于按照预设顺序和/或预设时间间隔依次使能多个子测试电路12的电源开关模块120。

控制器可以按照预先设定的顺序依次使能各子测试电路中的电源开关模块，可以实现电源启动顺序的在线调整。

本申请实施例还提供了一种芯片，其特征在于，该芯片包括以上的芯片功耗的测试电路。本申请提供的芯片，可以直接将电源输出控制和芯片功耗测试电路设计到被测芯片电路板上，成本增加不多，但极大的提升了测试效率，同时将工作模式和供电电压范围多角度结合起来，排除人为干扰，供芯片设计人员多维度验证功耗设计提供可能。

图3是根据本申请实施例的一种芯片功耗的测试方法的流程图，该方法通过以上的芯片功耗的测试电路测试待测试芯片的功耗，如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤S302，将目标电压转换成数字电位计的寄存器值，并将寄存器值写入数字电位计。

步骤S304，使能电源开关模块。

控制器将待测试芯片需要的电压值换算成数字电位计的寄存器值，然后写入数字电位计。控制器根据电源顺序按时间要求使能电源开关模块，电源模块开始输出电压。

步骤S306，获取采样电阻的第二端的电压，并比对采样电阻的第二端的电压与目标电压，如果二者的差值大于预设阈值，调节数字电位计的阻值，直至差值小于预设阈值。

控制器读取采样电阻两端的电压值，对比此时模数转换器的AD2的电压值和目标电压值，得到二者的压差，如果精度差大于1％(该精度可修改)，控制器通过计算修改数字电位计的电阻值，直到输出电源开关模块输出的目标电压符合设定要求为止。

步骤S308，采集采样电阻两端的采样电压，依据采样电压和采样电阻的电阻值确定流入待测试芯片的电流，并依据电流确定待测试芯片的功耗。

电源开关模块输出电压符合精度要求后，控制器设定待测试芯片的工作模式。

模数转换器包括AD1和AD2两个端口，分别采集采样电阻两端的电压，AD1与AD2的电压差值与采样电阻的对比值就是流入待测试芯片的电流值，控制器可以根据该电流值计算待测试芯片的功耗，同时通过UART等端口将该电流值输出进行保存。

需要说明的是，图3所示实施例的优选实施方式可以参见图1所示实施例的相关描述，此处不再赘述。

本申请实施例还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行以上的芯片功耗的测试方法。

存储介质用于存储执行以下功能的程序：将目标电压转换成数字电位计的寄存器值，并将寄存器值写入数字电位计；使能电源开关模块；获取采样电阻的第二端的电压，并比对采样电阻的第二端的电压与目标电压，如果二者的差值大于预设阈值，调节数字电位计的阻值，直至差值小于预设阈值；采集采样电阻两端的采样电压，依据采样电压和采样电阻的电阻值确定流入待测试芯片的电流，并依据电流确定待测试芯片的功耗。

本申请实施例还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行以上的目标对象的芯片功耗的测试方法。

处理器用于运行执行以下功能的程序：将目标电压转换成数字电位计的寄存器值，并将寄存器值写入数字电位计；使能电源开关模块；获取采样电阻的第二端的电压，并比对采样电阻的第二端的电压与目标电压，如果二者的差值大于预设阈值，调节数字电位计的阻值，直至差值小于预设阈值；采集采样电阻两端的采样电压，依据采样电压和采样电阻的电阻值确定流入待测试芯片的电流，并依据电流确定待测试芯片的功耗。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，ReBJGGd-Only Memory)、随机存取存储器(RBJGGM，RBJGGndom BJGGccess Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种芯片功耗的测试电路，其特征在于，包括：控制器和多个子测试电路，所述多个子测试电路中任意一个子测试电路包括：电源开关模块、采样电阻、数字电位计以及模数转换器，其中，

所述电源开关模块，用于将电源模块提供的电压转换为目标电压，所述目标电压为待测试芯片所需要的电压；

所述采样电阻的第一端与所述电源开关模块连接，所述采样电阻的第二端与所述待测试芯片连接；

所述模数转换器与所述采样电阻并联连接，用于采集所述采样电阻两端的采样电压，并将所述采样电压发送至所述控制器；

所述控制器依据所述采样电压和所述采样电阻的电阻值确定流入所述待测试芯片的电流，并依据所述电流确定所述待测试芯片的功耗；

所述数字电位计与所述控制器连接，用于在所述控制器的控制下调节所述子测试电路的电阻值。

2.根据权利要求1所述的测试电路，其特征在于，所述电源开关模块包括：第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，其中，

所述电源开关模块通过所述第一端口与所述电源模块连接；

所述控制器通过所述第二端口使能所述电源开关模块；

所述电源开关模块通过所述第三端口输出所述目标电压；

所述电源开关模块通过所述第四端口与所述待测试芯片连接，通过所述第四端口跟踪所述待测试芯片的输入电压。

3.根据权利要求2所述的测试电路，其特征在于，所述电源开关模块通过所述第四端口与所述数字电位计连接，通过所述第四端口获取所述目标电压，所述控制器将所述目标电压转换成所述数字电位计的寄存器值预先写入所述数字电位计。

4.根据权利要求2所述的测试电路，其特征在于，在所述电源开关模块通过所述第三端口输出所述目标电压后，所述控制器还用于通过所述模数转换器获取所述采样电阻的第二端的电压，并比对所述采样电阻的第二端的电压与所述目标电压，如果二者的差值大于预设阈值，调节所述数字电位计的阻值，直至所述差值小于所述预设阈值。

5.根据权利要求4所述的测试电路，其特征在于，在所述采样电阻的第二端的电压与所述目标电压的差值小于所述预设阈值之后，所述控制器还用于设定所述待测试芯片的工作模式。

6.根据权利要求2所述的测试电路，其特征在于，所述电源开关模块还用于通过所述第四端口实时采集所述待测试芯片的输入电压，如果所述待测试芯片的输入电压发生变化，调整通过所述第三端口输出的所述目标电压直至所述待测试芯片的输入电压恢复为发生变化之前的电压。

7.根据权利要求2所述的测试电路，其特征在于，所述控制器还用于按照预设顺序和/或预设时间间隔依次使能所述多个子测试电路的电源开关模块。

8.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1至7中任意一项所述的芯片功耗的测试电路。

9.一种芯片功耗的测试方法，其特征在于，该方法通过权利要求1至7中任意一项所述的芯片功耗的测试电路测试待测试芯片的功耗，所述方法包括：

将所述目标电压转换成所述数字电位计的寄存器值，并将所述寄存器值写入所述数字电位计；

使能所述电源开关模块；

获取所述采样电阻的第二端的电压，并比对所述采样电阻的第二端的电压与所述目标电压，如果二者的差值大于预设阈值，调节所述数字电位计的阻值，直至所述差值小于所述预设阈值；

采集所述采样电阻两端的采样电压，依据所述采样电压和所述采样电阻的电阻值确定流入所述待测试芯片的电流，并依据所述电流确定所述待测试芯片的功耗。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求9所述的芯片功耗的测试方法。

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