數(shù)字集成電路（IC）在能力和應(yīng)用方面繼續(xù)快速增長。這種改進(jìn)很大程度上歸功于新的加工技術(shù)，包括更小的特征尺寸、更大的晶體管數(shù)量和更大的芯片尺寸。隨著這些趨勢的出現(xiàn)，電源電流和電流階躍負(fù)載也隨之增加，同時(shí)電壓降低，調(diào)節(jié)容差更為嚴(yán)格。
在本文中，使用一個(gè)額定為500-a峰值電流的Pro 1000RS slammer進(jìn)行了一系列測試，包括在穩(wěn)壓器輸出端精確測量電壓的遠(yuǎn)程傳感能力（被測設(shè)備或DUT是一個(gè)從12-V輸入端操作的多相穩(wěn)壓器）。使用圖1所示的測試設(shè)置，將按照以下規(guī)范測試DUT：
?標(biāo)稱0.90 Vdc（最小0.70 V，最大1.10 V）
?最大電流255 A
?最大步長175 A，偏移80 A。

Fig. 1. LoadSlammer Pro1000RS connected to DUT.

不同數(shù)字IC制造商的測試條件或變量的特異性水平和數(shù)量可能會(huì)有很大差異。
添加和執(zhí)行測試
LoadSlammer測試工具將AFE（模擬前端）與刺激和測量功能集成在一起。只需將LoadSlammer USB接口連接到您的PC。然后，您就可以通過圖形用戶界面（GUI）控制LoadSramer。
使用該軟件，測試可以單獨(dú)執(zhí)行，也可以組合成一個(gè)自動(dòng)化的測試序列。測試選項(xiàng)包括瞬態(tài)測試、阻抗、延遲、脈沖串和帶定時(shí)器的直流負(fù)載。

瞬態(tài)試驗(yàn)

對(duì)于大多數(shù)開關(guān)穩(wěn)壓器，在線路和負(fù)載調(diào)節(jié)特性化之后，下一個(gè)性能測試通常是簡單的階躍負(fù)載測試。略微穩(wěn)定的調(diào)節(jié)器（相位裕度較差的調(diào)節(jié)器）在階躍變化期間通常會(huì)顯示振鈴和超調(diào)，輸出濾波器和解耦解決方案也不充分。圖2顯示了LoadSlammer執(zhí)行階躍負(fù)載測試的配置。

Fig. 2. LoadSlammer settings for a step-load test on the DUT.

在圖2中，偏移量是用于測試的最小電流。振幅是加載步長的大小，并添加到偏移。打開時(shí)間是編程脈沖寬度。除非重復(fù)，否則每個(gè)測試都會(huì)進(jìn)行單個(gè)脈沖和捕獲。在多次捕獲之間使用最小關(guān)閉時(shí)間，以減少砰擊MOSFET中的損耗。邊緣時(shí)間是當(dāng)前步驟的上升時(shí)間。最后，捕獲的數(shù)量允許每個(gè)測試最多捕獲1000個(gè)捕獲。
在圖3中，測量結(jié)果顯示在頂部的電壓圖中，顯示VDroop和VLiftOff線作為參考，以及編程的延遲時(shí)間和電流脈沖。VDroop和VLiftOff可能會(huì)因VR輸出紋波以及PWM周期中出現(xiàn)該步進(jìn)的位置而異。多次捕獲將有助于找到最小值和最大值，
選擇設(shè)置后，在DUT通電的情況下，點(diǎn)擊Run（運(yùn)行）按鈕啟動(dòng)測試。完成后，選擇Results選項(xiàng)卡以查看如圖3所示的屏幕。

Fig. 3. Test results for the step-load test on the DUT.

在圖3中，電壓顯示中的綠線顯示輸出電壓，包括負(fù)載階躍期間的最小值和負(fù)載釋放期間的最大值。紅色電流波形疊加在編程波形上。測試配置列表顯示在左側(cè)框中，其中包含該運(yùn)行的測試設(shè)置、時(shí)間和日期戳，并有一個(gè)復(fù)選框選擇要在右側(cè)部分中顯示的測試。
單個(gè)捕獲列在右側(cè)，可以根據(jù)頂部的列進(jìn)行排序。右鍵單擊任何捕獲都會(huì)打開一個(gè)選項(xiàng)，以導(dǎo)出到CSV文件。
可以通過左鍵雙擊所需捕獲打開波形縮放窗口?？s放是通過將光標(biāo)放在圖形圖例的數(shù)字區(qū)域并上下滾動(dòng)鼠標(biāo)來完成的（圖4和5）。

Fig. 4. Transient waveform measurement, partially zoomed in.

Fig. 5. Zooming-in on waveforms from the step-load measurements in Fig. 4.

