CN220064664U - 电源板卡、电源板卡控制电路及测试机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电源板卡、电源板卡控制电路及测试机，其中，电源板卡包括：主控板卡和业务板卡；主控板卡包括时钟缓冲模块、第一控制电路及校准模块，业务板卡包括多个输出通道，多个输出通道中每个通道均包括第二控制电路；时钟缓冲模块与多个第二控制电路连接，时钟缓冲模块用于将时钟生成多个频率相同的第一时钟传输至第二控制电路；第一控制电路与多个第二控制电路连接，用于发送同步信号至多个第二控制电路，第二控制电路用以基于接收到的第一时钟同步发送控制信号；校准模块与多个输出通道连接，用于对多个输出通道输出的控制信号进行校准。该电源板卡实现了不同通道之间同步输出功能。

Description

电源板卡、电源板卡控制电路及测试机

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种电源板卡、电源板卡控制电路及测试机。

背景技术

随着PCB组装大规模生产线的出现，使得传统的测试观念发生变化，希望PCB上的问题能在成品前的几道工序就能及时发现并修复，于是从80年代开始出现了数字测试机雏形，并导入生产制程，使PCB的成品率大大提升。

目前，数字测试机朝向高集成度，大功率方向发展，但在实现多输出通道的电源板卡方向还没有成熟的技术方案。

发明内容

本申请的目的是提供一种电源板卡、电源板卡控制电路及测试机以实现测试机电源板卡的多通道测试。

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种电源板卡，该电源板卡可以包括：主控板卡和业务板卡；

主控板卡包括时钟缓冲模块、第一控制电路及校准模块，业务板卡包括多个输出通道，多个输出通道中每个通道均包括第二控制电路；

时钟缓冲模块与多个第二控制电路连接，时钟缓冲模块用于将时钟生成多个频率相同的第一时钟传输至第二控制电路；

第一控制电路与多个第二控制电路连接，用于发送同步信号至多个第二控制电路，第二控制电路用以基于接收到的第一时钟同步发送控制信号；校准模块与多个输出通道连接，用于对多个输出通道输出的控制信号进行校准。

