你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

構(gòu)建滿足特定應(yīng)用要求的DPS系統(tǒng)需要考慮這些因素!

發(fā)布時(shí)間:2022-09-27 來源:ADI 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】器件電源(DPS) IC具有靈活的電壓驅(qū)動和電流驅(qū)動容量,能夠?yàn)樽詣訙y試設(shè)備(ATE)提供動態(tài)測試能力。當(dāng)負(fù)載電流介于兩個(gè)設(shè)定限流值之間時(shí),DPS IC可以作為電壓源;在達(dá)到設(shè)定限流值時(shí),DPS IC可以順利轉(zhuǎn)換為精密電流源。


17.jpg

圖1.MAX32010示意圖


圖1顯示ADI器件電源MAX32010的簡化架構(gòu)。開關(guān)FIMODE、FVMODE和FISLAVEMODE選擇不同的模式,如FV(電壓驅(qū)動)、FI(電流驅(qū)動)和FI從器件選擇,而開關(guān)HIZF和HIZM分別選擇MV(測量電壓)和MI(測量電流)模式。與外部檢測電阻相結(jié)合,RANGEMUX支持多個(gè)電流范圍,RA(1.2A)、RB(20mA)、RC(2mA)和RD(200μA)。通過使用公式RSENSE=1V/IOUT更改檢測電阻值,可設(shè)計(jì)自定義電流范圍。借助CLEN開關(guān)以及ICLMP和VCLMPDAC,用戶還可設(shè)置可編程電壓和箝位電流。


本文先介紹設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的器件電源IC時(shí)的兩個(gè)重要考慮因素,范圍變更毛刺和效率。然后,文章詳細(xì)介紹構(gòu)建滿足特定應(yīng)用要求的DPS系統(tǒng)的一些需要考慮的因素。


范圍變更毛刺


1662525698373634.png

圖2.比較ADI和競爭產(chǎn)品之間的范圍變更毛刺


我們來看第一個(gè)考慮因素,測量范圍變更而引起的毛刺問題。當(dāng)ATE執(zhí)行DUT測試時(shí),系統(tǒng)可能需要針對不同的測試來更改電流范圍。IDDQ或靜態(tài)電流測量通常需要最低的電流范圍,用于測量較小的電流值。在移動至最低電流范圍時(shí)出現(xiàn)的電壓尖峰或毛刺不僅會影響測量,還有可能損壞DUT。無毛刺范圍變更可保護(hù)DUT,并驗(yàn)證測試。使用270pF的負(fù)載電容進(jìn)行測試時(shí),ADI的DPS能夠非常順利地執(zhí)行這一轉(zhuǎn)換,沒有任何毛刺,如圖2所示。如果不使用負(fù)載電容(0pF),將會在20μs范圍內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)換,斜坡速率為25mV/20μs。與競爭產(chǎn)品在轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的毛刺相比,該轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的毛刺小得多。在數(shù)微秒的時(shí)間內(nèi),競爭對手DPS的毛刺為159mV。因此,ADI的DPS性能比競爭產(chǎn)品的范圍變更性能高536%,而且不會對DUT造成任何損害。


器件電源效率


1662525682296637.png

表1.器件電源效率競爭分析


在選擇DPS IC時(shí),器件電源效率是第二個(gè)重要的考慮因素,因?yàn)樵撘蛩刂苯佑绊懴到y(tǒng)的成本和可靠性。效率越高,節(jié)省的成本就越多,可靠性更強(qiáng),通常系統(tǒng)壽命也更長。效率較低的DPS產(chǎn)生的熱量更多;更多熱量意味著更多損耗,系統(tǒng)中組件的故障率變得更高。


器件電源效率的計(jì)算公式是,效率=功率輸出/功率輸入。


如表1所示,與競爭對手DPS供應(yīng)的電流(1A)相比,ADI的DPS以更高的效率(58.33%)供應(yīng)更多電流(1.2A)。ADI的DPS效率比競爭產(chǎn)品2的DPS IC高11%,比競爭產(chǎn)品1的DPS IC高155%。


