系统DC电源的选择影响着测试吞吐量

关键字：DC电源 测试吞吐量

许多电子产品的自动测试时间只有几秒钟，系统DC电源可能在这一时间中占相当大的比重，因此在优化测试吞吐量值得关注。但是，电源的判断标准通常是价格和输出功率，而不是其对测试吞吐量的影响。电源的输出响应速度、测量速度和特点都会影响测试吞吐量。许多电源可能会惊人的慢，因此尽管成本较低，但其可能并不是成本最低的选择。认真考察和测量吞吐量特点基准，权衡测试时间成本，在选择下一个系统DC电源可能会给您带来巨大的回报！

系统DC电源输出响应速度

许多设备在多种不同的DC偏置电压上进行测试，以在指定工作范围内保证正确的性能。多次改变偏置电压可能会累积几秒的时间，占测试时间的很大比重。
在把电源输出电压设置变成新值时需要几个步骤，如图1所示。这些步骤所需的时间都有限。

在电源收到一条命令时，电源会处理命令，这就是其命令处理时间。然后电源输出会作出响应，变成新的设置。在一定的稳定频段中到达最终值所需的时间是其输出响应时间。

各种系统电源之间的差异可能会非常大。表1比较了许多系统DC电源与安捷伦N6750A系列DC电源模块典型的命令处理和输出响应时间，后者是为吞吐量优化的。该模块属于N6700 模块化电源系统系列，如图2所示。拥有快速输出响应可以把每次电压设置变动时间降低几百微秒。

降压编程器加快输出响应时间

在两个方向上迅速改变电压对高吞吐量测试非常关键，因此有必要提一下降压编程输出响应时间。许多电源依赖DUT的实际负荷，来降低电压。在负荷低的情况下，如果没有降压编程器，某些电源可能需要一秒的时间才能达到最终值。为高吞吐量优化的电源采用内置降压编程器。降压编程器是一条负荷电路，它迅速放电电源和DUT电容，快速进行降压编程，而与DUT负荷无关。

响应速度对测试吞吐量的影响：

汽车ECU实例

汽车电子控制单元(ECU)在测试过程中可能会有最多20种偏置电压设置，如图3所示。使用为吞吐量优化的电源可以节约几秒的测试时间，对测试时间为20秒的ECU，吞吐量可以提高20%。基于明显的原因，这种改进得到了汽车电子行业的广泛欢迎。

系统DC电源测量速度

几乎在测试过程中一直要进行DC偏置电流测量，以确定缺陷。使用系统DC电源的内置电流回读功能、而不是外置仪表，在速度和性能方面都是明智之选。当前的系统DC电源提供了广泛的电流测量功能，适合大多数应用。值得一提的是其测量速度。通常情况下，多项偏置电流测量是在测试过程中在设备上进行的，这会累积起来，给吞吐量产生更大的影响。此外，测量精度和速度是相互矛盾的，进一步使事情复杂化。有3个步骤会影响测量时间：

1. 电源收到并处理测量命令。
2. 电源采集实际测量数量。
3. 采集的值返回电源。

大多数通用系统DC电源采用一条传统回读电路，如图4所示。对这种传统方法，命令处理 时间一般是主导因素，累加测量时延会高达100毫秒。快速ADC 测量采集和返回单个读数的时间很小，通常不超过2毫秒。整个测量时间通常作为一个基准处理。

这种基本方法对许多情况(如果不是所有情况的话)在精度和吞吐量之间实现了合理的平衡。对高波峰因数电流信号，如数字手机的脉冲式耗电量，测量可重复性误差或“抖动”会影响这种平衡。对多次测量进行平均在一定程度上有所帮助，但会增加大量的测试时间。

程控积分提供了快速准确的测量结果

为吞吐量优化的系统DC电源的测量命令处理时间要低得多。许多电源还有程控测量积分时间，代替固定的ADC和低通滤波器，如图4所示，以增强性能。与传统方法一样，它可以设置成快速测量采集时间。也可以使用程控积分，抵消信号中的周期噪声和AC成分，大幅度改善测量性能，但其代价是时间会大大提高。人们熟悉的实例是在电源线周期上求积分(1 PLC, 16.7或20毫秒)，以抵消AC线路噪声。安捷伦已经在许多系统电源产品中采用不同的方法，包括N6760A系列DC电源模块。它们采用程控取样周期和数字信号处理，进行快速精确的测量。在测量采集积分时间能够编程时，必需在总测量时间基准中单独考虑测量采集积分时间。

测量速度对测试吞吐量的影响

表2比较了传统系统DC电源有代表性的测量命令处理和采集时间与为吞吐量优化的电源系统的时间，在本例中是安捷伦N6760A系列DC电源模块。

从传统系统DC电源切换到为测量吞吐量优化的电源可以把测量时间从大约100毫秒降低到最低只有几毫秒。对ECU之类的测试设备，通常会进行多项耗电量测量。可以简便地节约另外0.5-1秒的时间，有效改善了测试吞吐量。半导体设备测试则要更加严格。由于测试时间只有几秒或更低，因此即使100毫秒长的测量也没有空间。

在使用多个输出时实现更高的吞吐量

系统DC电源中设计的功能和程序命令对测试时间的影响可能要超过出响应和测量速度的影响。一个实例是使用多个DC输出，为拥有多个偏置输入的设备供电，或并行测试多台设备，如图5所示。最经常的情况是需要单独发送和处理每个DC电源输出变化或测量读回操作，甚至对多个输出系统DC电源也是如此。能够在多个输出中同时执行类似操作会明显改善测试吞吐量。在并行设备测试中，其较顺序测试各台设备可能要改善几倍。在测试时间只有几秒长，并且已经通过传统方式优化时，这为大幅度改善吞吐量提供了有效的备选方案。N6700 模块化电源系统提供了一个通道列表命令集，在多个输出模块上同时支持类似操作，以实现更大的测试吞吐量。

结语

系统DC电源是既供电又测量的部分仪器之一，其对测试吞吐量的影响要超过通常的预期水平。必须认真考察和基准测试供电和测量速度属性，以评估其测试吞吐量的影响。切换到为吞吐量优化的系统DC电源可以把测试时间降低几秒的时间，同时提供快速准确的测量功能。

除速度基准外，同时操作多个输出等功能可以明显提高吞吐量，传统手段的作用甚微。对并行设备测试，同时操作可以明显把吞吐量改善几倍。
  
由于目前许多设备的测试时间只有几秒长，因此使用为吞吐量优化的系统DC电源具有重要意义，进而受到广泛欢迎！