利用多路输出电源实现ATE系统的最大灵活性和经济性
ATE系统设计师经常要同时面对降低系统成本和提高系统灵活性的挑战。本文讲述 ATE系统电源新的独特性能和如何帮助 ATE 系统设计师从容应对这些挑战。
今天的许多装置往往在测试中需要一路中功率电源和若干路低功率电源。例如CPU 和数字电路，需要用 3.3V 或 5V 电源为提供大电流，其它辅助电路则需要提供很低电流的 12V 和 24V 电源。表 1 是几个这样的例子：
装置 | 主电源要求 | 辅助电源要求 |
PC 主板 | 5V, 18A, 90W 12V, 6A, 72W 3.3V, 14A, 46W | -12V, 0.3A, 4W -5V, 0.3A, 1.5W 备用, 1.5A, 7.5W |
LCD 背光变换器 | 24V, 12A, 280W | 3 个辅助电路；它们均为 5V, 2A, 10W |
汽车电子的例子 |
表 1需要多路输出直流电源的测试的实例
ATE 系统设计师在测试如表 1 所述 DUT（被测装置）时，需要寻找能为其提供直流功率的多路输出电源。与单路电源相比，多路输出电源有许多优点，见表 2。
ATE 系统设计师的希望 | 使用单独的直流电源 | 使用多路输出电源 |
最小化尺寸 | 单独电源体积大，因为它有冗余的元件，像每一路输出的显示，每一路输出的一套用户控制，以及每一路输出的一个计算机接口。 | 多路输出电源体积较小，因为组合在单一机箱中的若干路输出能共享显示、用户控制和计算机接口。 |
便于上架安装 | 单独电源需要各自的上架结构件。如果各电源体积不同，为把它们一起上架，就需要复杂的托架，或者是浪费机架空间。 | 多路输出电源的所有输出都在同一机箱中，因此很容易上架。 |
能控制接通或关断顺序 | 如果没有复杂的软件，就难以实现对各单独电源的同步控制。时序决定于软件和 PC 的时钟速度。如果要求故障产生时能快速关断，就需要 PC 不间断地监视输出，在检测到一台电源有故障时关断其它电源的输出。 | 能把多路输出电源编程为可靠和可重复地接通M关断顺序。在一路输出产生故障时，电源能关断该多路输出仪器中的其它输出，而不需要 PC 的监视和响应。 |
表 2多路输出电源胜过单独直流电源的优点
在选择多路输出电源时，ATE 系统设计师要按 DUT 对直流电源的要求确定各路输出的容量。这意味着多路输出直流电源应是模块化的，使设计师能根据 DUT 要求选取具有不同功率级的模块。正确选择的多路输出电源就可有一或二路的中功率通道和若干路低功率通道。
但表 1 中的DUT 对各组电源的要求有很大差异，而任何厂商的多路输出电源都不能同时提供高功率和低功率的模块，因此难以产生最佳的解决方案。这意味着 ATE 系统设计师还不得不为低功率通道选择尺寸过大的模块。
例1:配置测试LCD背光变换器的解决方案
让我们看一个例子：
DUT 是 LCD 背光变换器，它的主输入要求 280W，3 个辅助输入各需 10W。总功率为 310W。
ATE 系统设计师选择使用模块化的多路输出电源。
有三种可选的模块功率级：100W, 200W, 400W。
有两种可选的电源主机：较小的一种支持 500W 总模块功率，较大的一种支持 2000W 的总模块功率。
为测试 LCD 背光变换器，ATE 系统设计师选择一块 400W 模块和三块 100W 模块。模块功率共为 700W。
为支持 700W 的总模块功率，就需要 2000W 的主机。
虽然这一选择的配置符合 DUT 的电源要求，但这一解决方案也存在若干缺点：
迫使 ATE 系统设计师购买 2000W 主机来支持 700W 的总模块功率，虽然 DUT 只需要 350W。
2000 W 主机比 500W 主机大，这就增加了 ATE 的尺寸。
2000W 主机需要更高的电网功率（影响 ATE 系统内的电力配线，可能需要单独的大功率电力电路）。
2000W 主机将产生更多的热量。
由于 ATE 系统设计师不得不购买超过 6 倍的功率，（用 2000W 测试 310W 的DUT），因此系统将贵得多。