在本申请的一些可选实施例中，业务板卡还包括第一存储模块；

第一存储模块与校准模块连接，第一存储模块用于存储校准值；

多个第二控制电路均与第一存储模块连接，第二控制电路根据校准值对其所控制的通道进行校准。

在本申请的一些可选实施例中，第二控制电路包括第二存储模块；

第二存储模块与校准模块连接，第二存储模块用于存储校准值；

第二控制电路根据校准值对其所控制的通道进行校准。

在本申请的一些可选实施例中，主控板卡包括第三存储模块；

第三存储模块与校准模块连接，第三存储模块用于存储校准值；

第一控制电路均与存储模块连接，第一控制电路根据校准值对多个输出通道进行校准。

在本申请的一些可选实施例中，多个输出通道中每个通道还包括依次连接的通道管理模块、开关模块及放电模块；

通道管理模块还与第二控制电路连接；

开关模块还与校准模块连接，校准模块从开关模块获取对应通道的校准值。

在本申请的一些可选实施例中，多个输出通道中每个通道还包括模数转换器；

模数转换器与对应通道的第二控制电路连接，模数转换器采集对应通道输出数据并反馈至第二控制电路。

在本申请的一些可选实施例中，开关模块为选通继电器；

当选通继电器与校准模块连接时，校准模块对选通继电器所在通道进行校准，并保存校准值；

当选通继电器与其对应通道连接时，选通继电器与校准模块断路，模数转换器采集应通道的输出数据并反馈至第二控制电路，第二控制电路将输出数据与校准值比较并进行及校准。

在本申请的一些可选实施例中，主控板卡还包括第一健康管理模块，业务板卡还包括第二健康管理模块；

第一健康管理模块用于检测主控板卡的电路电压；第二健康管理模块用于检测业务板卡的电路电压；

第一健康管理模块还用于检测主控板卡的器件工作温度；第二健康管理模块还用于检测业务板卡的器件工作温度。

根据本申请实施例的第二方面，提供了一种电源板卡控制电路，该电路可以包括：

转接板卡，设有电源总接口；

多个第一方面实施例任一项所述的电源板卡，所述多个电源板卡中每个电源板均独立通过所述电源总接口与通信板卡连接。

根据本申请实施例的第三方面，提供了一种测试机，该测试机可以包括：转接板卡、通讯板卡及多个第一方面实施例任一项所述的电源板卡；

所述转接板卡设有电源总接口及时钟缓冲模块；

所述通讯板卡通过所述电源总接口与每个所述电源板卡连接；且所述通讯板卡通过所述时钟缓冲模块将时钟信号同步下发至每个所述电源板卡。

本申请的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本申请实施例电源板过利用主控板卡的时钟缓冲模块下发各输出通道同步时钟信号，并通过校准模块对各通道进一步校准，实现了不同通道之间同步输出功能，保证输出的及时性和准确性。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例中电源板卡结构示意图；

图2是本申请一示例性实施例中电源板卡带有存储模块的结构示意图；

图3是本申请另一示例性实施例中电源板卡带有存储模块的结构示意图；

图4是本申请又一示例性实施例中电源板卡带有存储模块的结构示意图；

图5是本申请一示例性实施例中每个输出通道的结构示意图；

图6是本申请又一示例性实施例中每个输出通道的结构示意图；

图7是本申请一示例性实施例中带有健康管理模块的电源板卡结构示意图；

图8是本申请一示例性实施例中电源板卡控制电路结构示意图；

图9是本申请一具体实施例中电源板卡控制电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本申请进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。

在附图中示出了根据本申请实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

目前数字测试机朝向高集成度，大功率，多通道方向发展，但目前单板卡还未出现实现200以上通道，在大功率输出时实现上百通道的硬件方案就更没有，并且，电源板卡在整机中可扩展性不高，通道数有限，更不具有对板卡上每个关键电路进行健康监控的功能；对此本申请提供一种高集成度的电源板卡，兼有同步输出功能。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的电源板卡、电源板卡控制电路及测试机进行详细地说明。

如图1所示，在本申请实施例的第一方面，提供了一种电源板卡，该电源板卡可以包括：主控板卡和业务板卡；

主控板卡包括时钟缓冲模块、第一控制电路及校准模块，业务板卡包括多个输出通道，多个输出通道中每个通道均包括第二控制电路；

时钟缓冲模块与多个第二控制电路连接，时钟缓冲模块用于将时钟生成多个频率相同的第一时钟并传输至第二控制电路；

第一控制电路与多个第二控制电路连接，用于发送同步信号至多个第二控制电路，第二控制电路用以基于接收到的第一时钟同步发送控制信号；校准模块与多个输出通道连接，用于对多个输出通道进行校准。

本实施例主控板卡的时钟缓冲模块将转接板卡传来的时钟信号一分为多，即复制生成多个频率相同的第一时钟，为业务板卡中的第二控制电路提供同步时钟信号，以使得第二控制电路基于第一时钟同步输出控制信号，第二控制电路为多个，每个第二控制电路设置在其中一路输出通道上，进而实现多个输出通道的控制信号同步输出，进而实现电压值同步输出。示例性的，第一控制电路和第二控制电路可以为微控制单元(MCU)、可编程阵列逻辑器件(PAL)、通用阵列逻辑器件(GAL)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)或现场可编程逻辑门阵列(FPGA)。

本实施例中的电源板卡利用主控板的时钟缓冲模块下发各输出通道同步时钟信号，并通过校准模块对各通道进一步校准，实现了不同通道之间同步输出功能，保证输出的及时性和准确性。

