一种用于测试soc电源的模拟负载的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种用于测试SOC电源的模拟负载，它包括电流调整单元、延时调整单元和控制模块；电流调整单元的抽取电流输入与模拟电源正极连接，电流调整单元的电流输出与模拟电源负极连接，电流调整单元的电流控制输入与控制模块的电流控制输出连接，电流调整单元的延时控制输入通过延时调整单元与控制模块的延时控制输出连接；控制模块控制电流调整单元模拟出被模拟负载的工作电流，待测电源的电源输出端输出待测试的抽取电流，再通过电源测试装置即可完成对待测电源的性能测试；控制模块还通过延时调整单元控制电流调整单元所输入的抽取电流呈线性变化。本发明可模拟SOC负载的各种变化，可实现对SOC电源的瞬态及直流负载电流的模拟测试。
【专利说明】
—种用于测试SOC电源的模拟负载
技术领域
[0001]本发明涉及SOC电源的模拟测试领域，特别是涉及一种用于测试SOC电源的模拟负载。
【背景技术】
[0002]随着集成电路设计业的越来越兴旺，集成电路结构越来越复杂，片上系统(SOC)越来越多，相应的，对SOC电源的要求也是越来越高；对电源管理系统的性能要求也越来越高，其电源测试系统也越来越复杂。
[0003]当负载吸收电流发生跳变的瞬间，电源管理系统的输出电压会瞬间偏离设定值，并需要经过一定时间后，才能达到稳定输出状态。这个时间段通常称之为电源的负载瞬态恢复时间，或者瞬态响应时间，表征的是:当负载电流发生瞬态变化的时候，电源电压恢复到设定范围内所需要的时间。如果电压瞬态响应能力较差，瞬态响应时间较长，导致电源内部元件充电不足/充电过量，输出电压跌落/过冲时间过长、幅度过大，输出电压显著偏离目标值。不精确或偏离电源输出电压中的目标值会导致电源正在驱动的负载发生故障或甚至可能损坏，特别是当负载包括敏感电路、快速变化的器件时，如微处理器、射频器件等。
[0004]因此，输出电压精度、负载调整率等参数是电源管理系统的重要性能指标，可通过检测电源管理系统的输出电压精度即可评定该电源管理系统的质量。
[0005]然而，目前的电源测试中所采用的模拟负载仅能模拟负载电流的大小，并不能实现对模拟负载电流的瞬态变化时间进行控制，不能控制模拟负载电流变化时的上升沿时间和下降沿时间，不能准确地测试出被测电源的瞬态响应性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于测试SOC电源的模拟负载，该模拟负载通过电流调整单元控制抽取电流值的大小，通过延时调整单元控制抽取电流变化时的上升沿时间和下降沿时间，可模拟SOC负载的各种变化，可实现对SOC电源的瞬态变化电流及直流负载电流的模拟测试，同时，也使得采用本发明模拟负载的电源测试系统的结构更加简单、测试功能更易于实现、测试结果更加准确。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种用于测试SOC电源的模拟负载，它包括电流调整单元、延时调整单元和控制模块，所述的控制模块包括电流控制模块、延时控制模块和数据处理模块。
[0008]所述的电流调整单元的抽取电流输入端与模拟电源正极连接，电流调整单元的电流输出端与地对接，电流调整单元的电流控制输入端通过电流控制模块与数据处理模块的电流控制端连接，电流调整单元的延时控制输入端依次通过延时调整单元和延时控制模块与数据处理模块的延时控制端连接。
[0009]数据处理模块对接收到的外部控制数据进行解析处理，提取该外部控制数据中的电流控制信号和延时控制信号，并将电流控制信号发送给电流控制模块，电流控制模块根据该电流控制信号控制电流调整单元模拟输出一定大小的电流，使得从待测电源的电源输出端输出的抽取电流与被模拟负载的工作电流值相同。
[0010]数据处理模块将延时控制信号发送给延时控制模块，延时控制模块根据该延时控制信号控制延时调整单元的延时状态，使得电流调整单元的抽取电流输入端所输入的抽取电流呈线性变化。
