CN218099460U - 一种电源芯片测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种价格低廉，抗干扰能力强且实现特殊功能测试的电源芯片测试装置。本实用新型包括依次电连接的电源供电模块、待测芯片、带载模块、信号切换模块、MCU板以及上位机，所述信号切换模块与所述MCU板之间连接有恒压恒流输出模块和电压读取模块，所述恒压恒流输出模块对所述信号切换模块进行恒压限流和恒流限压，所述电压读取模块读取待测芯片的电压，所述带载模块与所述MCU板之间连接有Trim模块和频率测试模块，所述Trim模块修调待测芯片的电压，所述频率测试模块输出方波给所述MCU板读取方波频率。本实用新型应用于芯片测试的技术领域。

Description

一种电源芯片测试装置

技术领域

本实用新型应用于芯片测试的技术领域,特别涉及一种电源芯片测试装置。

背景技术

电源芯片是服务器电源板卡的重要组成部分，为服务器的各个功能部件提供所需的电压和电流，中国作为全球最大的集成电路市场，随着5G和电动汽车等新兴产业的出现，中国半导体技术产业得到了快速发展，芯片的集成度越来越高，为了确保这些高集成度芯片能正常工作，有必要对其进行准确的测试。同时，在芯片制造过程中，由于制造工艺的影响，芯片内部的带隙基准源和振荡器的输出会出现一定程度的偏差，而这些偏差会对芯片的性能产生影响，所以在测试阶段利用trim技术对这些参数进行修调，从而提升芯片输出的准确性。众所周知，目前所有的商用化芯片最终都要依赖于ATE（自动测试设备设备）进行量产测试，同时在ATE上进行trim过程进行修调。由于市场上各类ATE测试系统的性能提升明显落后于电源芯片产品性能的高速发展，因此，市场上对于更高集成度、更高精度、更低功耗的芯片可能会面临无法基于现有ATE测试平台进行量产测试的问题，或面临配置有超高性能模拟模块的ATE少、测试成本昂贵的问题，因此有必要提供一种价格低廉，抗干扰能力强且实现特殊功能测试的电源芯片测试装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种价格低廉，抗干扰能力强且实现特殊功能测试的电源芯片测试装置。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括依次电连接的电源供电模块、待测芯片、带载模块、信号切换模块、MCU板以及上位机，所述信号切换模块与所述MCU板之间连接有恒压恒流输出模块和电压读取模块，所述恒压恒流输出模块对所述信号切换模块进行恒压限流和恒流限压，所述电压读取模块读取待测芯片的电压，所述带载模块与所述MCU板之间连接有Trim模块和频率测试模块，所述Trim模块修调待测芯片的电压，所述频率测试模块输出方波给所述MCU板读取方波频率。

由上述方案可见，所述电源供电模块和所述带载模块分别对待测芯片进行供电和拉载测试，所述信号切换模块负责多路信号切换供给和频率转换，所述恒压恒流输出模块负责多通路电压供电，所述电压读取模块负责读取高精度电流和测试电容电阻测试，所述MCU板作为所述电源芯片测试装置的主控板，所述上位机进行人机交互，获取操作人员的设置信息，传递给所述MCU板，同时对测量结果做进一步的计算、分析、存储以及显示。

