[전력반도체] 과도현상 테스팅 플랫폼과 LDO 및 벅 레귤레이터의 자동화 기법 - 1
[전력반도체] 과도현상 테스팅 플랫폼과 LDO 및 벅 레귤레이터의 자동화 기법 - 2
PCB 설계 및 두 가지 문제점
고성능 검증을 위해 다시 설계한 자동화 테스트 플랫폼에는 크게 2가지 문제가 있다. 첫 번째는 자극의 하이 엣지 레이트와 신호 무결성을 유지하는 것이다. 이 테스트 환경은 DUT를 위해 빠른 라인 부하 과도현상을 생산하기 위해 고안된 것이다. 그러나 임피던스가 불일치하여 트레이스들간의 크로스토크가 이러한 고속 라인에 크게 영향을 미칠 수 있다.
두 번째는 긴 트레이스에서 비롯된 감쇠로 인한 전원 라인의 전압 드롭이다. 따라서 양호한 RF 기법에 따른 올바른 PCB 설계가 필요하다. 또한 신호 출처 가까이에서 신호를 측정해야 전압 드롭 또는 기생의 영향을 완화할 수 있다.
사용된 랩 장비
라인/부하 과도현상과 스타트업 테스팅의 경우, 테스트 플랫폼에는 프로그래머블 전원 공급장치, 세 개의 함수 제너레이터, 하나의 오실로스코프, 테스트 지그가 포함되어 있다. 전원 공급장치는 테스트 회로에 전력을 제공하여 라인 과도현상 및 부하 과도현상 테스트를 수행하는데 사용된다. 또한 DUT의 이네이블 핀과 릴레이 드라이버 핀을 구동하는 데에도 쓰인다. 이를 통해 사용자는 특정 테스트에 대해 서로 다른 부하를 선택할 수 있다. 함수 제너레이터는 라인 과도현상 스텝, 부하 과도현상 스텝을 위해, 그리고 이네이블 핀의 펄스를 위해(임의의 함수 파형 이용) 펄스 파형을 생성하는데 쓰인다.
오실로스코프는 입출력 전압 및 전류를 측정한다. 이 테스트 플랫폼은 스타트업 테스트의 이네이블 핀을 관찰하는데 사용된다. DUT를 테스트 지그에 설치해야 하는 경우, 플러그앤플레이 테스트 플랫폼으로 설계된 이 아키텍처 기법은 서로 다른 DUT마다 플랫폼을 재사용할 수 있도록 한다. 테스트 설정은 기기에 의존해 이루어지는데, 이 기기는 LabVIEW® 소프트웨어를 실행하고 다목적 인터페이스 버스 (GPIB)에 연결되어 있는 랩톱에 의해 제어된다.
오실로스코프를 제외하고 모든 기기는 GPIB 케이블을 이용한 데이터 체인으로 연결되며, USB를 이용해 랩톱 및 GPIB 케이블을 연결한다. 오실로스코프는 USB 케이블로 바로 랩톱에 연결된다. BNC to SMA 케이블은 모든 신호를 측정하거나 검출하는데 쓰인다.
테스트 자동화를 위한 LabVIEW 툴
과도현상 테스트의 자동화를 위해 가상기기(VIs)를 위한 비주얼 베이직 루틴이 쓰여졌다. 이 테스트는 다음과 같이 3개의 블록으로 이루어진다.
LabVIEW 툴(LVT) 테스트의 첫 번째 블록은 테스트를 위한 부하를 선택한다. 두 번째 블록에는 피드백 보정 루프가 들어 있다. 이것은 지속적으로 입력 과도현상 자극의 상승 및 하강 시간을 측정하고, 오실로스코프가 보정 상승 및 하강 시간을 측정할 때까지 함수 제너레이터의 출력을 위한 보정을 한다.
마지막으로 LVT 테스트의 세 번째 블록은 피드백이 완료되면 출력 및 입력 전압의 스크린샷을 찍는다. 또한 측정된 상승 및 하강 시간과 최대/최소 출력 전압을 구한다.
LVT는 이 스코프에서 직접 비롯된 모든 파리미터들의 최소, 최대, 평균을 구한다. 이어서 측정된 최대 최소값의 평균도 산출한다. 그런 후 LVT는 측정 매트릭스와 그래프를 채워 프런트 패널에 이를 표시한다.
이러한 측정들이 텍스트 파일 폴더에 텍스트 파일로 기록된다. 스크린샷은 펜 드라이브에 저장되어 오실로스코프에 삽입된다. 이 파일의 이름은 부하 및 엣지 레이트 설정 유형에 따라 결정되며, 해당 파일명은 LVT의 블록 다이어그램에서 변경할 수 있다.
결론
고속 과도현상 테스팅 플랫폼은 매우 종합적이다. 전형적인 검증 및 테스트 R&D 이상의 성능을 필요로 하기 때문이다. 선형 및 스위칭 레귤레이터의 스타트업 동작과 과도현상 동작 특성에 대한 기본 지식, 테스트 및 측정의 모범 사례와 최신 기법, 보드 레벨 시스템 설계, 소프트웨어 개발 등 여러 분야가 포함된다.
LDO 및 벅 IC의 시제품 테스트 지그의 경우에는 라인 과도현상, 부하 과도현상, 스타트업 테스트에서 상정된 테스트 절차를 검증 및 자동화할 수 있다. 올바른 드라이브와 인터페이싱, 터미네이션만 있다면, 자극 엣지 레이트를 나노초 범위에서 달성할 수 있으며, 고성능 테스트 장비 및 탐색기로 고속 파형 캡처 샘플링을 할 수 있다. 디바이스 모드, 동작, 테스트 장비에 대해 그 자리에서 바로 직렬 인터페이스 제어를 프로그래밍하여 테스팅을 자동화할 수 있다. 또한 폐쇄회로 제어와 모니터링으로 정해진 이벤트 및 전기적 기생 자극을 프로그래밍할 수도 있고, 응답 시간 지연을 정확하게 기록할 수도 있다.
컨 옹 _ 텍사스 인스트루먼트
