專利名稱：一種uut保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種UUT保護(hù)電路，用于自動測試設(shè)備(ATE， Automatic TestEquipment)工作過程中對被測模塊(UUT， Unit Under Test)和自動測試設(shè)備ATE的 保護(hù)的電路。
背景技術(shù)：
在設(shè)計自動測試系統(tǒng)時，對UUT的自動測試策略是設(shè)計重點，而對UUT的保護(hù)通常 沒有引起足夠重視。大多數(shù)自動測試系統(tǒng)在工作過程中沒有對UUT保護(hù)或者僅僅是在電路 上作一些簡單的過流、過壓保護(hù)設(shè)計，對浪涌電流(帶電拔插引起)、供電差錯(模塊插錯
導(dǎo)致電源接入總線等引起)等異常情況(上述異常情況在操作ATE時出現(xiàn)頻率較高，造成 UUT損傷的可能性也較高)并無有效的解決措施，所以目前對UUT的保護(hù)是低效和片面的。
在電路板進(jìn)行自動測試時，由于操作人員的失誤、硬件設(shè)計考慮不周、測試策略失 誤等方面原因，造成UUT的損傷情況時有發(fā)生。在實踐中，前兩方面原因造成了絕大多數(shù)損 傷。目前通常的情況是，當(dāng)操作人員出現(xiàn)失誤或其它情況引起UUT與ATE異常連接時，UUT 幾乎是無保護(hù)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種UUT保護(hù)電路，以用硬件實時屏蔽掉絕大多數(shù)異常狀況 對UUT的影響，從而達(dá)到完全保護(hù)UUT和ATE的目的。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種UUT保護(hù)電路，其特殊之處在于包括熱插拔保護(hù) 電路、ID號識別電路和控制邏輯電路；其中熱插拔保護(hù)電路和ID號識別電路是通過控制邏 輯電路電連接的。 上述控制邏輯電路包括與門、D觸發(fā)器、計數(shù)器和第一非門、第二非門和第三非門； 所述與門的輸入端與ID號識別電路連接，所述輸入端中的一個輸入端頭是通過第一非門 與ID號識別電路連接；所述與門的輸出端與D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端D管腳相連；所述D觸 發(fā)器的時鐘輸入端C管腳輸入時鐘脈沖信號，同時所述時鐘脈沖信號經(jīng)過第二非門作為計 數(shù)時鐘輸入計數(shù)器的計數(shù)輸入端A;所述D觸發(fā)器的輸出端Q與計數(shù)器的清零輸入端CLR相 連；所述計數(shù)器的輸出端CT通過第三非門接入熱插拔控制器的GATE管腳。使ID識別電路 和熱插拔保護(hù)電路通過控制邏輯在功能上結(jié)合為一個整體。 上述ID號識別電路包括連接于ATE系統(tǒng)輸出電源Vsys和控制邏輯電路的輸入端 的電阻，實現(xiàn)了自動防誤安裝，能夠保證UUT與ATE之間的安全匹配。 上述電阻是一個或多個，所述電阻的數(shù)目與被測模塊UUT的數(shù)目相對應(yīng)；當(dāng)UUT只 有一種時，電阻是一個，該電阻是串接于ATE系統(tǒng)輸出電源和控制邏輯電路的輸入端之間； 當(dāng)UUT有多種時，電阻是多個，所述電阻是并接于ATE輸出電源和控制邏輯電路與其所對應(yīng) 的輸入端之間。 上述熱插拔控制電路是以ADM4210、ADM1170、ADM1171、ADM1172、LTC4218、TPS2300或者UCC2919等型號的熱插拔控制器為核心構(gòu)成的，可以實現(xiàn)UUT與ATE間的安全熱插拔。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所涉及的UUT保護(hù)電路是熱插拔保護(hù)電路和ID號識 別電路通過控制邏輯電路結(jié)合為一個整體，屏蔽掉絕大多數(shù)異常狀況對UUT的影響，尤其 可避免加電狀態(tài)異常連接對UUT的損傷，大大提高了 UUT在自動測試過程中的安全性，同時 對ATE起到了保護(hù)作用。同時，本發(fā)明設(shè)計簡潔，可靠性較好，并且整個UUT保護(hù)電路的實 現(xiàn)成本較低，有很好的經(jīng)濟(jì)性。


