CN113759275A - 电源输出短路的测试装置及其测试方法 - Google Patents

电源输出短路的测试装置及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电源输出短路的测试装置及其测试方法，该装置包括：控制信号生成模块，用于根据测试需求提供频率和占空比可调的多个驱动控制信号；待测电源；开关模块，对应连接于待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间，接收多个驱动控制信号，并根据多个驱动控制信号连通/断开待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间的电连接，其中，不同频率和占空比的多个驱动控制信号控制开关模块实现待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间不同次数和不同每次短路持续时间的短路连接。本发明能够实现大电流下对待测电源的输出短路次数和每次短路持续时间控制的准确性。

Description

电源输出短路的测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及芯片测试技术领域，具体涉及一种电源输出短路的测试装置及其测试方法。
背景技术
电源类芯片通常需要保证在输出短地(即与地线或接地端短接)和短电源(即与电源或供电端短接)的情况下不被损坏，例如在负载开关(Load Switch)类的芯片输出短地、双向直流变换(DC-DC)类的芯片输出短地、或驱动器(MOSFET Driver)类的芯片输出短地/短电源的时候都需要保证相应的芯片不被损坏。
常规的测试方法为用粗导线人为进行短接，在测试过程中可能还会涉及到触电进而影响人生安全。或者在输出管脚连接继电器，通过控制继电器实现短路切换，但是由于继电器的电流能力有限，对于流通大电流的芯片的输出短路测试无法准确的控制短路次数和每次短路持续时间，同时还会伴随一定的随机性，影响测试结果和测试效率。
因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电源输出短路的测试装置及其测试方法，可以实现大电流下对待测电源的输出短路次数和每次短路持续时间的可控测试，并提高了测试的准确性。
根据本发明提供的一种电源输出短路的测试装置，包括：控制信号生成模块，用于根据测试需求提供频率和占空比可调的多个驱动控制信号；待测电源；开关模块，包括多个开关管，所述多个开关管对应连接于待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间，接收所述多个驱动控制信号，并根据所述多个驱动控制信号连通/断开所述待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间的电连接，其中，不同频率和占空比的所述多个驱动控制信号控制所述开关模块实现所述待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间不同次数和不同每次短路持续时间的短路连接。
优选地，所述待测电源包括：电源管脚，接收供电电压；接地管脚，与接地端连接；第一输入管脚，接收所述供电电压；第二输入管脚，与接地端连接；第一输出管脚，通过所述开关模块与所述接地端连接；第二输出管脚，通过所述开关模块与所述供电端连接。
优选地，所述开关模块包括：第一开关管，第一通路端与所述待测电源的第一输出管脚连接，第二通路端与所述接地端连接，控制端接收所述多个驱动控制信号中的第一驱动控制信号；第二开关管，第一通路端与所述待测电源的第二输出管脚连接，第二通路端与所述供电端连接，控制端接收所述多个驱动控制信号中的第二驱动控制信号。
优选地，所述多个驱动控制信均为方波信号。
优选地，所述第一开关管和所述第二开关管均为高压低阻抗的NMOS晶体管。
优选地，所述测试装置还包括：示波器，与所述待测电源的输出管脚连接，用于实时观测所述待测电源的输出电流。
根据本发明提供的一种电源输出短路的测试方法，包括：由控制信号生成模块提供频率和占空比可调的多个驱动控制信号；由开关模块根据所述多个驱动控制信号导通/关断，以连通/断开待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间的电连接；根据不同的测试需求调节所述多个驱动控制信号的频率和占空比，以控制所述开关模块实现所述待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间不同次数和不同每次短路持续时间的短路连接；以及采用示波器实时观测所述待测电源的输出电流。