[0011]所述的电流调整单元包括N+M个相互并联的电流调整电路，所述每个电流调整电路均包括电流抽取模块和开关模块，电流抽取模块的输入端与模拟电源正极连接，电流抽取模块的输出端与开关模块的输入端连接，开关模块的输出端与地对接，开关模块的控制端通过第一总线与电流控制模块连接。
[0012]所述的电流抽取模块包括直流电流源。
[0013]所述的开关模块包括开关MOS管，开关MOS管的源极与电流抽取模块的输出端连接，开关MOS管的漏极与模拟负载电源负极连接，开关MOS管的栅极通过第一总线与电流控制丰吴块连接。
[0014]所述的延时调整单元包括M个延时模块，所述每个延时模块的输入端均与对应的电流抽取模块的输出端连接，每个延时模块的输出端均与对应的开关模块的控制端连接，每个延时模块的控制端均通过第二总线与延时控制模块连接。
[0015]所述的延时模块包括延时电容。
[0016]所述的控制模块还包括瞬态使能控制模块和时钟信号接收模块。
[0017]所述的瞬态使能控制模块的输入端通过瞬态使能控制端口接收瞬态控制信号，瞬态使能控制模块的输出端与数据处理模块的瞬态使能输入端连接。
[0018]所述的时钟信号接收模块的输入端通过时钟信号接收端口接收时钟信号，时钟信号接收模块的输出端与数据处理模块的时钟信号输入端连接。
[0019]当数据处理模块接收到瞬态控制信号后，控制电流调整单元所输入的抽取电流随时钟信号接收模块所接收到的时钟信号动态变化。
[0020]所述的待测电源的电源输出端还与电源测试装置的测试输入端连接，通过电源测试装置对抽取电流进行测试。
[0021]所述的电源测试装置包括示波器。
[0022]本发明的有益效果是:
I)本发明通过电流调整单元控制抽取电流值的大小，通过延时调整单元控制抽取电流变化时的上升沿时间和下降沿时间，可模拟SOC负载的各种变化，可实现对SOC电源的瞬态变化电流及直流负载电流的模拟测试，同时，也使得采用本发明模拟负载的电源测试系统的结构更加简单、测试功能更易于实现、测试结果更加准确。
[0023]2 )本发明对抽取电流的控制精确高，抽取电流的动态响应速度快，且其响应时间可以调控。
[0024]3)本发明最主要的特点在于，可通过延时控制方法和电流控制方法等两种方法，控制抽取电流变化的延时大小，使得抽取电流的变化呈线性变化，实现对抽取电流的电流变化曲线中，对上升沿时间和下降沿时间的控制，从而实现对被测电源进行不同级别的测试，可准确检测出被测电源的瞬态响应性能。
【附图说明】
[0025]图1为本发明一种用于测试SOC电源的模拟负载的基本原理框图；
图2为本发明一种用于测试SOC电源的模拟负载的系统原理框图；
图3为本发明中抽取电流的电流曲线示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0027]如图1所示，一种用于测试SOC电源的模拟负载，它包括电流调整单元、延时调整单元和控制模块，所述的控制模块包括电流控制模块、延时控制模块和数据处理模块。
[0028]所述的电流调整单元的抽取电流输入端与模拟电源正极连接，电流调整单元的电流输出端与地对接，也可连接到模拟电源负极，电流调整单元的电流控制输入端通过电流控制模块与数据处理模块的电流控制端连接，电流调整单元的延时控制输入端依次通过延时调整单元和延时控制模块与数据处理模块的延时控制端连接。
[0029]数据处理模块对接收到的外部控制数据进行解析处理，提取该外部控制数据中的电流控制信号和延时控制信号，并将电流控制信号发送给电流控制模块，电流控制模块根据该电流控制信号控制电流调整单元模拟输出一定大小的电流，使得从待测电源的电源输出端输出的抽取电流与被模拟负载的工作电流值相同。
[0030]数据处理模块将延时控制信号发送给延时控制模块，延时控制模块根据该延时控制信号控制延时调整单元的延时状态，控制电流调整单元所输入的抽取电流的上升沿时间和下降沿时间，使得电流调整单元所输入的抽取电流呈线性变化。
[0031]上升沿时间可定义为电流响应曲线从稳态值的10%上升到稳态值90%所需的时间，下降沿时间可定义为电流响应曲线从稳态值的90%下降到稳态值10%所需的时间。
[0032]所述的电流调整单元包括N+M个相互并联的电流调整电路，所述每个电流调整电路均包括电流抽取模块和开关模块，电流抽取模块的输入端与模拟电源正极连接，电流抽取模块的输出端与开关模块的输入端连接，开关模块的输出端与地对接，也可连接到模拟电源负极，开关模块的控制端通过第一总线与电流控制模块连接。
