构建满足特定应用要求的DPS系统需要考虑这些因素
图1.max32010示意图
图1显示adi器件电源max32010的简化架构。开关fimode、fvmode和fislavemode选择不同的模式，如fv（电压驱动）、fi（电流驱动）和fi从器件选择，而开关hizf和hizm分别选择mv（测量电压）和mi（测量电流）模式。与外部检测电阻相结合，rangemux支持多个电流范围，ra(1.2a)、rb(20ma)、rc(2ma)和rd(200µa)。通过使用公式rsense=1v/iout更改检测电阻值，可设计自定义电流范围。借助clen开关以及iclmp和vclmpdac，用户还可设置可编程电压和箝位电流。找元器件现货上唯样商城
本文先介绍设计系统中的器件电源ic时的两个重要考虑因素，范围变更毛刺和效率。然后，文章详细介绍构建满足特定应用要求的dps系统的一些需要考虑的因素。
范围变更毛刺
图2.比较adi和竞争产品之间的范围变更毛刺
我们来看第一个考虑因素，测量范围变更而引起的毛刺问题。当ate执行dut测试时，系统可能需要针对不同的测试来更改电流范围。iddq或静态电流测量通常需要最低的电流范围，用于测量较小的电流值。在移动至最低电流范围时出现的电压尖峰或毛刺不仅会影响测量，还有可能损坏dut。无毛刺范围变更可保护dut，并验证测试。使用270pf的负载电容进行测试时，adi的dps能够非常顺利地执行这一转换，没有任何毛刺，如图2所示。如果不使用负载电容(0pf)，将会在20µs范围内发生转换，斜坡速率为25mv/20µs。与竞争产品在转换时产生的毛刺相比，该转换产生的毛刺小得多。在数微秒的时间内，竞争对手dps的毛刺为159mv。因此，adi的dps性能比竞争产品的范围变更性能高536%，而且不会对dut造成任何损害。
器件电源效率
表1.器件电源效率竞争分析
在选择dps ic时，器件电源效率是第二个重要的考虑因素，因为该因素直接影响系统的成本和可靠性。效率越高，节省的成本就越多，可靠性更强，通常系统寿命也更长。效率较低的dps产生的热量更多；更多热量意味着更多损耗，系统中组件的故障率变得更高。
器件电源效率的计算公式是，效率=功率输出/功率输入。
如表1所示，与竞争对手dps供应的电流(1a)相比，adi的dps以更高的效率(58.33%)供应更多电流(1.2a)。adi的dps效率比竞争产品2的dps ic高11%，比竞争产品1的dps ic高155%。
现在，我们来考虑构建dps系统以满足特定应用要求时的一些方面。
如何满足dps中的自定义负载电流要求
图3.使用检测电阻选择自定义负载电流
对于每个受测器件(dut)，每个ate都有自定义负载电流要求。max32010允许通过只更改1个检测电阻值来选择自定义范围。max32010中的rangemux选择以下电流范围之一：ra(1.2a)、rb(20ma)、rc(2ma)或rd(200µa)。通过使用公式rsense=1v/iout，选择检测电阻值。例如，负载电流要求是5ma；5ma是自定义负载电流，属于范围b。要选择正确的rsense：rsense=rb=1v/5ma=200ω。
如何提高输出电流
图4.配置并联dps实现更高的输出电流
很多时候，dut所需的电流可能高于单颗dps芯片能够提供的电流。如图4所示，通过并联多个dps器件，可实现超过1.2a的额外电流。两个器件均保持fi模式，从而使电流加倍。例如，将两个7v，1.2a器件并联能够实现7v，2.4a的输出电流。
图5.max32010的50%占空比脉冲测试输出
要提高dps的输出驱动电流能力，另一个方法是脉冲输出。如果电流要求只持续很短的时间，则脉冲测试是可行选择，如图5所示。例如测试dut的i-v特性。通过更改fi开启时间的占空比，可执行脉冲测试。在该测试中，dps模式在50%的时间里设为fi模式，在另外50%的时间里设为“高阻抗”模式。根据dut电流要求，占空比可能有所变化。我们在max32010ic上执行了该试验，结果如下所示：
最大输出电流=1.436a，占空比达50%
如何为dps系统选择正确的散热器
要想获得可靠稳定的系统，必须正确选择散热器。以下示例显示了为max32010选择正确散热器的分步指南。
