Die verwendete Laborausrüstung
Zum Prüfen der Reaktion auf Netz- und Lasttransienten und des Anlaufverhaltens ist die Prüfplattform mit einer programmierbaren Stromversorgung, drei Funktionsgeneratoren, einem Oszilloskop und der eigentlichen Prüfvorrichtung ausgestattet. Die Stromversorgung dient dazu, die Prüfschaltungen zur Durchführung der Netz- und Lasttransienten-Tests mit Strom zu versorgen. Ebenso wird es dafür benutzt, den Enable-Pin des Prüflings und den Relaistreiber-Chip mit Strom zu versorgen. Letzterer ermöglicht dem Anwender die Auswahl unterschiedlicher Lasten für einen bestimmten Test. Die Funktionsgeneratoren dienen dazu, mit der Arbitrary-Waveform-Funktion individuell vorgegebene Impulsformen für die Netz- und Lasttransienten-Tests und den Enable-Pin bereitzustellen. Mit dem Oszilloskop werden Spannungen und Ströme an den Ein- und Ausgängen gemessen. Zusätzlich wird mit der Testplattform während der Prüfung des Anlaufverhaltens der Enable-Pin überwacht. Die Lösung ist als Plug-and-Play-Plattform konzipiert, bei der der jeweilige Prüfling auf die Prüfvorrichtung montiert werden muss. Die Plattform lässt sich somit für verschiedene Prüflinge nutzen. Die Lösung verwendet Instrumente unter der Steuerung eines Laptop-Computers, auf dem die LabVIEW-Software läuft und der per GPIB (General Purpose Interface Bus) angeschlossen ist. Sämtliche Instrumente sind mit GPIB-Kabeln hintereinandergeschaltet, während die Verbindung mit dem Laptop-Computer über ein USB/GPIB-Adapterkabel erfolgt. Das Oszilloskop ist per USB direkt mit dem Laptop-Computer verbunden. Zum Messen bzw. Abtasten aller Signale werden BNC/SMA-Kabel verwendet.
LabVIEW-Tool (LVT) zum Automatisieren der Tests
Zur automatischen Durchführung der Transiententests werden Visual-Basic-Routinen für virtuelle Instrumente (VIs) geschrieben. Die Tests gliedern sich in drei Abschnitte. Der erste Abschnitt des LVT-Tests wählt die Lasten für die Tests aus. Zum zweiten Abschnitt gehört die Feedback-Korrekturschleife. Diese misst fortlaufend die Anstiegs- und Abfallzeiten der Transienten-Ansteuersignale am Eingang und korrigiert den Ausgang des Funktionsgenerators, bis schließlich vom Oszilloskop die korrekten Anstiegs- und Abfallzeiten gemessen werden. Der dritte Abschnitt des LVT-Tests erfasst einen Screenshot der Ausgangs- und Eingangsspannung, sobald das Feedback abgeschlossen ist. Außerdem erfasst er die gemessenen Anstiegs- und Abfallzeiten sowie die maximalen und minimalen Ausgangsspannungen. Das LVT bezieht die Höchst-, Mindest- und Mittelwerte sämtlicher Parameter direkt vom Oszilloskop. Außerdem berechnet es den Durchschnitt der gemessenen Maximal- und Minimalwerte. Anschließend befüllt das LVT eine Matrix mit Messwerten und Grafiken, die an der Frontseite dargestellt werden. Die Messwerte werden darüber hinaus in eine im Ordner ‚Text Files‘ befindliche Textdatei geschrieben. Zusätzlich werden die Screenshots auf einen in das Oszilloskop eingesteckten USB-Stick gespeichert. Die Benennung der Dateien erfolgt dabei anhand der gewählten Last- und Flankensteilheits-Einstellungen, jedoch lassen sich die Namen im Blockschaltbild des LVT ändern.
Fazit
Die Plattform für die automatisierte Durchführung schneller Transiententests hat einen höchst interdisziplinären Charakter, denn sie erfordert Fähigkeiten, die über den typischen Validierungs- und Testbereich hinausgehen. Gefordert sind Grundkenntnisse über das Anlauf- und Transientenverhalten von linearen und geschalteten Reglern, über bewährte Verfahrensweisen und neue Prüf- und Messtechniken, über das Design von Leiterplattensystemen und nicht zuletzt im Bereich der Softwareentwicklung. Mit den Prototyping-Prüfvorrichtungen für LDO- und Buck-ICs lassen sich die vorgeschlagenen Prozeduren zum Testen des Lasttransienten-, Netztransienten- und Anlaufverhaltens validieren und automatisieren. Mit geeigneten Treiber-, Schnittstellen- und Abschlusslösungen sind mit den Ansteuersignalen Flankensteilheiten im Nanosekundenbereich erzielbar. Leistungsfähige Prüfausrüstungen und Tastköpfe erlauben die Erfassung äußerst schneller Signalverläufe. Über ein serielles Interface können die Prüfausrüstungen samt ihren Betriebsarten programmiert werden, um die Voraussetzungen für ein automatisiertes Testen zu schaffen. Regelungs- und Überwachungsfunktionen erleichtern das Programmieren der zeitgesteuerten Ereignisse und der elektrischen Ansteuersignale. Abgerundet wird der Funktionsumfang durch die präzise Aufzeichnung der gemessenen Reaktionszeiten.
