蘭英，黃宇，徐靈飛

　　（成都理工大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院 電計(jì)系，四川 樂(lè)山 614007）

       摘要：在硬件板卡設(shè)計(jì)中，對(duì)硬件板卡的供電電壓范圍都有一定的要求，為了方便驗(yàn)證同一批次產(chǎn)品中每張板卡供電電壓范圍的一致性及板卡跌落電壓檢測(cè)電路是否能有效工作，利用TPS5430DDA開(kāi)關(guān)電源芯片提出了一種板卡拉偏電壓自動(dòng)控制的方法。該方法易于實(shí)現(xiàn),電路簡(jiǎn)單，可應(yīng)用于整個(gè)生產(chǎn)測(cè)試環(huán)節(jié)。

　　關(guān)鍵詞：TPS5430DDA；硬件板卡；電壓拉偏；電壓跌落

　　中圖分類號(hào)：TP306+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2016.24.010

　　引用格式：蘭英，黃宇，徐靈飛．硬件測(cè)試中自動(dòng)控制板卡電壓拉偏的方法［J］.微型機(jī)與應(yīng)用，2016,35（24）：34-35.

0引言

　　在大多數(shù)板卡設(shè)計(jì)中，針對(duì)客戶對(duì)硬件板卡供電范圍的要求，需要在研發(fā)階段進(jìn)行驗(yàn)證。因此，對(duì)批量硬件板卡相關(guān)指標(biāo)的測(cè)試尤為重要，其主要工作就是對(duì)工作電源電壓進(jìn)行拉偏控制，并對(duì)電壓跌落信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。

　　本文以某主板測(cè)試案例為例，說(shuō)明測(cè)試中自動(dòng)控制板卡電壓拉偏的方法。該主板（產(chǎn)品）工作電源為5 V（1±5%），并在背板連接器（主板和測(cè)試工具板之間的連接器）中定義了電壓跌落（XVccFALL#）信號(hào)引腳，要求輸入電壓跌落時(shí)，該引腳能輸出跌落指示信號(hào)。

　　為了驗(yàn)證每張板卡供電范圍的一致性及板卡的電壓跌落檢測(cè)電路是否能有效工作，在實(shí)踐中，主板配合硬件測(cè)試底板（測(cè)試工具板）實(shí)現(xiàn)了輸入電壓拉偏控制，并針對(duì)XVccFALL#信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試，無(wú)需人工值守，方便在生產(chǎn)測(cè)試環(huán)節(jié)中使用。

1需求分析

　　從需求來(lái)看，驗(yàn)證板卡電壓工作范圍和電壓跌落指示信號(hào)很簡(jiǎn)單，將板卡輸出電壓改為4.75 V~5.25 V之間，檢測(cè)XVccFALL#信號(hào)高低狀態(tài)即可，剛開(kāi)始準(zhǔn)備使用可調(diào)電源調(diào)節(jié)輸入電壓并檢測(cè)跌落信號(hào)電平，但無(wú)法與測(cè)試程序自動(dòng)結(jié)合起來(lái)，僅能作為手動(dòng)測(cè)試項(xiàng)，調(diào)節(jié)起來(lái)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且在一些特殊試驗(yàn)時(shí)會(huì)加長(zhǎng)電源導(dǎo)線，不容易針對(duì)板卡末端電壓準(zhǔn)確控制與測(cè)試。因此，提出以下幾種實(shí)現(xiàn)方法。

　　（1）底板準(zhǔn)備幾組固定的電源電壓，用主板輸出離散量控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor, MOSFET）或繼電器切換輸入電壓。

　　此方法調(diào)試簡(jiǎn)單，但需要幾組電源，無(wú)論是使用外置電源還是電源芯片產(chǎn)生，都會(huì)增加對(duì)資源的要求，繼電器切換又存在壽命短、耐振動(dòng)性差等問(wèn)題；MOSFET切換也存在不同電壓間隔離、緩啟動(dòng)電路等問(wèn)題（若不考慮緩啟動(dòng)的話會(huì)對(duì)輸入電壓帶負(fù)載能力提出更高要求）。