圖1 :型號為ADM4210的熱插拔保護(hù)電路原理圖；
圖2 :型號為LTC4218的熱插拔保護(hù)電路原理圖； 圖3 : ID號識別電路原理圖； 圖4A :ID號為110熱插拔控制器為ADM4210時的控制邏輯電路原理圖； 圖4B :ID號為101熱插拔控制器為ADM4210時的控制邏輯電路原理圖； 圖4C :ID號為Oil熱插拔控制器為ADM4210時的控制邏輯電路原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所涉及的一種UUT保護(hù)電路，該電路包括熱插拔保護(hù)電路、ID號識別電路、 控制邏輯電路；其中熱插拔保護(hù)電路和ID號識別電路通過控制邏輯電路電連接。
見圖1，所述熱插拔保護(hù)電路包括型號是ADM4210的熱插拔控制器、第一分壓電阻 R1、第二分壓電阻R2、感應(yīng)電阻R3、第一電阻R4、第二電阻R5、計時電容C1、濾波電容C2、電 容C3、負(fù)載濾波電容C4和N溝道功率場效應(yīng)管N-MOSFET ;該熱插拔控制器的供電輸入端 Vcc管腳連接系統(tǒng)輸出電源Vsys ;該熱插拔控制器的使能及復(fù)位輸入ON管腳通過第一分壓 電阻Rl接地，且通過第二分壓電阻R2連接Vsys ;并且ON管腳通過電阻Rl與濾波電容C2 接地端連接，ON管腳通過電阻R2與濾波電容C2接Vsys端連接，構(gòu)成RC濾波電路；該熱插 拔控制器的定時設(shè)定輸入TMER管腳通過計時電容Cl接地；該熱插拔控制器的GND管腳接 地；該熱插拔控制器的負(fù)載電流感應(yīng)SENSE管腳與功率MOSFET的漏極D端連接，UUT供電 電源VCC與功率MOSFET的源極S端連接，并且SENSE管腳通過感應(yīng)電阻R3與該熱插拔控 制器的供電輸入端Vcc管腳連接；該熱插拔控制器的柵極門控輸出GATE管腳通過第一電阻 R4與N溝道功率場效應(yīng)管N-MOSFET的柵極G端連接，且通過串接的第二電阻R5和電容C3 接地；UUT供電電源VCC通過負(fù)載濾波電容C4接地。 見圖2，所述熱插拔保護(hù)電路包括型號為LTC4218的熱插拔控制器、第一電阻Rl、 第一分壓電阻R2、第二分壓電阻R3、第三分壓電阻R4、感應(yīng)電阻R5、第二電阻R6、第三電阻 R7、第四電阻R8、第五電阻R9、第六電阻R10、計時電容Cl、電容C2、負(fù)載濾波電容C3、去耦 電容C4和N溝道功率場效應(yīng)管N-M0SFET ;熱插拔控制器的型號是LTC4218，工作電壓2. 9 26. 5V ;該熱插拔控制器的供電輸入VDD管腳連接系統(tǒng)輸出電源Vsys ;該熱插拔控制器的電 源良好指示輸入PG管腳通過第一 電阻Rl連接Vsys ;該熱插拔控制器的欠壓比較輸入UV管 腳與過流指示FLT管腳直接連接，且通過第一分壓電阻R2連接Vsys ;該熱插拔控制器的過 壓比較輸入0V管腳通過第三分壓電阻R4接地；第二分壓電阻R3串聯(lián)在R2與R4之間；該 熱插拔控制器的定時設(shè)定輸入TIMER管腳通過計時電容Cl接地；該熱插拔控制器的內(nèi)部電壓輸出INTVCC管腳通過去耦電容C4接地；該熱插拔控制器的GND管腳接地；該熱插拔控制 器的電流感應(yīng)正端SENSE+管腳與Vsys連接，該熱插拔控制器的電流感應(yīng)負(fù)端SENSE-管腳 與功率M0SFET的漏極D端連接，并且感應(yīng)電阻R5串聯(lián)于SENSE+與SENSE-之間；UUT供電 電源VCC與功率MOSFET的源極S端連接；該熱插拔控制器的源極S連接端SOURCE管腳與 功率MOSFET的源極S端連接；該熱插拔控制器的柵極門控輸出GATE管腳通過第三電阻R7 與N溝道功率場效應(yīng)管N-MOSFET的柵極G端連接，且通過串接的第四電阻R8和電容C2接 地；該熱插拔控制器的電流監(jiān)視器輸出IMON管腳通過第二電阻R6接地；該熱插拔控制器 的電流折返和電源良好比較輸入FB管腳通過第五電阻R9連接UUT供電電源VCC，并且通過 第六電阻RIO接地；UUT供電電源VCC通過負(fù)載濾波電容C3接地。 