[0033]所述的电流抽取模块为输出电流可在一定范围内变化的电流源电路，如可选用输出电流可在一定范围内变化的直流电流源，也可采用其他具有该直流电流源功能的电流电路。
[0034]本发明中所述电流抽取模块的输出电流可在一定范围内变化，并非输出电流为恒定不变的恒流抽取模块。由于电流抽取模块的输出电流可变，从而才能实现在抽取电流变化时，可以控制抽取电流变化的上升沿时间和下降沿时间，以改变本发明模拟负载对被测电源的测试精度。
[0035]所述的开关模块可采用开关MOS管，也可用其他任何可实现该相同功能的开关。开关MOS管的源极与电流抽取模块的输出端连接，开关MOS管的漏极与模拟负载电源负极连接，开关MOS管的栅极通过第一总线与电流控制模块连接。
[0036]所述的延时调整单元包括M个延时模块，所述每个延时模块的输入端均与对应的电流抽取模块的输出端连接，每个延时模块的输出端均与对应的开关模块的控制端连接，每个延时模块的控制端均通过第二总线与延时控制模块连接。
[0037]所述的延时模块可采用延时电容电路来实现增加或减少抽取电流变化时所经历的时间，当然也可采用任何具有该延时功能的模块。
[0038]所述的控制模块还包括瞬态使能控制模块和时钟信号接收模块。
[0039]所述的瞬态使能控制模块的输入端通过瞬态使能控制端口接收瞬态控制信号，瞬态使能控制模块的输出端与数据处理模块的瞬态使能输入端连接。
[0040]所述的时钟信号接收模块的输入端通过时钟信号接收端口接收时钟信号，时钟信号接收模块的输出端与数据处理模块的时钟信号输入端连接。
[0041]当数据处理模块接收到瞬态控制信号后，控制电流调整单元所输入的抽取电流随时钟信号接收模块所接收到的时钟信号动态变化。
[0042]本发明还设置有用于传输控制数据的I2C模块，I2C模块的数据输出端与数据处理模块的数据输入端连接，I2C模块的数据输入端与数据接收端口连接，I2C模块的时钟信号输入端与时钟信号接收端口连接。I2C模块实现将串口数据转换为并口数据。
[0043]所述的待测电源的电源输出端还与电源测试装置的测试输入端连接，通过电源测试装置对抽取电流进行测试。
[0044]所述的电源测试装置可选用示波器，也可采用其它电源检测仪器，所述的待测电源包括片上系统SOC上的电源管理系统。
[0045]本发明可通过示波器来检测片上系统SOC上的电源管理系统所输出的电流是否符合规定的标准。模拟负载可模拟SOC电源管理系统所连接的各种负载器件，以及模拟该器件所需电流的各种变化。通过模拟负载从待测电源抽取出待测试的抽取电流后，可使用示波器来观察、记录该抽取电流的参数，并将其同预想值进行比较，计算抽取电流的误差，得出该SOC电源管理系统是否符合标准的结论。
[0046]本发明的基本工作原理为:控制模块根据接收到的外部控制信号，控制电流调整单元中开关阵列的通断，使得电流调整单元输出符合所模拟的负载的工作电流值，即从待测电源的电源输出端输出的待测试的抽取电流I.等于被模拟负载所需的工作电流I，再采用电源测试装置如示波器检测该抽取电流I.，并进一步分析该待测电源输出的电流是否达到标准。
[0047]本发明可模拟SOC电源负载的各种变化，可实现对SOC电源的瞬态及直流负载电流的模拟测试。
[0048]I)模拟SOC电源的直流负载
若被模拟负载所需的工作电流为直流电流I1，则只需使用外部设备发出模拟直流负载的控制信号，瞬态使能信号为低电平信号，该控制信号包括电流控制信号和延时控制信号。控制模块根据电流控制信号控制电流调整单元中的开关阵列进行选择性导通，使得从待测电源的电源输出端抽取出的待测试的抽取电流与被模拟负载的工作电流值相同，即抽取电流I.等于该直流工作电流I P
[0049]2)模拟SOC电源的瞬态响应负载