所述电源芯片测试装置对待测芯片的直流参数进行测试，比如：连接性、漏电流以及容抗，测试内容还包括过压保护、欠压锁定以及最大5A带载测试。所述Trim模块和所述频率测试模块对待测芯片的带隙基准电压和频率进行修调和测试，测试结果表明，所述Trim模块可以将待测芯片的带隙基准源和振荡器的输出误差分别控制在±1mV之内，从而有效地提升了待测芯片输出的准确性。所述电源芯片测试装置对待测芯片的参数进行测试，得出测试数据，并且从芯片量产的角度出发，对待测芯片的一些测试参数进行六西格玛质量标准、和GR&R分析，从而确保芯片测试的可靠性。目前市场上对芯片的量产测试，较多的是使用自动测试设备进行测试，传统自动测试设备方案满足不了日益增长的高性能芯片产品的测试需求，同时其价格过于昂贵，动辄几十万，大部分自动测试设备对于一些芯片的特殊功能测试无法涵盖，比如容抗测试和拉载测试，算法过于冗杂，测试耗时时间较长，对于特殊芯片Trim的时序无法适配，然而所述电源芯片测试装置的成本较低，体积更小，控制在60cm*70cm左右，系统抗干扰能力更强，设计中注意信号隔离，可以精确测量电源芯片中nA级别的漏电流，带有MCU可以调整多种Trim时序，能满足特殊芯片产品的时序需求应用。

一个优选方案是，所述电源供电模块包括型号为INA826AIDGKR的第一放大器和型号为LTM8064的稳压器，所述第一放大器的第一引脚与外部数模转换器连接，所述第一放大器的第七引脚与所述稳压器的输出电压反馈脚连接。

由上述方案可见，型号为INA826AIDGKR的所述第一放大器搭建待测芯片的供电系统，可以根据需求输出CV/CC，所述第一放大器具有宽输入输出的特点，电压输入范围为6V-58V，输出范围1.2V-36V，几乎满足市面上绝大多数芯片的供电电压范围，同时具有较高的可调输出电流，最高可达9A，能够满足5A以内的拉载芯片。所述第一放大器的第一引脚作为V_PWR_SET端口，外部数模转换器设置所述V_PWR_SET端口的电压，即可获得可调的输出电压，灵活便捷，可以方便多类型性能芯片的测试。

一个优选方案是，所述带载模块包括型号为IRFP048NPBF的场效应管和型号为AD8672ARZ的第二放大器，所述场效应管的漏极为ELoad_INPUT端口，所述电源供电模块给待测芯片输出供电后，待测芯片的输出端通过继电器连接到所述ELoad_INPUT端口上，所述第二放大器的同向输入端为I_ELOAD_SET端口，所述场效应管的源极连接有不同阻值的第一电阻和第二电阻。

由上述方案可见，所述第一电阻的阻值为0.01R，所述第二电阻的阻值为1R，所述电源供电模块给待测芯片输出供电后，待测芯片输出端通过继电器连接到所述ELoad_INPUT端口上，通过设置I_ELOAD_SET的电压来设置拉载的电流，而拉载电流有两个档位，一个是选择所述第一电阻的小电流档位，拉载电流小于500mA，另一个则为所述第二电阻的大电流档位，最大可以拉载10A档，在拉载测试中通过设定拉载电流，读取待测芯片的输出电压发生的波动量，进而确定待测芯片的输出效率。

一个优选方案是，所述信号切换模块包括八组型号为ADG5408BRUZ的多路复用开关，所述多路复用开关可承载最大过流为20mA，八组所述多路复用开关搭建有六十四路切换通道，所述电压读取模块读取所述六十四路切换通道的电压信号。

由上述方案可见，在进行待测芯片的测试时，有时需要同时给多个芯片脚位进行供电，进行供电的同时可能还需要读取某个时间点待测芯片脚位上的电压，所述多路复用开关搭建了8*8=64路切换通道，完全满足市面上绝大多数产品进行产品电压电流供电以及测量数据采集等需求。

一个优选方案是，所述频率测试模块包括型号为ADCMP602的比较器，所述比较器的第二引脚为TIME_VP端口，所述TIME_VP端口接入待测频率的信号，所述比较器的第三引脚为TIME_VN端口，所述TIME_VN端口接入设定电压值，所述比较器的第七引脚连接于所述MCU板对应的引脚。