熱插拔控制器的型號不僅限于ADM4210(工作電壓2. 7 16. 5V)和LTC4218(工作 電壓2. 9 26. 5V)，還可以是ADM1170 (工作電壓1. 6 16. 5V) 、ADM1171 (工作電壓2. 7 16. 5V) 、ADM1172(工作電壓2. 7 16. 5V) 、TPS2300 (工作電壓3 13V)或者UCC2919(工 作電壓3 8V)等型號的熱插拔控制器，也可實現(xiàn)UUT的+3. 3V/+5V熱插拔保護(hù)電路。如 需隔離和管理多種電壓，可以采用每種電壓分別控制的方式或選用具有多電壓管理功能的 熱插拔控制器。熱插拔控制電路具體的連接方式可根據(jù)其需要調(diào)整，還可以用包括計數(shù)器、 比較器等分立元件構(gòu)成的電路替換掉熱插拔控制器。 通常當(dāng)把帶電的電路板從正在工作的底板拔出時，電路板上旁路電容的放電將 通過電路板上此時可能形成的低阻通路，產(chǎn)生較大的瞬時電流，這較大的瞬時電流稱為 浪涌。它使底板電源出現(xiàn)瞬時跌落，從而引發(fā)工作狀態(tài)錯誤，更為嚴(yán)重的會導(dǎo)致連接器、 電路元件、電路板的金屬連線等部件或器件的損壞。通過外接一個N溝道功率場效應(yīng)管 (N-MOSFET)和其它外圍元件，配合一定的控制策略即可消除浪涌電流，實現(xiàn)UUT與ATE間的 安全熱插拔。所述外圍元件就是電路中所需的電阻、電容、計數(shù)器或者比較器等。由于采用 分立元件構(gòu)成電路有可靠性低、維護(hù)成本高等缺點，而采用熱插拔控制器實現(xiàn)則具有體積 小、重量輕、電路結(jié)構(gòu)簡單、具有較高的安全性、可靠性和較低的整體成本等優(yōu)點，因此建議 選用熱插拔控制器外接電阻、電容電路實現(xiàn)該UUT保護(hù)裝置的熱插拔保護(hù)電路。
見圖3， ID號識別電路是由使用上拉電阻電路設(shè)置離散量信息以標(biāo)識不同UUT的 電路實現(xiàn)。包括連接于ATE輸出電源Vsys上和控制邏輯電路輸入端的上拉電阻。所述上 拉電阻的數(shù)目與被測模塊UUT的數(shù)目相對應(yīng)，該電阻可以是一個也可以是多個，當(dāng)UUT只有 一種時電阻是一個，是串接于電源Vsys和控制邏輯電路的輸入端；當(dāng)UUT有多種時電阻為 多個，是并接于電源Vsys和控制邏輯電路其所對應(yīng)的輸入端。當(dāng)測試時，UUT與ATE正確 連接后，多個電阻中的與當(dāng)前被測模塊所對應(yīng)的那個電阻是接地的。 通常，如果UUT在測試時插錯槽位，就會造成UUT與ATE和適配器(TUA， Test Unit Adapter)供電電路不匹配，有可能會對UUT和ATE造成損壞。本電路解決方法為，在適配 器和UUT上設(shè)計離散量識別信號，即ID號。ID號與每種UUT —一對應(yīng)。如被測模塊UUTa、 b、c的離散量ID號分別為110、 101 、011。 IDO在UUT(被測模塊a)通過適配器和ATE正確 物理連接后會與被測模塊a上的一個接地管腳相連(同理ID1、 ID2在和ATE正確連接后 也分別與被測模塊b、 c上的一個接地管腳相連)，這樣當(dāng)模塊a正確接入時，IDO、 IDl、 ID2 的離散量狀態(tài)分別為低、高、高(即ID號為110)，由此可生成模塊a對應(yīng)的離散量識別信 息。在ATE運行過程中，控制邏輯會實時判定這個離散量識別信息，當(dāng)離散量識別信息讀取有誤時，控制邏輯會切斷UUT供電，測試系統(tǒng)也可根據(jù)控制邏輯提供的Gate信號的狀態(tài)轉(zhuǎn) 入故障處理程序，從而自動防止UUT/TUA誤選，對UUT起到保護(hù)作用。 