优选地，所述开关模块包括：第一开关管和第二开关管，其中，所述第一开关管和所述第二开关管均为高压低阻抗的NMOS晶体管。
优选地，所述多个驱动控制信均为方波信号。
优选地，所述测试方法还包括：采用温度感测器实时监测测试过程中所述待测电源的温度，在所述待测电源的温度超过预设值，且所述待测电源的输出电压/电流在所述开关模块处于关断状态时未恢复至正常状态的情况下，降低所述多个驱动控制信号的频率。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种电源输出短路的测试装置及其测试方法，通过设置多个开关管以实现待测电源的输出短路的测试路径，以及采用频率和占空比可调的多个驱动控制信号控制该多个开关的导通关断的时间和频率，进而实现对待测电源输出的短路次数和每次短路持续时间的短路测试，由于只需要对驱动控制信号的占空比和频率进行调节即可实现对短路次数和每次短路持续时间的调节，因此优化了短路测试过程，且在进行测试时采用驱动控制信号的可控性更高，测试结果也更加准确。
将待测电源的输出管脚通过开关模块中的多个开关管直接连接到对应的供电端和接地端来实现电源类芯片的输出短电源和短地测试，电路结构简单，测试成本低，也能够避免一些无关因素对测试结果的影响。
采用方波信号作为驱动控制信号，信号来源易获得，且对方波信号的占空比和频率的调节更加精确，进一步的增强了电源输出短路测试的可控性和测试结果的精确度。
采用高压低阻抗的NMOS晶体管作为开关模块中的开关管，测试时对大电流的承载能力更强，能够满足对大电流芯片的输出短路测试，适用性广。
采用示波器实时观测短路测试中待测电源的输出电流，提高了测试结果的可观测性，也能够对测试过程起到监测作用，进而避免操作失误等导致的测试结果无效或对芯片造成损伤。同时也能够对根据观测结果及时调整短路测试策略，有助于提高测试效率和准确性。
采用温度感测器实时监测测试过程中待测电源的温度，可以在温度异常时及时的对驱动控制信号的状态属性进行调整，避免测试过程中由于各种因素造成的待测电源芯片的损坏，提高了测试安全性。同时也能够根据待测电源的温度实时调整以获得较佳的驱动信号频率，从而可以在较短的时间内获得更佳的测试方案和排除温度因素对输出短路测试的影响，增强测试效率和测试结果的准确性。
应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出根据本发明实施例提供的电源输出短路的测试装置的结构框图；
图2示出根据本发明实施例提供的电源输出短路的测试装置的电路结构示意图；
图3示出根据本发明实施例提供的电源输出短路的测试方法的流程框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
下面，参照附图对本发明进行详细说明。
图1示出根据本发明实施例提供的电源输出短路的测试装置的结构框图，图2示出根据本发明实施例提供的电源输出短路的测试装置的电路结构示意图。
如图1所示，本实施例中，电源输出短路的测试装置包括：控制信号生成模块100、待测电源200和开关模块300。
其中，控制信号生成模块100用以于根据测试需求提供频率和占空比可调的多个驱动控制信号。控制信号生成模块100例如可为波形发生器等类似的信号发生源，并可通过按钮、旋钮、参数输入等方式实现输出波形信号的频率和占空比的调节。
进一步地，多个驱动控制信号包括但不限于第一驱动控制信号PWM1和第二驱动控制信号PWM2。且该多个驱动控制信号均为方波信号，因此其占空比和频率的调节更加精确，进一步的增强了电源输出短路测试的可控性和测试结果的精确度。
待测电源200具有多个输出管脚(包括但不限于第一输出管脚OUTA和第二输出管脚OUTB)，该多个输出管脚均与开关模块300连接，以通过开关模块300实现与供电端和接地端的短接。
本实施例中，以型号为SGM48000型号的电源芯片作为待测电源200为例，结合图2，该待测电源200包括：两个空管脚NC、电源管脚VCC、接地管脚GND、第一输入管脚INA、第二输入管脚INB、第一输出管脚OUTA以及第二输出管脚OUTB。其中，在进行待测电源的输出短路测试时，两个空管脚NC不参与测试，电源管脚VCC与供电端VDD连接，以接收供电电压；接地管脚GND与接地端连接；第一输入管脚INA与供电端VDD连接，以接收供电电压；第二输入管脚INB与接地端连接；第一输出管脚OUTA通过开关模块300与接地端连接；第二输出管脚OUTB通过开关模块300与供电端VDD连接。