此外需要说明的是图1中仅展示两个业务板卡，实际中业务板卡可以为多个，并且每个业务板卡均相同，因此业务板卡2作为示例，其中包括的器件并未完全展示。

如图2所示，在一些实施例中，业务板卡还包括第一存储模块；

第一存储模块与校准模块连接，第一存储模块用于存储校准值；

多个第二控制电路均与第一存储模块连接，第二控制电路根据校准值对其所控制的通道进行校准。

本实施例中，将第一存储模块设置在业务板卡内，校准模块将各个通道的校准值存在第一存储模块中，各个通道的第二控制电路从第一存储模块中获取对应通道的校准值，并基于该校准值对其控制的通道进行校准。

如图3所示，在一些实施例中，第二控制电路包括第二存储模块；

第二存储模块与校准模块连接，第二存储模块用于存储校准值；

第二现场可编程逻辑门根据校准值对其所控制的通道进行校准。

本实施例中，将第二存储模块与第二控制电路一体化设计，校准模块将各个通道的校准值存在第二存储模块中，各个通道的第二控制电路随时可从第二存储模块中获取对应通道的校准值，并基于该校准值对其控制的通道进行校准。

如图4所示，在一些实施例中，主控板卡包括第三存储模块；

第三存储模块与校准模块连接，第三存储模块用于存储校准值；

第一控制电路均与存储模块连接，第一控制电路根据校准值对多个输出通道进行校准。

本实施例中，将第三存储模块设置在主控板卡内，校准模块将各个通道的校准值存在第三存储模块中，第一控制电路从第三存储模块中获取对应通道的校准值，并下发至各个通道的第二控制电路，第二控制电路基于该校准值对其控制的通道进行校准。

如图5所示，在一些实施例中，多个输出通道中每个通道还包括依次连接的通道管理模块、开关模块及放电模块；

通道管理模块还与第二控制电路连接；

开关模块还与校准模块连接，校准模块从开关模块获取对应通道的校准值。

如图6所示，在一些实施例中，多个输出通道与待测设备连接，多个输出通道中每个通道还包括模数转换器；

模数转换器与对应通道的第二控制电路连接，第二控制电路还用于控制模数转换器采集对应通道输出数据。

本实施例中模数转换器采集各个输出通道电压与电流，并反馈至第二控制电路。

示例性的，开关模块为选通继电器；首先，选通继电器与校准模块连接，校准模块对选通继电器所在通道进行校准，并保存校准值；然后，选通继电器与校准模块断开，并其对应通道连接，这时模数转换器可以采集应通道的输出数据并反馈至第二控制电路，最后，第二控制电路将输出数据与校准值比较并进行及校准。

本实施例中，通道管理模块(DPS)管理各电源输出通道；开关模块(Relay)用于控制输出通道的通断，该选通继电器可以是具有可切换到校准模块(DCC)端或待测设备(DUT)端功能的继电器；放电模块(Bleed)在停止输出后，将输出通道残留电压给释放，这样可以延长电源板卡的使用寿命。

如图7所示，在一些实施例中，主控板卡还包括第一健康管理模块，业务板卡还包括第二健康管理模块；

第一健康管理模块用于检测主控板卡的电路电压；第二健康管理模块用于检测业务板卡的电路电压；

第一健康管理模块还用于检测主控板卡的器件工作温度；第二健康管理模块还用于检测业务板卡的器件工作温度。

本实施例通过健康管理模块对板卡各个器件工作状态进行监控，一旦有工作异常，可直接定位到具体器件异常的原因，便于板卡的维护，此外，主控板卡与业务板卡中的各个器件均设置有相应的温度传感器，第一健康管理模块与第二健康管理模块从这些温度传感器中获取对应器件的温度，当温度超过阈值时，发出告警。