　　（2）底板使用一個(gè)可外部設(shè)置輸出電壓的電源芯片，使用主板輸出離散量控制繼電器、MOSFET、數(shù)字電位器來(lái)改變反饋回路阻值，從而改變輸出電壓。

　　此方法對(duì)資源要求小，不需要太多器件，考慮繼電器觸點(diǎn)存在抖動(dòng)、耐振動(dòng)性差等缺點(diǎn)，數(shù)字電位器存在供電電壓的限制，因此決定采用MOSFET來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)反饋回路的控制。

2電路設(shè)計(jì)

　　根據(jù)需求分析，選擇TPS5430DDA、IRF7240（p溝道MOSFET）作為主要器件,結(jié)合TPS5430DDA芯片資料［1］，構(gòu)建圖1所示電路。其中，在穩(wěn)定狀態(tài)下，VSENSE腳的電壓等于電壓參考值1.221 V，輸出電壓VDDM5V0由VSENSE腳外接的電阻R58和R59、R60、R61分壓決定。通過(guò)跳線帽對(duì)插針JUMPER2連接，可手動(dòng)改變分壓值，即可以手動(dòng)改變拉偏電壓；另外，在不用跳線帽時(shí)，圖中XPOWER端的輸入可控制IRF7240（MOSFET）［2］是否導(dǎo)通，而XPOWER端是由主板測(cè)試程序通過(guò)離散量輸出通知底板復(fù)雜可編程邏輯器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）打開(kāi)和關(guān)閉，如圖2所示，從而實(shí)現(xiàn)電壓拉偏自動(dòng)控制。

　　圖2CPLD控制XPOWER輸出當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管不導(dǎo)通時(shí)，VDDM5V0端的輸出電壓值為：

　　其中，Rds為場(chǎng)效應(yīng)管源極和漏極的內(nèi)阻值，一般為毫歐級(jí)，根據(jù)所選場(chǎng)效應(yīng)管的型號(hào)，其對(duì)輸出電壓的誤差影響只有微伏級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用中工作原理是預(yù)先調(diào)節(jié)電路，按照板卡要求設(shè)置好拉偏電壓值。主板測(cè)試程序通過(guò)離散量輸出通知底板CPLD打開(kāi)和關(guān)閉拉偏控制電路，延遲一段時(shí)間后，主板測(cè)試程序通過(guò)離散量輸入檢測(cè)XVccFALL#狀態(tài)判斷是否合格，板卡上電后可自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試。因MOSFET切換無(wú)抖動(dòng)，故電壓輸出值穩(wěn)定，超調(diào)值較小，實(shí)測(cè)輸出電壓如圖3所示。

　　此案例中XVccFALL#信號(hào)是一個(gè)輸入電壓跌落的輸出指示，本次在已有測(cè)試底板上先實(shí)現(xiàn)一個(gè)負(fù)向拉偏的功能，對(duì)這種方法進(jìn)行一次驗(yàn)證，在有此需要的場(chǎng)景中，可以根據(jù)此原理舉一反三，靈活應(yīng)用。

3結(jié)論

　　本文介紹的方法原理比較簡(jiǎn)單，但它可以結(jié)合測(cè)試程序?qū)崿F(xiàn)板卡電壓拉偏控制及輸出指示信號(hào)的自動(dòng)化測(cè)試。其優(yōu)點(diǎn)是不挑剔輸入電源，輸出電壓超調(diào)小，輸出電壓切換時(shí)，沒(méi)有電壓跌落，電壓變化平緩。在整個(gè)生產(chǎn)測(cè)試環(huán)節(jié)（高溫、低溫、振動(dòng)等）中都可以使用，檢測(cè)準(zhǔn)確，無(wú)需人工值守。該方法已在某項(xiàng)目測(cè)試底板上驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明此方法可行。

參考文獻(xiàn)

　　［1］ Texas Instruments. TPS5430 Datasheet［EB/OL］.(200601) ［2015056］http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/132224/TI/TPS5430.html.

　　［2］ Internation IOR Rectifier. IRF7240［EB/OL］.(2005106) ［2015056］http://www.infineon.com/cms/en/search.html#!term=IRF7240&view=all.