第1步：获取封装的相关尺寸。通过封装热分析有助于选择正确的散热器。了解用于散热的裸露焊盘所在区域十分重要。
第2步：获取pcb热性能，以计算θja的边界条件。计算功耗，并考虑所有散热方式（传导、对流和辐射）。
图6.带散热器的max32010封装的温度分布
第3步：在计算封装的温度分布时，散热器底面积和散热器风扇的转速是两个重要的变量。请记住，ic的结温应保持在热关断温度以下。我们使用静止空气开展的分析表明，对于max32010，要使结温保持在140°c以下，需要一个底面积为30.48mmx30.48mm、厚度为5mm、散热片长15mm的散热器。
图7.max32010的热分析
第4步：要想使ic的结温保持在140°c以下，气流和散热器材料发挥着重要作用。我们的分析表明，通过使铜散热器的气流增加1m/s，可显著改善温度性能。
结论
本文提供关于在自动测试设备(ate)系统中选择器件电源(dps)ic的指南。这些考虑因素将帮助客户根据其特定的ate系统来选择dps ic。文中还介绍了能够满足ate系统的输出电流和散热要求的系统级架构。
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范围变更毛刺
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我们来看第一个考虑因素，测量范围变更而引起的毛刺问题。当ate执行dut测试时，系统可能需要针对不同的测试来更改电流范围。iddq或静态电流测量通常需要最低的电流范围，用于测量较小的电流值。在移动至最低电流范围时出现的电压尖峰或毛刺不仅会影响测量，还有可能损坏dut。无毛刺范围变更可保护dut，并验证测试。使用270pf的负载电容进行测试时，adi的dps能够非常顺利地执行这一转换，没有任何毛刺，如图2所示。如果不使用负载电容(0pf)，将会在20µs范围内发生转换，斜坡速率为25mv/20µs。与竞争产品在转换时产生的毛刺相比，该转换产生的毛刺小得多。在数微秒的时间内，竞争对手dps的毛刺为159mv。因此，adi的dps性能比竞争产品的范围变更性能高536%，而且不会对dut造成任何损害。
器件电源效率
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在选择dps ic时，器件电源效率是第二个重要的考虑因素，因为该因素直接影响系统的成本和可靠性。效率越高，节省的成本就越多，可靠性更强，通常系统寿命也更长。效率较低的dps产生的热量更多；更多热量意味着更多损耗，系统中组件的故障率变得更高。
器件电源效率的计算公式是，效率=功率输出/功率输入。
如表1所示，与竞争对手dps供应的电流(1a)相比，adi的dps以更高的效率(58.33%)供应更多电流(1.2a)。adi的dps效率比竞争产品2的dps ic高11%，比竞争产品1的dps ic高155%。
现在，我们来考虑构建dps系统以满足特定应用要求时的一些方面。
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如何提高输出电流
图4.配置并联dps实现更高的输出电流
很多时候，dut所需的电流可能高于单颗dps芯片能够提供的电流。如图4所示，通过并联多个dps器件，可实现超过1.2a的额外电流。两个器件均保持fi模式，从而使电流加倍。例如，将两个7v，1.2a器件并联能够实现7v，2.4a的输出电流。
图5.max32010的50%占空比脉冲测试输出
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图7.max32010的热分析
第4步：要想使ic的结温保持在140°c以下，气流和散热器材料发挥着重要作用。我们的分析表明，通过使铜散热器的气流增加1m/s，可显著改善温度性能。
结论
本文提供关于在自动测试设备(ate)系统中选择器件电源(dps)ic的指南。这些考虑因素将帮助客户根据其特定的ate系统来选择dps ic。文中还介绍了能够满足ate系统的输出电流和散热要求的系统级架构。
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