由上述方案可见，所述信号切换模块不仅能够切换电压信号给到所述电压读取模块读取，还能读取频率的电路，所述信号切换模块将待测频率的信号切换到所述TIME_VP端口上，并在所述TIME_VN端口设定好恰当的电压值，通过型号为ADCMP602的所述比较器实现比较，输出一个最大幅值为3.3V的方波，给到所述MCU板去读取方波频率，测试待测信号的频率，从而实现大多数电源芯片开关频率测试读取的功能。

一个优选方案是，所述恒压恒流输出模块包括第三放大器、第四放大器、第五放大器、第六放大器以及第七放大器，所述第三放大器的第四引脚作为VSET_8端口，所述第三放大器的输出端分三路，一路接所述第四放大器的同向输入端，另外两路分别接所述第六放大器的输出端和所述第七放大器的输出端，所述第五放大器的输出端连接于所述第七放大器的同向输入端，所述第五放大器的反向输入端和所述第六放大器的同向输入端均作为ISET_8端口，所述第四放大器的反向输入端作为PWR_OUT_8端口。

由上述方案可见，所述恒压恒流输出模块具有八路恒压限流、恒流限压输出电路，多通道对待测芯片的多个脚位提供不同电压，同时可以根据需求进行调整电压，从而实现芯片不同的功能测试要求，另外不同于其他七路通道，第八通道还具有nA级电流读取功能，此nA级电路测量电路通过设置恒定电压进入待测脚位，读取待测脚位线路上的小电流，即可实现测试产品漏电流的功能，最后电路中的限压限流功能有利于保护产品在测试过程中不会损坏，如图7所示，恒压限流功能的工作原理：通过DAC设置所述VSET_8端口的电压，则输出所述PWR_OUT_8端口的电压等于所述VSET_8端口减去0.5V，再乘于运放倍数4.984，而此时限流功能可以通过设置所述VSET_8端口的电压，从而限定输出线路上的电流小于所述ISET_8端口电压/2/R1306 ，恒流限压与恒压限流大致同理。

一个优选方案是，所述电压读取模块包括型号为AD7172的模数转换器，所述恒压恒流输出模块输出恒流给到待测芯片的脚位，所述模数转换器通过I2C/SPI与所述MCU板通讯连接。

由上述方案可见，型号为AD7172的所述模数转换器具有低功耗和低噪声的优越性能，可以满足芯片测试中对电压、电流高精度读取的误差要求，所述恒压恒流输出模块输出恒流给到待测芯片的脚位，读取采样电阻电压，根据理论计算公式，计算出待测芯片的电容电阻值，测试前通过标准仪器校准，可以得到更高精度的测量值。

一个优选方案是，所述Trim模块读取待测芯片的输出电压，所述Trim模块输出对应波形烧录，进而进行差值补偿。

由上述方案可见，待测芯片生产完成后需要对输出电压进行trim修调，如图8所示，在trim过程中需要让data端口不低于2V，按照一定时序，CLK要求Trim通讯过程中电压可调；采用PSU输出电压可调的特性，data端口设计2V钳制，使输出波形达到芯片Trim的需求，修调的原理为电路精确读取芯片正常的输出电压，再根据芯片要输出的标准电压值计算误差值，参照芯片手册对应的误差范围高低电平，输出对应波形烧录，进行保险丝熔断，从而达到差值补偿的效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是所述电源供电模块的电路原理图；

图3是所述带载模块的电路原理图；

图4是所述信号切换模块的电路原理图；

图5是所述频率测试模块的电路原理图；

图6是所述恒压恒流输出模块的电路原理图；

图7是所述电压读取模块的电路原理图；

图8是所述Trim模块的电路原理图。

具体实施方式

如图1至图8所示，在本实施例中，本实用新型包括依次电连接的电源供电模块1、待测芯片2、带载模块3、信号切换模块4、MCU板5以及上位机6，所述信号切换模块4与所述MCU板5之间连接有恒压恒流输出模块7和电压读取模块8，所述恒压恒流输出模块7对所述信号切换模块4进行恒压限流和恒流限压，所述电压读取模块8读取待测芯片2的电压，所述带载模块3与所述MCU板5之间连接有Trim模块9和频率测试模块10，所述Trim模块9修调待测芯片2的电压，所述频率测试模块10输出方波给所述MCU板5读取方波频率。