若被模拟负载的工作电流为动态变化的电流I2，则需使用外部设备发出瞬态使能信号和控制信号，该控制信号包括电流控制信号和延时控制信号。瞬态使能信号为高电平信号，控制模块控制电流调整单元所输入的抽取电流I.随时钟信号接收模块所接收到的时钟信号的变化而动态变化；控制模块根据电流控制信号控制电流调整单元模拟输出一定大小的电流，使得从待测电源的电源输出端抽取出的抽取电流I.与被模拟负载的工作电流12相同；并根据延时控制信号控制延时调整单元的延时状态，控制电流调整单元所输入的抽取电流I.呈线性变化，还控制抽取电流变化曲线中的上升沿时间和下降沿时间延长或减短。可通过改变抽取电流曲线的上升沿时间和下降沿时间，来测试待测电源的性能。
[0050]控制模块所接收到的时钟信号与被模拟负载的工作电流的时钟信号保持一致。
[0051]如图2所示，所述的开关模块采用开关MOS管，所述的延时模块采用延时电容。
[0052]所述的电流调整单元包括I?N+M个电流源，即电流源I1、电流源12、……、电流源In、电流源IN+1、电流源IN+2、……、电流源1_，其中，N彡I。所述电流源为输出电流可在一定范围内变化的电流模块。
[0053]所述的电流调整单元包括I?N+M个开关MOS管，即开关MOS管M1、开关MOS管M2>......、开关MOS管Mn、开关MOS管Mn+1、......、开关皿)3管1_。
[0054]I?N+M个电流源I _的输入端均与模拟电源正极连接，I?N+M个电流源Ii?IN+M的输出端分别与I?N+M个开关MOS管M M N+M的源极连接，I?N+M个开关MOS管M1- M _的漏极均与地对接，或与模拟负载电源负极连接，I?N+M个开关MOS管M广M_的栅极均通过第一总线与控制模块的电流控制输出端口连接。
[0055]所述的延时调整单元包括I?M个延时电容，即延时电容C1、延时电容C2、……、延时电容CM。
[0056]I?M个延时电容C1-Cm分别并联在第N+1?N+M个开关MOS管MN+1?M_的源极和漏极的两端，延时电容C1?C M的控制端均通过第二总线与控制模块的延时控制输出端口连接。
[0057]其中，第I至第N个电流源IN用于控制本发明模拟负载的最小抽取电流值大小，第N+1至第M个电流源IN+1?I M用于控制本发明模拟负载的最大抽取电流值大小，第I至第M个延时电容(；?Cm用于控制本发明模拟负载的抽取电流值由最小值变化到最大值所需要经历的时长。
[0058]例如，控制电流源1:?I 总抽取电流为1mA，控制电流源I N+1?I 总抽取电流为499mA，使得模拟负载的抽取电流由最小值ImA变化到最大值500mA。控制延时电容(；?Cm使得该电流变化过程的上升沿时间为30 μ S。将示波器和模拟负载连接到被测电源上，开始对被测电源进行性能测试，示波器显示被测电源的输出电压波形图，若该电压波形图与期望波形图的误差在允许范围内，则该被测电源的性能符合标准规定。
[0059]若将抽取电流由ImA变化到500mA的上升沿时间设置为10 μ s,再次对该被测电源进行性能测试，若示波器上的电压波形图与期望波形图的误差较大，超出最大允许误差，则该被测电源瞬态响应时间大于10μ S，其电源性能并不符合更高级别的标准规定。
[0060]如图3所示，所述的延时电容可采用可调电容，通过可调电容来控制与其相应的开关MOS管的电流曲线，控制该电流曲线中的上升沿时间和下降沿时间T fall。通过调整不同延时电容的容值，使得不同开关MOS管的上升沿时间和下降沿时间Tfall不相一致，从而可组合出更精确的模拟电流。
[0061]当延时控制模块控制可调电容的容值增大时，与其相应的开关MOS管的上升沿时间的时长增加，其下降沿时间T fall相应延长，使得开关MOS管输出的电流爬坡时间和下降时间增加，从而抽取电流I.能慢速线性上升到稳定值，即最大电流值I _，并从稳定值慢速线性下降到最小电流值1_或零值。
[0062]当延时控制模块控制可调电容的容值减小时，与其相应的开关MOS管的上升沿时间的时长减少，其下降沿时间T fall相应减短，使得开关MOS管输出的电流爬坡时间和下降时间减少，从而抽取电流I.能快速线性变化上升到稳定值，即最大电流值I _，并能从稳定值快速线性下降到最小电流值1_或零值。
[0063]I)本发明可通过调节延时电容的大小，使抽取电流I.呈线性变化。