所述控制邏輯電路包括與門、D觸發(fā)器、計數(shù)器和第一非門、第二非門和第三非門； 所述與門的輸入端與ID號識別電路連接，所述輸入端中的一個輸入端(該輸入端在UUT和 ATE正確連接后會與UUT上的一個接地管腳相連)是通過第一非門與ID號識別電路連接； 所述與門的輸出端與D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端D管腳相連；所述D觸發(fā)器的時鐘輸入端C管 腳輸入時鐘脈沖信號，同時所述時鐘脈沖信號經(jīng)過第二非門作為計數(shù)時鐘輸入計數(shù)器的計 數(shù)輸入端A ;所述D觸發(fā)器的輸出端Q與計數(shù)器的清零輸入端CLR相連；所述計數(shù)器的輸出 端CT通過第三非門接入熱插拔控制器的GATE管腳。 見圖4A，當(dāng)被測模塊a測試時，假設(shè)正確連接時的ID號為IIO，則第一非門的位置 隨之確定。當(dāng)模塊a與ATE正確物理連接后，IDO會與模塊a上的一個接地管腳相連，IDO 下拉為低電平，而此時ID1、 ID2仍由Vsys上拉為高電平。這樣正確連接時對應(yīng)的ID號離 散量信息即為110。 IDO取反后與ID1、ID2通過與門與一個D觸發(fā)器相連，D觸發(fā)器的輸出 與一個4位2進(jìn)制計數(shù)器的清零輸入相連，控制邏輯的時鐘脈沖信號PCLK (控制邏輯專用， 可根據(jù)實際需要設(shè)置)既作為D觸發(fā)器的時鐘輸入，反向后又作為4位2進(jìn)制計數(shù)器的計 數(shù)時鐘輸入。當(dāng)ID號為110時，D觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入D的高電平在時鐘的正沿傳遞到Q輸出 端，形成一個類似時鐘的信號不斷將4位2進(jìn)制計數(shù)器清零，此時計數(shù)器不計數(shù)，Gate信號 的狀態(tài)由熱插拔控制器決定(Gate信號控制N溝道功率場效應(yīng)管N-MOSFET的通斷狀態(tài)， N-MOSFET控制UUT供電電源VCC);當(dāng)ID號不為110時，D觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入D的低電平在時 鐘的正沿傳遞到Q輸出端，形成的信號不能將4位2進(jìn)制計數(shù)器及時清零，4位2進(jìn)制計數(shù) 器開始計數(shù)，計滿3次(可根據(jù)實際需要設(shè)置)后將Gate信號拉為低電平，N溝道功率場效 應(yīng)管N-MOSFET斷開，切斷UUT供電電源VCC，即此時熱插拔控制器不起作用。熱插拔控制器 通過外接感應(yīng)電阻實時監(jiān)測UUT電流，當(dāng)UUT電流、電壓正常時，Gate信號的狀態(tài)由ID號標(biāo) 識電路決定。當(dāng)熱插拔控制器檢測到電流/電壓毛剌、浪涌、短路、過壓/欠壓等異常時，ID 號標(biāo)識電路不起作用，熱插拔控制器直接根據(jù)自身硬件邏輯決定Gate信號的狀態(tài)。異常情 況一旦出現(xiàn)，熱插拔控制器立即進(jìn)入限流模式供電，如果限流延時期滿(延時期由定時電 容決定，可根據(jù)實際需要設(shè)置)異常仍未消除，則將Gate信號拉為低電平，斷開N-MOSFET， 切斷UUT供電電源Vcc，此時ID號標(biāo)識電路不起作用。熱插拔控制器的型號可根據(jù)實際需 要選擇。圖中Vsys為系統(tǒng)輸出電源(即集成在ATE中的程控電源所提供的輸出)，VCC為 UUT供電電源，PCLK為控制邏輯的時鐘脈沖信號，PRESET為控制邏輯復(fù)位信號，Gate為控 制N-MOSFET通斷的門控信號。 見圖4B，被測模塊b測試時，當(dāng)模塊b與ATE正確物理連接后，ID1會與模塊b上 的一個接地管腳相連，ID1下拉為低電平，而此時IDO、 ID2仍由Vsys上拉為高電平。這樣 正確連接時對應(yīng)的ID號離散量信息即為101。 ID1取反后與ID0、ID2通過與門與D觸發(fā)器 相連，其余電路工作流程與模塊a測試相同。 見圖4C，被測模塊c測試時，當(dāng)模塊c與ATE正確物理連接后，ID2會與模塊c上 的一個接地管腳相連，ID2下拉為低電平，而此時IDO、 ID1仍由Vsys上拉為高電平。這樣 正確連接時對應(yīng)的ID號離散量信息即為011。 ID2取反后與ID0、ID1通過與門與D觸發(fā)器 相連，其余電路工作流程與模塊a、模塊b測試相同。