此外，第一健康管理模块还可以监控主控板卡上告警信息传输总线电路。第二健康管理模块还可以监控告警信息传输电路。

上述实施例中电源板卡板卡不仅具有输出与测量的功能，还可以通过第一健康管理模块和第二健康管理模块对板卡各个器件工作状态进行监控，一旦有工作异常，可直接定位到具体器件异常的原因，便于电源板卡的维护。

需要说明的是，上述实施例的板卡为电源板卡，因此必然包括供电相关的模块，示例性的，主控板包括供第一供电模块，第一供电模块分别与转换板卡的电源总接口和多个业务板连接；第一供电模块用于为多个业务板提供电源。第一供电模块可以包括电源上下电时序控制电路、DC-DC及低压差线性稳压器(LDO)等电源芯片，第一供电模块可以为上述实施例中提到的第一健康管理模块、校准模块、第一控制电路、时钟缓冲模块以及业务板卡提供电源。

另一示例性的，多个业务板卡中每个业务板卡均包括第二供电模块；第二供电模块与第一供电模块连接，第二供电模块包括电压转换器和低压差线性稳压器，第二供电模块用于将电源转换为目标电源轨。

本示例性的实施例中，第二供电模块为整个业务板卡的各个模块提供电源，将电源转换成各个模块需要的电源轨。

具体的，电源板卡由一张主控板卡和一张或多张业务板卡组成；主控板卡与业务板卡有电源连接、健康管理总线连接、校准总线连接、通信总线和时钟总线等连接；业务板卡所有的电是由主控板卡提供，再由业务板卡上的DC-DC与低压差线性稳压器(LDO)转换为所需的电源轨，其中，在低压差线性稳压器在业务板卡的第二供电模块中。当然本领域技术人员可知，不限于主控板为业务板提供电源，业务板亦可自身提供电源，即各自板卡提供各自电源，只要能够实现各自板卡供电即可。

此外，虽然图中并未画出，但是第一控制电路也可以与时钟缓冲模块连接，第一控制电路也可以对时钟缓冲模块进行数据的获取和控制。

如图8所示，在本申请实施例的第二方面，提供了一种电源板卡控制电路，该电路可以包括：

转接板卡，设有电源总接口；

多个第一方面实施例任一项所述的电源板卡，所述多个电源板卡中每个电源板均独立通过所述电源总接口与通信板卡连接。

本实施例电源板卡控制电路通过利用转接板卡将多个独立的电源板卡与通信板卡连接，可实现多个电源板卡同时连接，并且电源板卡数量具有可扩展性，输出通道数也具有可扩展性。

本实施例中转接板卡，为所有板卡提供电源总接口，是电源板卡与通信板卡实现数据通信、时钟信号传输与健康管理数据传输的连接桥梁，转接板卡还为电源板卡等提供校准总线接口；校准总线接口用于给各个电源板卡或者数字板等业务板卡的输出通道输出精度的校准；转接板卡也被称为背板，转接板卡电源由AC-DC模块提供，再分别给通信板卡、电源板卡、数字板卡、风扇板卡等板卡提供电源；其中，通信板包括微控制单元(MCU)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、时钟芯片与第三供电模块(Power supply)等模块组成，通信板卡与转接板卡连接主要有电源总线、健康管理总线、通信总线和时钟总线等连接；通信板卡主要为整机提供同步时钟(通过时钟总线)，数据传输与指令下发(通过通信总线)，告警信息收集(通过健康管理总线)等功能。

如图9所示，在一具体实施例中，提供一种电源板卡控制电路，该控制电路包括：

转接板卡，为所有板卡提供电源总接口，是电源板卡与通信板卡实现数据通信、时钟信号传输与健康管理数据传输的连接桥梁，转接板卡还为电源板卡等提供校准总线接口；校准总线接口用于给各个电源板卡或者数字板等业务板卡的输出通道输出精度的校准；转接板卡也被称为背板，转接板卡电源由AC-DC模块提供，再分别给通信板卡、电源板卡、数字板卡、风扇板卡等板卡提供电源；其中，通信板卡包括控制模块、时钟芯片与第三供电模块(Power supply)等模块组成，通信板卡与转接板卡连接主要有电源总线、健康管理总线、通信总线和时钟总线等连接；通信板卡主要为整机提供同步时钟(通过时钟总线)，数据传输与指令下发(通过通信总线)，告警信息收集(通过健康管理总线)等功能；