在本实施例中，所述电源供电模块1包括型号为INA826AIDGKR的第一放大器U23和型号为LTM8064的稳压器U21，所述第一放大器U23的第一引脚与外部数模转换器连接，所述第一放大器U23的第七引脚与所述稳压器U21的输出电压反馈脚FB连接。

在本实施例中，所述带载模块3包括型号为IRFP048NPBF的场效应管Q1和型号为AD8672ARZ的第二放大器U1，所述场效应管Q1的漏极D为ELoad_INPUT端口，所述电源供电模块1给待测芯片2输出供电后，待测芯片2的输出端通过继电器连接到所述ELoad_INPUT端口上，所述第二放大器U1的同向输入端为I_ELOAD_SET端口，所述场效应管Q1的源极S连接有不同阻值的第一电阻R6和第二电阻R12。

在本实施例中，所述信号切换模块4包括八组型号为ADG5408BRUZ的多路复用开关U90A，所述多路复用开关U90A可承载最大过流为20mA，八组所述多路复用开关U90A搭建有六十四路切换通道，所述电压读取模块8读取所述六十四路切换通道的电压信号。

在本实施例中，所述频率测试模块10包括型号为ADCMP602的比较器U1302，所述比较器U1302的第二引脚为TIME_VP端口，所述TIME_VP端口接入待测频率的信号，所述比较器U1302的第三引脚为TIME_VN端口，所述TIME_VN端口接入设定电压值，所述比较器U1302的第七引脚连接于所述MCU板5对应的引脚。

在本实施例中，6.所述恒压恒流输出模块7包括第三放大器U1300、第四放大器U1301A、第五放大器U1301B、第六放大器U1303A以及第七放大器U1303B，所述第三放大器U1300的第四引脚作为VSET_8端口，所述第三放大器U1300的输出端分三路，一路接所述第四放大器U1301A的同向输入端，另外两路分别接所述第六放大器U1303A的输出端和所述第七放大器U1303B的输出端，所述第五放大器U1301B的输出端连接于所述第七放大器U1303B的同向输入端，所述第五放大器U1301B的反向输入端和所述第六放大器U1303A的同向输入端均作为ISET_8端口，所述第四放大器U1301A的反向输入端作为PWR_OUT_8端口。

在本实施例中，所述电压读取模块8包括型号为AD7172的模数转换器，所述恒压恒流输出模块7输出恒流给到待测芯片2的脚位，所述模数转换器通过I2C/SPI与所述MCU板5通讯连接。

在本实施例中，所述Trim模块9读取待测芯片2的输出电压，所述Trim模块9输出对应波形烧录，进而进行差值补偿。

本实用新型的工作原理：

所述第一放大器搭建待测芯片的供电系统，可以根据需求输出CV/CC；所述电源供电模块给待测芯片输出供电后，待测芯片输出端通过继电器连接到所述ELoad_INPUT端口上，通过设置I_ELOAD_SET的电压来设置拉载的电流，在拉载测试中通过设定拉载电流，读取待测芯片的输出电压发生的波动量，进而确定待测芯片的输出效率；所述电压读取模块读取所述六十四路切换通道的电压信号；所述信号切换模块将待测频率的信号切换到所述TIME_VP端口上，并在所述TIME_VN端口设定好恰当的电压值，通过型号为ADCMP602的所述比较器实现比较，输出一个最大幅值为3.3V的方波，给到所述MCU板去读取方波频率，测试待测信号的频率。

Claims (8)