當(dāng)鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)到圖形區(qū)域時(shí)，測量光標(biāo)會(huì)自動(dòng)顯示。除這些選項(xiàng)外，振幅和邊緣時(shí)間都可以掃描。選中其中一個(gè)上的“掃描”框?qū)⒋蜷_掃描范圍和掃描點(diǎn)數(shù)的菜單。
從圖5中的波形可以觀察和測量下垂和升力的形狀。
1000RS開關(guān)在正轉(zhuǎn)換率方面有實(shí)際限制，正轉(zhuǎn)換率取決于輸入電壓和連接器/PCB電感。對(duì)于0.90-V調(diào)節(jié)器示例，邊緣速率在大約200 A/μs后下降。對(duì)于上述175-a步長和1-μs邊緣時(shí)間（175 a/μs）的示例，這不是問題。然而，如果需要更快的回轉(zhuǎn)速度，可以并聯(lián)兩個(gè)或三個(gè)砰擊器，以降低總電感。負(fù)轉(zhuǎn)換速率不受連接器阻抗的影響。

脈沖序列

脈沖串測試是對(duì)固定偏移量和階躍幅度的瞬態(tài)測試的自動(dòng)掃描，但要在一系列頻率和占空比上進(jìn)行。這可用于確定電壓調(diào)節(jié)器響應(yīng)中是否存在薄弱區(qū)域。除偏移、振幅和捕獲外，以下參數(shù)也可以調(diào)整：
?頻率可以選擇為固定值或掃描范圍（復(fù)選框）。掃描可以是線性的或?qū)?shù)的，并且可以指定點(diǎn)數(shù)。
?工作循環(huán)可以類似地指定為固定或掃掠。通過這種方式，可以掃描頻率或占空比，也可以同時(shí)掃描兩者。
?打開時(shí)間指定每組參數(shù)的測試/停留時(shí)間。
測試運(yùn)行時(shí)，“結(jié)果”選項(xiàng)卡將顯示進(jìn)度。如果粒度需要多個(gè)點(diǎn)，則總捕獲數(shù)通常為數(shù)百或數(shù)千。對(duì)如此多的捕獲進(jìn)行審查將是不必要的繁瑣。

幸運(yùn)的是，有兩個(gè)有用的選項(xiàng)可以幫助分析。如前所述，其中一個(gè)選項(xiàng)是導(dǎo)出到CSV文件，在該文件中可以操作和顯示數(shù)據(jù)。第二個(gè)強(qiáng)大的選項(xiàng)是3D圖形，通過單擊帶有三個(gè)箭頭的符號(hào)可以訪問該圖形（圖6）。

Fig. 6. The results of pulse train testing may be displayed in the form of a 3D graph.

3D圖形顯示電壓（在垂直軸上）與占空比和頻率（水平軸）的比較。使用鼠標(biāo)，圖形可以向任何方向旋轉(zhuǎn)并放大或縮小。這將快速顯示問題區(qū)域所在的位置。
圖形右側(cè)是窗口邊緣的一個(gè)小箭頭，用于訪問兩個(gè)選項(xiàng)卡。“視圖”選項(xiàng)卡允許快速縮放以及水平和垂直偏移。
數(shù)據(jù)選項(xiàng)卡允許選擇要顯示的數(shù)據(jù)，VDroop或VLiftOff。提供了一個(gè)附加選項(xiàng)，用于顯示每個(gè)脈沖序列平均值、最小值或最大值的數(shù)據(jù)。
參考我們的評(píng)估委員會(huì)，圖7和8包含VDroop和VLiftOff的3D繪圖。

Fig. 7. 3D plots of VDroop minimum with an 80-A offset and a 175-A amplitude.

Fig 8. 3D plots of VLiftOff maximum with an 80-A offset and a 175-A amplitude.

觀察上述兩個(gè)圖，我們發(fā)現(xiàn)最大的異常發(fā)生在高頻。一個(gè)好的后續(xù)措施是縮小頻率范圍，例如將其限制在100 kHz及以上。同時(shí)，在頻率和占空比中選取更多測試點(diǎn)可能會(huì)揭示更多細(xì)節(jié)。接近標(biāo)稱500 kHz開關(guān)頻率可能是一個(gè)因素，但可能會(huì)指出輸出濾波器諧振或其他原因。
在某些情況下，使用單一頻率和占空比的脈沖序列測試子集可能會(huì)有好處。由于瞬態(tài)測試僅為單個(gè)脈沖，因此一系列脈沖可能會(huì)揭示更多有關(guān)調(diào)節(jié)器操作的信息。圖9中再次顯示了評(píng)估板的測量結(jié)果，這一次是以5-kHz速率（D=10%）使用20μs脈沖串。

Fig. 9. Results of pulse train testing with a pulse train featuring a single pulse frequency and duty cycle.

注意，與用單脈沖波形獲得的結(jié)果相比，電壓波谷有相當(dāng)大的傾斜，同時(shí)還有擴(kuò)展的升力過沖。這可能不是性能問題，但可能是一個(gè)有用的觀察結(jié)果。
LoadSlammer 瞬態(tài)負(fù)載測試工具可確保數(shù)據(jù)完整性和低功耗。該工具通過一個(gè)開發(fā)套件提供電源測試，并提供OCP重試和熱測試。測試工具具有經(jīng)過驗(yàn)證的連接器系統(tǒng)，可快速評(píng)估多塊板。該測試工具用于DC-DC電源，系統(tǒng)和CPU / GPU / FPGA / ASIC / ASSP等應(yīng)用。