开关模块300包括多个开关管，该多个开关管分别对应的连接于待测电源200的输出管脚与供电端和接地端之间，接收多个驱动控制信号，并根据多个驱动控制信号连通/断开待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间的电连接。具体的，多个开关管包括但不限于第一开关管M1和第二开关管M2，其中，第一开关管M1的第一通路端与待测电源200的第一输出管脚OUTA连接，第一开关管M1的第二通路端与接地端连接，第一开关管M1的控制端接收多个驱动控制信号中的第一驱动控制信号PWM1。以及第二开关管M2的第一通路端与待测电源200的第二输出管脚OUTB连接，第二开关管M2的第二通路端与供电端VDD连接，第二开关管M2的控制端接收多个驱动控制信号中的第二驱动控制信号PWM2。
进一步地，第一开关管M1和第二开关管M2均为高压低阻抗大电流的NMOS晶体管。例如可选用型号为NXP的PSMN1R7-60BS的开关管。如此在测试时对大电流的承载能力更强，能够满足对大电流芯片的输出短路测试，适用性广。
基于上述的待测电源200的连接关系，其第一输出端OUTA和第二输出端OUTB的电位分别与第一输入端INA和第二输入端INB的电位相同。当进行待测电源200的输出短路测试时，第一驱动控制信号PWM1在高电平期间控制第一开关管M1导通，进而连通待测电源200的第一输出端OUTA的对地的短接路径；第一驱动控制信号PWM1在低电平期间控制第一开关管M1关断，进而断开待测电源200的第一输出端OUTA的对地的短接路径，也即是说，在第一驱动控制信号PWM1的一个信号周期内，即可完成一次待测电源200的第一输出端OUTA的短地测试。同理，第二驱动控制信号PWM2在高电平期间控制第二开关管M2导通，进而连通待测电源200的第二输出端OUTB的对供电端VDD的短接路径；第二驱动控制信号PWM2在低电平期间控制第二开关管M2关断，进而断开待测电源200的第二输出端OUTB的对供电端VDD的短接路径，也即是说，在第二驱动控制信号PWM2的一个信号周期内，即可完成一次待测电源200的第二输出端OUTB的短电源测试。
基于上述描述，可知，本实施例中，通过调整控制信号生成模块100输出的多个驱动控制信号(包括第一驱动控制信号PWM1和第二驱动控制信号PWM2)的时间(即测试时间)，即可实现不同短路次数的输出短路测试。而在一定的测试时间内，通过调整多个驱动控制信号的频率，即可实现不同短路次数的输出短路测试。以及通过调整多个驱动控制信号的占空比和/或频率，即可实现不同每次短路持续时间的短路测试。换言之，不同频率和占空比的多个驱动控制信号控制开关模块300实现待测电源200的输出管脚与供电端VDD和接地端之间不同次数和不同每次短路持续时间的短路连接。优化了短路测试过程，且在进行测试时采用驱动控制信号的可控性更高，测试结果也更加准确。
可以理解的是，当待测电源200具有3个或3个以上的输出管脚且均需要进行短路测试时，只需要对应调整开关模块300中开关管的数量以及控制信号生成模块100输出的驱动控制信号的数量，以满足测试需求即可，本文中对这些数量不做具体限定。
进一步地，测试装置还包括示波器，示波器与待测电源200的输出管脚连接，用于实时观测待测电源200的输出电流、电压。如此，提高了测试结果的可观测性，也能够对测试过程起到监测作用，进而避免操作失误等导致的测试结果无效或对芯片造成损伤。同时也能够对根据观测结果及时调整短路测试策略，有助于提高测试效率和准确性。
进一步地，测试装置还包括温度感测器，用于实时监测待测电源200的芯片温度。如此，可以获得测试过程中待测电源芯片的温度参数，进而增强测试结果的可靠性和准确性。
图3示出根据本发明实施例提供的电源输出短路的测试方法的流程框图。
如图3所示，同时结合图1和图2，本实施例中，电源输出短路的测试方法包括执行如下步骤：
在步骤S1中，由控制信号生成模块提供频率和占空比可调的多个驱动控制信号。
控制信号生成模块100例如可为波形发生器等类似的信号发生源，并可通过按钮、旋钮、参数输入等方式实现输出波形信号的频率和占空比的调节。
进一步地，多个驱动控制信号包括但不限于第一驱动控制信号PWM1和第二驱动控制信号PWM2。且该多个驱动控制信号均为方波信号，因此其占空比和频率的调节更加精确，进一步的增强了电源输出短路测试的可控性和测试结果的精确度。
在步骤S2中，由开关模块根据多个驱动控制信号导通/关断，以连通/断开待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间的电连接。