現(xiàn)在,我們來考慮構(gòu)建DPS系統(tǒng)以滿足特定應(yīng)用要求時(shí)的一些方面。


如何滿足DPS中的自定義負(fù)載電流要求


20.png

圖3.使用檢測電阻選擇自定義負(fù)載電流


對于每個(gè)受測器件(DUT),每個(gè)ATE都有自定義負(fù)載電流要求。MAX32010允許通過只更改1個(gè)檢測電阻值來選擇自定義范圍。MAX32010中的RANGEMUX選擇以下電流范圍之一:RA(1.2A)、RB(20mA)、RC(2mA)或RD(200μA)。通過使用公式RSENSE=1V/IOUT,選擇檢測電阻值。例如,負(fù)載電流要求是5mA;5mA是自定義負(fù)載電流,屬于范圍B。要選擇正確的RSENSE:RSENSE=RB=1V/5mA=200Ω。


如何提高輸出電流


21.png

圖4.配置并聯(lián)DPS實(shí)現(xiàn)更高的輸出電流


很多時(shí)候,DUT所需的電流可能高于單顆DPS芯片能夠提供的電流。如圖4所示,通過并聯(lián)多個(gè)DPS器件,可實(shí)現(xiàn)超過1.2A的額外電流。兩個(gè)器件均保持FI模式,從而使電流加倍。例如,將兩個(gè)7V,1.2A器件并聯(lián)能夠?qū)崿F(xiàn)7V,2.4A的輸出電流。


22.png

圖5.MAX32010的50%占空比脈沖測試輸出


要提高DPS的輸出驅(qū)動電流能力,另一個(gè)方法是脈沖輸出。如果電流要求只持續(xù)很短的時(shí)間,則脈沖測試是可行選擇,如圖5所示。例如測試DUT的I-V特性。通過更改FI開啟時(shí)間的占空比,可執(zhí)行脈沖測試。在該測試中,DPS模式在50%的時(shí)間里設(shè)為FI模式,在另外50%的時(shí)間里設(shè)為“高阻抗”模式。根據(jù)DUT電流要求,占空比可能有所變化。我們在MAX32010IC上執(zhí)行了該試驗(yàn),結(jié)果如下所示:


最大輸出電流=1.436A,占空比達(dá)50%


如何為DPS系統(tǒng)選擇正確的散熱器


要想獲得可靠穩(wěn)定的系統(tǒng),必須正確選擇散熱器。以下示例顯示了為MAX32010選擇正確散熱器的分步指南。


第1步:獲取封裝的相關(guān)尺寸。通過封裝熱分析有助于選擇正確的散熱器。了解用于散熱的裸露焊盤所在區(qū)域十分重要。


第2步:獲取PCB熱性能,以計(jì)算θJA的邊界條件。計(jì)算功耗,并考慮所有散熱方式(傳導(dǎo)、對流和輻射)。


1662525629500074.png

圖6.帶散熱器的MAX32010封裝的溫度分布


第3步:在計(jì)算封裝的溫度分布時(shí),散熱器底面積和散熱器風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是兩個(gè)重要的變量。請記住,IC的結(jié)溫應(yīng)保持在熱關(guān)斷溫度以下。我們使用靜止空氣開展的分析表明,對于MAX32010,要使結(jié)溫保持在140°C以下,需要一個(gè)底面積為30.48mmx30.48mm、厚度為5mm、散熱片長15mm的散熱器。


1662525612493138.png

圖7.MAX32010的熱分析


第4步:要想使IC的結(jié)溫保持在140°C以下,氣流和散熱器材料發(fā)揮著重要作用。我們的分析表明,通過使銅散熱器的氣流增加1m/s,可顯著改善溫度性能。


結(jié)論


本文提供關(guān)于在自動測試設(shè)備(ATE)系統(tǒng)中選擇器件電源(DPS)IC的指南。這些考慮因素將幫助客戶根據(jù)其特定的ATE系統(tǒng)來選擇DPS IC。文中還介紹了能夠滿足ATE系統(tǒng)的輸出電流和散熱要求的系統(tǒng)級架構(gòu)。



免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。


推薦閱讀:


使用碳化硅進(jìn)行雙向車載充電機(jī)設(shè)計(jì)

采用以太網(wǎng)AVB技術(shù)的時(shí)間敏感型車載網(wǎng)絡(luò)

無需附加傳感器的升壓PFC變換器輸入功率估算可行性與準(zhǔn)確性分析

混合波束賦形接收機(jī)動態(tài)范圍—從理論到實(shí)踐

器件封裝是高效散熱管理的關(guān)鍵

特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