本發(fā)明所涉及的一種UUT保護(hù)電路，通過設(shè)置熱插拔保護(hù)電路實現(xiàn)了 UUT和ATE 的安全匹配，通過設(shè)置被測模塊ID號識別電路實現(xiàn)了自動防誤安裝，兩者通過控制邏輯在 功能上結(jié)合為一個整體，配合實現(xiàn)UUT連接保護(hù)功能，使UUT只有在電特性正常和電路連接 正確時才會處于帶電狀態(tài)，從而實現(xiàn)了由硬件實時屏蔽異常狀況損害的功能，大大提高了 UUT在自動測試過程中的安全性，同時對ATE起到了保護(hù)作用。
權(quán)利要求
一種UUT保護(hù)電路，包括熱插拔保護(hù)電路，其特征在于還包括控制邏輯電路和ID號識別電路；其中熱插拔保護(hù)電路和ID號識別電路是通過控制邏輯電路電連接的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UUT保護(hù)電路，其特征在于所述控制邏輯電路包括與門、D 觸發(fā)器、計數(shù)器和第一非門、第二非門和第三非門；所述與門的輸入端與ID號識別電路連 接，所述輸入端中的一個輸入端頭是通過第一非門與ID號識別電路連接；所述與門的輸出 端與D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端D管腳相連；所述D觸發(fā)器的時鐘輸入端C管腳輸入時鐘脈沖信 號，同時所述時鐘脈沖信號經(jīng)過第二非門作為計數(shù)時鐘輸入計數(shù)器的計數(shù)輸入端A ;所述D 觸發(fā)器的輸出端Q與計數(shù)器的清零輸入端CLR相連；所述計數(shù)器的輸出端CT通過第三非門 接入熱插拔控制器的GATE管腳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的UUT保護(hù)電路，其特征在于所述ID號識別電路由連接 于ATE輸出電源Vsys和控制邏輯電路的輸入端之間的一個或多個電阻構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的UUT保護(hù)電路，其特征在于所述電阻為一個；該電阻串聯(lián)于 ATE輸出電源Vsys和控制邏輯電路之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的UUT保護(hù)電路，其特征在于所述電阻為多個；所述電阻是并 接于ATE輸出電源Vsys和所述控制邏輯電路中與之相應(yīng)的輸入端之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的UUT保護(hù)電路，其特征在于所述熱插拔保護(hù)電路是以 型號為ADM421Q、 ADM117Q、 LTC4218、 TPS2300或UCC2919的熱插拔控制器為核心構(gòu)成的。
全文摘要
一種UUT保護(hù)電路，主要包括熱插拔保護(hù)電路、ID號識別電路和控制邏輯電路；其中熱插拔保護(hù)電路和ID號識別電路通過控制邏輯電路電連接，這種UUT保護(hù)電路可以屏蔽掉絕大多數(shù)異常狀況對UUT的影響，從而可以達(dá)到完全保護(hù)被測模塊UUT和自動測試設(shè)備ATE的目的。
文檔編號H02H11/00GK101764403SQ20091025454
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者崔強(qiáng), 彭剛鋒, 黃韜 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所