多个驱动控制信号包括第一驱动控制信号PWM1和第二驱动控制信号PWM2。以及开关模块300包括多个开关管，该多个开关管分别对应的连接于待测电源200的输出管脚与供电端和接地端之间，接收多个驱动控制信号，并根据多个驱动控制信号连通/断开待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间的电连接。具体的，多个开关管包括但不限于第一开关管M1和第二开关管M2，其中，第一开关管M1接收多个驱动控制信号中的第一驱动控制信号PWM1，第二开关管M2接收多个驱动控制信号中的第二驱动控制信号PWM2。
第一驱动控制信号PWM1在高电平期间控制第一开关管M1导通，进而连通待测电源200的第一输出端OUTA的对地的短接路径；第一驱动控制信号PWM1在低电平期间控制第一开关管M1关断，进而断开待测电源200的第一输出端OUTA的对地的短接路径。同理，第二驱动控制信号PWM2在高电平期间控制第二开关管M2导通，进而连通待测电源200的第二输出端OUTB的对供电端VDD的短接路径；第二驱动控制信号PWM2在低电平期间控制第二开关管M2关断，进而断开待测电源200的第二输出端OUTB的对供电端VDD的短接路径。
进一步地，第一开关管M1和第二开关管M2均为高压低阻抗大电流的NMOS晶体管。例如可选用型号为NXP的PSMN1R7-60BS的开关管。如此在测试时对大电流的承载能力更强，能够满足对大电流芯片的输出短路测试，适用性广。
在步骤S3中，根据不同的测试需求调节多个驱动控制信号的频率和占空比，以控制开关模块实现待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间不同次数和不同每次短路持续时间的短路连接。
本实施例中，通过调整控制信号生成模块100输出的多个驱动控制信号的时间(即测试时间)，即可实现不同短路次数的输出短路测试。而在一定的测试时间内，通过调整多个驱动控制信号的频率，即可实现不同短路次数的输出短路测试。以及通过调整多个驱动控制信号的占空比和/或频率，即可实现不同每次短路持续时间的短路测试。
示例性的，在某个输出短路测试中，控制信号生成模块100输出的第一驱动控制信号PWM1为0V-5V的50％占空比方波，频率为1Hz。此时待测电源200的第一输出端OUTA可通过第一开关管M1以1s的周期实现短地并断开(第一开关管M1导通时待测电源200的第一输出端OUTA在0.5s的时间内与接地端短接，第一开关管M1关断时待测电源200的第一输出端OUTA在0.5s的时间内为浮动状态)，通过示波器观察此时短路瞬间电流在10A以上。控制信号生成模块100输出的第二驱动控制信号PWM2为0V-5V的50％占空比方波，频率为1Hz。此时待测电源200的第二输出端OUTB可通过第二开关管M2以1s的周期实现短电源并断开(第二开关管M2导通时待测电源200的第二输出端OUTB在0.5s的时间内与供电端VDD短接，第二开关管M2关断时待测电源200的第二输出端OUTB在0.5s的时间内为浮动状态)，通过示波器观察此时短路瞬间电流在10A以上。
如实验要求为短路10k次，则所需实验时间为10000/3600＝2.78h。若想增加每次短路维持时间，可以调节控制信号生成模块100输出的第一驱动控制信号PWM1和第二驱动控制信号PWM2的占空比和/或调节频率(如将占空比调为75％和/或将频率调为0.5Hz)从而改变第一开光M1和第二开关管M2导通时间。若想在一定的测试时间内增加短路次数，可以调节控制信号生成模块100输出的第一驱动控制信号PWM1和第二驱动控制信号PWM2的频率(如将频率调为2Hz)从而改变第一开光M1和第二开关管M2在该测试时间内的导通次数。从而实现了短路次数和每次短路持续时间可控，优化了短路测试过程，且在进行测试时采用驱动控制信号的可控性更高，测试结果也更加准确。
在步骤S4中，采用示波器实时观测待测电源的输出电流。
将示波器的信号输入通道分别与待测电源200的输出管脚连接，在进行待测电源200的输出短路测试时，在示波器的显示屏幕上实时的显示有待测电源200的输出电流、输出电压、输出波形等参数，有助于提高测试效率和准确性。
进一步地，测试时可选用带有报警功能的示波器，在待测电源200的输出管脚上的参数超过正常范围/安全范围时触发报警，进而可以提高测试的安全性。
进一步地，测试方法还包括：采用温度感测器实时监测测试过程中待测电源的温度，在待测电源的温度超过预设值，且待测电源的输出电压/电流在开关模块处于关断状态时未恢复至正常状态的情况下，降低多个驱动控制信号的频率。如此，可以在温度异常时及时的对驱动控制信号的状态属性进行调整，避免测试过程中由于各种因素(包括短时间内开关次数过多，以及一次短路的维持时间过长等)造成的待测电源芯片的损坏，提高了测试安全性。同时也能够根据待测电源的温度实时调整以获得较佳的驱动信号频率，从而可以在较短的时间内获得更佳的测试方案和排除温度因素对输出短路测试的影响，增强测试效率和测试结果的准确性。