有些电源厂商允许多路输出电源中模块总功率超过主机功率的用户配置。但当模块组合功率超过主机允许最大功率时，电源在短时间内将工作在超额的功率条件，然后以不可控制的方式关断。这是 ATE 环境工作中不合要求的事件。
通过电源管理的更好解决方案
Agilent 公司拥有 N6700 超薄形模块化电源系统。该产品是目标为 ATE 系统的直流电源。这种体积小、配置灵活和快速的电源系统包括一个 1U 高度的 4 槽主机和模块。有可供选择的 3 种主机和 20种模块（见表 3）
主机 | N6700B: 1U，4 槽，400W 总输出功率 N6701A: 1U，4 槽，600W 总输出功率 N6702A: 1U，4 槽，1200W 总输出功率 |
模块 | 各模块均只占 1 个插槽 N6730 家族 50W 基础直流电源模块 N6740家族 100W 基础直流电源模块 N6770家族 300W 基础直流电源模块 N6750 家族 50W 和 100 W 高性能自动量程直流电源模块 N6760 家族 50W 和 100W 精密直流电源模块 |
表 3 Agilent N6700 薄形模块化电源系统
如您在表 3 所见，Agilent N6700 最适合 ATE 系统的需要。它在 1U 机箱中可有每路达 300W 的 4 路输出，并且只需更少的机架空间，而把宝贵的机架空间留给其它仪器。其众多的模块能使 ATE 设计师配置适合 DUT 需要的解决方案。
例2:把AgilentN6700用于第一个例子
现在让我们把 Agilent N6700 用于同一例子：
DUT 是 LCD 背光变换器，它的主输入要求 280W，3 个辅助输入各需 10W。总功率为 310W。
ATE 系统设计师选用Agilent N6700 薄形模块化电源系统。
有三种可选的模块功率级：50W, 100W, 300W。
有三种可选的电源主机：400W, 600W, 1200W
为测试 LCD 背光变换器，配置应为一块 300W 模块和三块 50W 模块。模块总功率是 450W。
可选择 N6700B 400W 主机，虽然模块功率达到450W，但它具有下面讲述的电源管理特性。
Agilent N6700 的一项独特性能特性是电源管理。主机中的固件允许使用者把主机功率按需要分配给各模块。在这一例子中，给 300W 模块分配全部 300W（用于测试 280W 的主输入），而使用者把其余 3 个通道的功率限制为每一通道 30W（用于测试 10W 的辅助电路）。
电源分配允许 ATE 系统设计师为这一应用选择较低功率的主机，它带来的好处有：
较低功率主机只需要较小的交流功率（在原先的例子中，2000W 主机要求更大的交流功率）
较低功率主机只产生较小的热量（与原先例子中2000W 主机产生热量相比）
由于 ATE 系统设计师可充分利用主机功率资源和无需购买更大功率，因此整个系统将便宜得多（在原先的例子中，为测试 310W DUT，ATE 系统设计师不得不购买 2000W 主机）
用于能通过软件控制功率分配特性，因此对于不同 DUT，Agilent N6700 能通过容易的重新编程，按不同方式分配功率。
当某一通道 DUT 耗用功率超过分配功率时，该通道就进入功率限制，但主机本身和其它通道将继续正常工作，而不会产生非预期和不可控的主机关断。
总结
ATE 系统设计师经常要同时面对降低系统成本和提高系统灵活性的挑战。与使用若干台单路输出电源相比，在减小电源尺寸和上架复杂性的同时保持系统成本下降方面，模块化多路输出电源迈出了第一步。具有固件基功率分配特性的多路输出电源通过更好利用电源资源，将能进一步降低电源成本和减小尺寸。在 Agilent N6700 系列电源中配有功率分配固件，使 ATE 系统设计师能进一步降低系统成本，并同时实现测试 DUT 所需要的灵活性。
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