你将学习:
•满足设备电源自定义负载电流要求
•增加输出电流
•为DPS系统选择正确的散热片
器件电源(DPS)集成电路具有灵活的力电压和力电流能力，为自动化测试设备(ATE)提供动态测试能力。当负载电流在两个编程电流限制之间时，DPS IC是一个电压源，当编程电流限制达到时，它优雅地过渡到一个精确的电流源/汇。
图1显示了Maxim Integrated公司下一代设备电源MAX32010的简化架构。切换FIMODE、FVMODE和FISLAVE MODE选择不同的模式，如FV (Force Voltage)、FI (Force Current)和FI Slave select，而切换HIZF和HIZM分别选择MV (Measure Voltage)和MI (Measure Current)模式。RANGE MUX允许多个电流范围RA (1.2A)， RB (20mA)， RC (2mA)， RD(200µA)结合外部传感电阻。可以通过改变感应电阻值来设计自定义电流范围，使用公式RSENSE = 1V/IOUT。CLEN开关和ICLMP和VCLMP dac允许用户设置可编程电压和电流箝位。
本文首先介绍了在将器件电源集成电路设计成系统时的两个重要考虑因素:量程变化故障和效率。随后，本文详细介绍了构建DPS系统以满足特定应用程序需求的一些方面。
范围改变故障:
让我们来看看第一次考虑，范围改变故障。虽然ATE正在执行DUT测试，但系统可能需要更改不同测试的当前范围。IDDQ或静态电流测量通常需要最低电流范围来测量较小的电流值。移动到最低电流范围的电压尖峰或毛刺不仅会影响测量而且可能损坏DUT。无故障范围更改保护DUT并验证测试。
当使用负载电容270pF进行测试时，Maxim Integrated的DPS平稳地完成了这种过渡，如图2所示。在没有负载电容(0pF)的情况下，这种过渡发生在20µs的范围内，斜坡速率为25mV/20µs。这种转变比竞争对手在转变过程中出现的故障要小得多。比赛的DPS在几微秒的时间内出现了159mV的故障。在本例中，Maxim Integrated的DPS性能比竞争对手的范围变化性能好536%，而不会对DUT造成任何损害。
设备供电效率:
设备电源效率是选择DPS IC时的第二重要考虑因素，因为它直接影响了系统的成本和系统的可靠性。效率越大，成本节省，可靠性和系统寿命越大。DPS的效率较低，产生的热量越多;更多的热量意味着在系统中更高的磨损和更高的故障率。
设备供电效率的计算公式为:效率=输出功率/输入功率。
如表1所示，Maxim Integrated的DPS比竞争对手的DPS (1A)提供更多的电流(1.2A)和更高的效率(58.33%)。Maxim Integrated的DPS效率比竞争对手2的DPS IC高11%，比竞争对手1的DPS IC高155%。
如何满足DPS中的自定义负载电流要求
每个ATE都有关于每个被测设备(DUT)的自定义负载电流要求。MAX32010可以通过改变一个感应电阻值来实现自定义范围选择。MAX32010的RANGE MUX选择以下电流范围之一:RA (1.2A)， RB (20mA)， RC (2mA)，或RD(200µA)。
传感电阻器值的选取采用以下公式:RSENSE = 1V/IOUT。例如，负载电流要求为5mA;5mA是自定义负载电流，在b范围内。选择正确的RSENSE: RSENSE = RB = 1V/5mA = 200Ω。关于感应电阻的选择，请参阅Maxim Integrated的应用注释7068(图3)。
很多时候，DUT可能需要比DPS能提供的更高的电流。如图4所示，通过将多个DPS设备并联，可以实现超过1.2A的过大电流。两个设备都保持在FI模式，以使电流加倍。例如，将两个7V、1.2A的器件并联在一起，可实现高达7V、2.4A的输出电流。
另一种提高DPS输出驱动电流能力的方法是对输出进行脉冲处理。如果当前需求只持续很短的时间，那么脉冲测试是一个可行的选择，如图5所示。这种测试的一个可能的例子是dut的I-V特性。脉冲测试通过改变FI ON Time的占空比来实现。
在这个测试中，DPS模式50%的时间设置为FI模式，另一半时间设置为“高阻抗”模式。占空比可以根据DUT电流要求而变化。我们在MAX32010 IC上进行了实验，结果如下:
最大输出电流= 1.436A，占空比高达50%
如何为DPS系统选择正确的散热片
为了系统的可靠和稳定，选择合适的散热片是非常必要的。下面的示例演示了如何为MAX32010选择正确的散热器。
步骤1:获取包装的相关尺寸。封装的热分析有助于选择正确的散热片。了解外露散热垫的面积是很重要的。
步骤2:获得PCB热性能，计算theta-JA的边界条件。计算功率损失并考虑所有散热介质(传导、对流和辐射)。
步骤3:散热器的散热面积和散热风扇的流量是计算封装温度分布时重要的两个变量。记住，IC的结温应该保持在热关断温度以下。我们使用静止空气的分析表明，对于MAX32010，需要一个基底面积为30.48mm × 30.48mm、厚度为5mm、长15mm的散热片来保持连接温度低于140°C(图6)。
第四步:气流和散热片材料在保持IC接点温度低于140°C方面也起着重要作用。我们的分析表明，在Cu散热片上增加1m/s的气流可以显著改善散热性能。
结论
本文为自动测试设备(ATE)系统中器件电源(DPS) IC的选择提供了依据。这些考虑将帮助客户根据他们特定的ATE系统选择DPS IC。文章还解释了系统级架构，以解决ATE系统的输出电流和热需求