综上，本发明通过设置多个开关管以实现待测电源的输出短路的测试路径，以及采用频率和占空比可调的多个驱动控制信号控制该多个开关的导通关断的时间和频率，进而实现对待测电源输出的短路次数和每次短路持续时间的短路测试，由于只需要对驱动控制信号的占空比和频率进行调节即可实现对短路次数和每次短路持续时间的调节，因此优化了短路测试过程，且在进行测试时采用驱动控制信号的可控性更高，测试结果也更加准确。
将待测电源的输出管脚通过开关模块中的多个开关管直接连接到对应的供电端和接地端来实现电源类芯片的输出短电源和短地测试，电路结构简单，测试成本低，也能够避免一些无关因素对测试结果的影响。
应当说明的是，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电源输出短路的测试装置，其特征在于，包括：
控制信号生成模块，用于根据测试需求提供频率和占空比可调的多个驱动控制信号；
待测电源；
开关模块，包括多个开关管，所述多个开关管对应连接于待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间，接收所述多个驱动控制信号，并根据所述多个驱动控制信号连通/断开所述待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间的电连接，
其中，不同频率和占空比的所述多个驱动控制信号控制所述开关模块实现所述待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间不同次数和不同每次短路持续时间的短路连接。
2.根据权利要求1所述的电源输出短路的测试装置，其特征在于，所述待测电源包括：
电源管脚，接收供电电压；
接地管脚，与接地端连接；
第一输入管脚，接收所述供电电压；
第二输入管脚，与接地端连接；
第一输出管脚，通过所述开关模块与所述接地端连接；
第二输出管脚，通过所述开关模块与所述供电端连接。
3.根据权利要求2所述的电源输出短路的测试装置，其特征在于，所述开关模块包括：
第一开关管，第一通路端与所述待测电源的第一输出管脚连接，第二通路端与所述接地端连接，控制端接收所述多个驱动控制信号中的第一驱动控制信号；
第二开关管，第一通路端与所述待测电源的第二输出管脚连接，第二通路端与所述供电端连接，控制端接收所述多个驱动控制信号中的第二驱动控制信号。
4.根据权利要求1和3中任一项所述的电源输出短路的测试装置，其特征在于，所述多个驱动控制信均为方波信号。
5.根据权利要求3所述的电源输出短路的测试装置，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管均为高压低阻抗的NMOS晶体管。
6.根据权利要求1所述的电源输出短路的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：
示波器，与所述待测电源的输出管脚连接，用于实时观测所述待测电源的输出电流。
7.一种电源输出短路的测试方法，其特征在于，包括：
由控制信号生成模块提供频率和占空比可调的多个驱动控制信号；
由开关模块根据所述多个驱动控制信号导通/关断，以连通/断开待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间的电连接；
根据不同的测试需求调节所述多个驱动控制信号的频率和占空比，以控制所述开关模块实现所述待测电源的输出管脚与供电端和接地端之间不同次数和不同每次短路持续时间的短路连接；以及
采用示波器实时观测所述待测电源的输出电流。
8.根据权利要求7所述的电源输出短路的测试方法，其特征在于，所述开关模块包括：第一开关管和第二开关管，
其中，所述第一开关管和所述第二开关管均为高压低阻抗的NMOS晶体管。
9.根据权利要求7所述的电源输出短路的测试方法，其特征在于，所述多个驱动控制信均为方波信号。
10.根据权利要求7所述的电源输出短路的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：
采用温度感测器实时监测测试过程中所述待测电源的温度，
在所述待测电源的温度超过预设值，且所述待测电源的输出电压/电流在所述开关模块处于关断状态时未恢复至正常状态的情况下，降低所述多个驱动控制信号的频率。
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