电源板卡由一张主控板卡和一张或N张业务板卡组成；主控板卡与业务板卡有电源连接、健康管理总线连接、校准总线连接、通信总线和时钟总线等连接；业务板卡所有的电是由主控板卡提供，再由业务板卡上的DC-DC与低压差线性稳压器(LDO)转换为所需的电源轨，其中，在低压差线性稳压器业务板卡第二供电模块中。

主控板卡包括：第一供电模块(Power supply)、第一健康管理模块、校准模块(DCC)、第一控制电路(FPGA)及时钟缓冲模块(clk_buffer)；其中，第一供电模块包括电源上下电时序控制电路、DC-DC、LDO等电源芯片，为第一健康管理模块、校准模块、第一控制电路及时钟缓冲模块与业务板卡提供电源；第一健康管理模块包括监控主控板卡上关键器件的工作温度、各电源电压电路，以及告警信息传输总线电路，主要保障主控板卡的稳定工作；校准模块包括模数转换器(ADC)、继电器与模拟信号滤波电路，负责业务板卡各个输出通道的校准功能；第一控制电路用于业务板卡的电源上电时序、电源板卡的通信与各电路的控制等功能；时钟缓冲模块将转接板传的时钟信号一分为N，分别为主控板卡第一控制电路和业务板卡第二控制电路提供同步时钟信号，用于同步输出控制使用。

业务板卡包括第二供电模块、第二健康管理模块、第二控制电路0、第二控制电路1、通道管理模块(DPS)、模数转换器(ADC)、开关模块(Relay)、放电模块(Bleed)这几部分；其中，第二供电模块为整个业务板卡的第二健康管理模块、第二控制电路0、第二控制电路1、通道管理模块、模数转换器、开关模块、放电模块提供电源；第二健康管理模块包括监控业务板卡上关键器件的工作温度、各电源电压电路，以及告警信息传输电路；第二控制电路0为前N个通道的控制器，控制每个通道的输出和模数转换器(ADC)采集数据、继电器通断、泄放接通等功能，还实现与主控板卡第一控制电路的通信功能；第二控制电路1为后N个通道的控制器，控制每个通道的输出和模数转换器采集数据、继电器通断、泄放接通等功能，还实现与主控板卡第一控制电路的通信功能；通道管理模块为各电源输出通道的通道管理模块；模数转换器为输出通道电压与电流采集模块；开关模块为输出通道的开关电路，具有可切换到校准模块(DCC)端或待测设备(DUT)端的功能；放电模块用于在停止输出后，将输出通道残留电压给释放的功能。

本实施例电源板卡控制电路通过利用转接板卡将多个独立的电源板卡与通信板卡连接，可实现多个电源板卡同时连接，并且电源板卡数量具有可扩展性，输出通道数也具有可扩展性。不同板卡之间，不同通道之间可以实现同步输出功能，保证输出的及时性；板卡与板卡之间工作独立，互不干涉，当其中一块工作异常可以不影响其它板卡工作；板卡不仅具有输出与测量的功能，还可以通过健康管理对板卡各个器件工作状态进行监控，一旦有工作异常，可直接定位到具体器件异常的原因，便于板卡的维护。

在本申请实施例的第三方面，提供了一种测试机，该测试机可以包括：转接板卡、通讯板卡及第一方面实施例任一项所述的电源板卡；

转接板卡设有电源总接口及时钟缓冲模块；

通讯板卡通过电源总接口与每个电源板卡连接；且通讯板卡通过时钟缓冲模块将时钟信号同步下发至每个电源板卡。

本申请实施例提供的测试机，包括：实施例的第一方面任一项所述的电源板卡，能够实现上述电源板卡实施例实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种电源板卡，其特征在于，包括：主控板卡和业务板卡；