1.一种电源芯片测试装置，其特征在于：它包括依次电连接的电源供电模块（1）、待测芯片（2）、带载模块（3）、信号切换模块（4）、MCU板（5）以及上位机（6），所述信号切换模块（4）与所述MCU板（5）之间连接有恒压恒流输出模块（7）和电压读取模块（8），所述恒压恒流输出模块（7）对所述信号切换模块（4）进行恒压限流和恒流限压，所述电压读取模块（8）读取待测芯片（2）的电压，所述带载模块（3）与所述MCU板（5）之间连接有Trim模块（9）和频率测试模块（10），所述Trim模块（9）修调待测芯片（2）的电压，所述频率测试模块（10）输出方波给所述MCU板（5）读取方波频率。

2.根据权利要求1所述的一种电源芯片测试装置，其特征在于：所述电源供电模块（1）包括型号为INA826AIDGKR的第一放大器（U23）和型号为LTM8064的稳压器（U21），所述第一放大器（U23）的第一引脚与外部数模转换器连接，所述第一放大器（U23）的第七引脚与所述稳压器（U21）的输出电压反馈脚（FB）连接。

3.根据权利要求1所述的一种电源芯片测试装置，其特征在于：所述带载模块（3）包括型号为IRFP048NPBF的场效应管（Q1）和型号为AD8672ARZ的第二放大器（U1），所述场效应管（Q1）的漏极（D）为ELoad_INPUT端口，所述电源供电模块（1）给待测芯片（2）输出供电后，待测芯片（2）的输出端通过继电器连接到所述ELoad_INPUT端口上，所述第二放大器（U1）的同向输入端为I_ELOAD_SET端口，所述场效应管（Q1）的源极（S）连接有不同阻值的第一电阻（R6）和第二电阻（R12）。

4.根据权利要求1所述的一种电源芯片测试装置，其特征在于：所述信号切换模块（4）包括八组型号为ADG5408BRUZ的多路复用开关（U90A），所述多路复用开关（U90A）可承载最大过流为20mA，八组所述多路复用开关（U90A）搭建有六十四路切换通道，所述电压读取模块（8）读取所述六十四路切换通道的电压信号。

5.根据权利要求1所述的一种电源芯片测试装置，其特征在于：所述频率测试模块（10）包括型号为ADCMP602的比较器（U1302），所述比较器（U1302）的第二引脚为TIME_VP端口，所述TIME_VP端口接入待测频率的信号，所述比较器（U1302）的第三引脚为TIME_VN端口，所述TIME_VN端口接入设定电压值，所述比较器（U1302）的第七引脚连接于所述MCU板（5）对应的引脚。

6.根据权利要求1所述的一种电源芯片测试装置，其特征在于： 所述恒压恒流输出模块（7）包括第三放大器（U1300）、第四放大器（U1301A）、第五放大器（U1301B）、第六放大器（U1303A）以及第七放大器（U1303B），所述第三放大器（U1300）的第四引脚作为VSET_8端口，所述第三放大器（U1300）的输出端分三路，一路接所述第四放大器（U1301A）的同向输入端，另外两路分别接所述第六放大器（U1303A）的输出端和所述第七放大器（U1303B）的输出端，所述第五放大器（U1301B）的输出端连接于所述第七放大器（U1303B）的同向输入端，所述第五放大器（U1301B）的反向输入端和所述第六放大器（U1303A）的同向输入端均作为ISET_8端口，所述第四放大器（U1301A）的反向输入端作为PWR_OUT_8端口。

7.根据权利要求1所述的一种电源芯片测试装置，其特征在于：所述电压读取模块（8）包括型号为AD7172的模数转换器，所述恒压恒流输出模块（7）输出恒流给到待测芯片（2）的脚位，所述模数转换器通过I2C/SPI与所述MCU板（5）通讯连接。

8.根据权利要求1所述的一种电源芯片测试装置，其特征在于：所述Trim模块（9）读取待测芯片（2）的输出电压，所述Trim模块（9）输出对应波形烧录，进而进行差值补偿。

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