[0064]在模拟负载稳定工作后，若延时电容的容值增大，延时电容将继续充电，流入开关MOS管源极的随延时电容的增大而线性减小；若延时电容的容值减小，延时电容将开始放电，流入开关MOS管源极的抽取电流I.随延时电容的减小而线性增大；延时电容的变化值越大，抽取电流I.的上升沿时间T 越长。
[0065]2)本发明还可通过调节开关MOS管驱动电流的大小，即调节开关MOS管栅极端的输入电流大小，使抽取电流I.呈线性变化。
[0066]当驱动电流较大时，开关MOS管开通和关断速度快，该开关MOS管输入的抽取电流曲线的上升沿时间UP下降沿时间T fall就短；当驱动电流较小时，开关MOS管开通和关断速度慢，该开关MOS管的电流曲线的上升沿时间和下降沿时间T fall就长。
【主权项】
1.一种用于测试SOC电源的模拟负载，其特征在于:它包括电流调整单元、延时调整单元和控制模块，所述的控制模块包括电流控制模块、延时控制模块和数据处理模块； 所述的电流调整单元的抽取电流输入端与模拟电源正极连接，电流调整单元的电流输出端与地对接，电流调整单元的电流控制输入端通过电流控制模块与数据处理模块的电流控制端连接，电流调整单元的延时控制输入端依次通过延时调整单元和延时控制模块与数据处理模块的延时控制端连接； 数据处理模块对接收到的外部控制数据进行解析处理，提取该外部控制数据中的电流控制信号和延时控制信号，并将电流控制信号发送给电流控制模块，电流控制模块根据该电流控制信号控制电流调整单元模拟输出一定大小的电流，使得从待测电源的电源输出端输出的抽取电流与被模拟负载的工作电流值相同； 数据处理模块将延时控制信号发送给延时控制模块，延时控制模块根据该延时控制信号控制延时调整单元的延时状态，使得电流调整单元的抽取电流输入端所输入的抽取电流呈线性变化。2.根据权利要求1所述的一种用于测试SOC电源的模拟负载，其特征在于:所述的电流调整单元包括N+M个相互并联的电流调整电路，所述每个电流调整电路均包括电流抽取模块和开关模块，电流抽取模块的输入端与模拟电源正极连接，电流抽取模块的输出端与开关模块的输入端连接，开关模块的输出端与地对接，开关模块的控制端通过第一总线与电流控制模块连接。3.根据权利要求2所述的一种用于测试SOC电源的模拟负载，其特征在于:所述的电流抽取模块包括直流电流源。4.根据权利要求2所述的一种用于测试SOC电源的模拟负载，其特征在于:所述的开关模块包括开关MOS管,开关MOS管的源极与电流抽取模块的输出端连接，开关MOS管的漏极与模拟负载电源负极连接，开关MOS管的栅极通过第一总线与电流控制模块连接。5.根据权利要求2所述的一种用于测试SOC电源的模拟负载，其特征在于:所述的延时调整单元包括M个延时模块，所述每个延时模块的输入端均与对应的电流抽取模块的输出端连接，每个延时模块的输出端均与对应的开关模块的控制端连接，每个延时模块的控制端均通过第二总线与延时控制模块连接。6.根据权利要求5所述的一种用于测试SOC电源的模拟负载，其特征在于:所述的延时模块包括延时电容。7.根据权利要求1所述的一种用于测试SOC电源的模拟负载，其特征在于:所述的控制模块还包括瞬态使能控制模块和时钟信号接收模块； 所述的瞬态使能控制模块的输入端通过瞬态使能控制端口接收瞬态控制信号，瞬态使能控制模块的输出端与数据处理模块的瞬态使能输入端连接； 所述的时钟信号接收模块的输入端通过时钟信号接收端口接收时钟信号，时钟信号接收模块的输出端与数据处理模块的时钟信号输入端连接； 当数据处理模块接收到瞬态控制信号后，控制电流调整单元所输入的抽取电流随时钟信号接收模块所接收到的时钟信号动态变化。8.根据权利要求1所述的一种用于测试SOC电源的模拟负载，其特征在于:所述的待测电源的电源输出端还与电源测试装置的测试输入端连接，通过电源测试装置对抽取电流进行测试。9.根据权利要求8所述的一种用于测试SOC电源的模拟负载，其特征在于:所述的电源测试装置包括示波器。
【文档编号】G01R31/40GK105823990SQ201510000928
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月4日
【发明人】葛亮宏, 叶飞, 何天长, 况波
【申请人】成都锐成芯微科技有限责任公司