所述主控板卡包括时钟缓冲模块、第一控制电路及校准模块，所述业务板卡包括多个输出通道，所述多个输出通道中每个通道均包括第二控制电路；

所述时钟缓冲模块与所述多个所述第二控制电路连接，所述时钟缓冲模块用于将时钟生成多个频率相同的第一时钟传输至所述第二控制电路；

所述第一控制电路与多个所述第二控制电路连接，用于发送同步信号至多个所述第二控制电路，所述第二控制电路用以基于接收到的所述第一时钟同步发送控制信号；所述校准模块与多个所述输出通道连接，用于对所述多个输出通道输出的所述控制信号进行校准。

2.根据权利要求1所述的电源板卡，其特征在于，所述业务板卡还包括第一存储模块；

所述第一存储模块与所述校准模块连接，所述第一存储模块用于存储校准值；

多个所述第二控制电路均与所述第一存储模块连接，所述第二控制电路根据所述校准值对其所控制的通道进行校准。

3.根据权利要求1所述的电源板卡，其特征在于，所述第二控制电路包括第二存储模块；

所述第二存储模块与所述校准模块连接，所述第二存储模块用于存储校准值；

所述第二控制电路根据所述校准值对其所控制的通道进行校准。

4.根据权利要求1所述的电源板卡，其特征在于，所述主控板卡包括第三存储模块；

所述第三存储模块与所述校准模块连接，所述第三存储模块用于存储校准值；

所述第一控制电路均与所述存储模块连接，所述第一控制电路根据所述校准值对所述多个输出通道进行校准。

5.根据权利要求1所述的电源板卡，其特征在于，所述多个输出通道中每个通道还包括依次连接的通道管理模块、开关模块及放电模块；

所述通道管理模块还与所述第二控制电路连接；

所述开关模块还与所述校准模块连接，所述校准模块从所述开关模块获取对应通道的校准值。

6.根据权利要求5所述的电源板卡，其特征在于，所述多个输出通道中每个通道还包括模数转换器；

所述模数转换器与对应通道的第二控制电路连接，所述模数转换器采集对应通道输出数据并反馈至所述第二控制电路。

7.根据权利要求6所述的电源板卡，其特征在于，所述开关模块为选通继电器；

当所述选通继电器与所述校准模块连接时，所述校准模块对所述选通继电器所在通道进行校准，并保存校准值；

当所述选通继电器与其对应通道连接时，所述选通继电器与所述校准模块断路，所述模数转换器采集应通道的输出数据并反馈至所述第二控制电路，所述第二控制电路将所述输出数据与所述校准值比较并进行及校准。

8.根据权利要求1所述的电源板卡，其特征在于，所述主控板卡还包括第一健康管理模块，所述业务板卡还包括第二健康管理模块；

所述第一健康管理模块用于检测所述主控板卡的电路电压；所述第二健康管理模块用于检测所述业务板卡的电路电压，

所述第一健康管理模块还用于检测所述主控板卡的器件工作温度；所述第二健康管理模块还用于检测所述业务板卡的器件工作温度。

9.一种电源板卡控制电路，其特征在于，包括：

转接板卡，设有电源总接口；

多个权利要求1-8任一项所述的电源板卡，所述多个电源板卡中每个电源板均独立通过所述电源总接口与通信板卡连接。

10.一种测试机，其特征在于，包括：转接板卡、通讯板卡及多个权利要求1-8任一项所述的电源板卡；

所述转接板卡设有电源总接口及时钟缓冲模块；

所述通讯板卡通过所述电源总接口与每个所述电源板卡连接；且所述通讯板卡通过所述时钟缓冲模块将时钟信号同步下发至每个所述电源板卡。