【導(dǎo)讀】如果您的電路設(shè)計(jì)要求容忍某些故障并它們的發(fā)生，您將需要在測(cè)試和啟動(dòng)過(guò)程中測(cè)試設(shè)計(jì)的故障檢測(cè)和保護(hù)功能。為了簡(jiǎn)化此測(cè)試，請(qǐng)考慮在原型印刷電路板中構(gòu)建故障注入裝置和功能。
如果您的電路設(shè)計(jì)要求容忍某些故障并它們的發(fā)生，您將需要在測(cè)試和啟動(dòng)過(guò)程中測(cè)試設(shè)計(jì)的故障檢測(cè)和保護(hù)功能。為了簡(jiǎn)化此測(cè)試，請(qǐng)考慮在原型印刷電路板中構(gòu)建故障注入裝置和功能。
過(guò)壓和欠壓監(jiān)控
您可以在設(shè)計(jì)中構(gòu)建電路，以強(qiáng)制電壓監(jiān)控器檢測(cè)到過(guò)壓或欠壓事件。對(duì)于帶有數(shù)字接口的電源，您可能只需要暴露通信引腳。對(duì)于沒(méi)有數(shù)字接口的電源，您需要暴露反饋引腳。
調(diào)制輸出電壓的一種簡(jiǎn)單方法是將電流注入反饋節(jié)點(diǎn)，從而人為地壓低輸出電壓。將此電路設(shè)計(jì)到 PCB 中比將其添加到構(gòu)建的 PCB 中要容易得多。圖 1是 Texas Instruments (TI) 的 TPS628502-Q1 汽車(chē)降壓轉(zhuǎn)換器的此類(lèi)電路設(shè)計(jì)示例，可從 5 V 輸入提供 1.8 V 和高達(dá) 2 A 的電流。在 TP80 上應(yīng)用脈寬調(diào)制 (PWM) 信號(hào)可使輸出電壓在大約 1.1 V 和 2.5 V 之間變化。設(shè)計(jì)該電路，使未注入電流時(shí)的輸出電壓將輸出電壓設(shè)置為高于設(shè)計(jì)的 1.8 V，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)壓故障檢測(cè)測(cè)試。
圖 1輸出電壓調(diào)制電路示例。資料：德州儀器
有關(guān)為該電路選擇元件值的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱模擬設(shè)計(jì)期刊文章“ DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓調(diào)整方法”中的“模擬電壓輸入”部分。
該測(cè)試夾具可以驗(yàn)證電壓監(jiān)控器（例如 TI 的 TPS389006-Q1）的過(guò)壓和欠壓檢測(cè)能力。有一個(gè) GUI 可用于使用 TPS389006-Q1 開(kāi)發(fā)電路，繪制監(jiān)控電壓和任何檢測(cè)到的故障。圖 2顯示了圖 1 中的電路產(chǎn)生的欠壓和隨后的過(guò)壓事件。監(jiān)控器上的通道 2 監(jiān)控 1.8-V 電源軌。欠壓閾值設(shè)置為 1.5V，過(guò)壓閾值設(shè)置為 2.1V。調(diào)制 PWM 信號(hào)的占空比允許人工調(diào)制 TPS528502-Q1 的輸出，低于和高于閾值。
圖 2 TPS389006-Q1 GUI 中的欠壓和過(guò)壓故障檢測(cè)。資料：德州儀器
除了圖 1 中的電路允許的精細(xì)控制外，測(cè)試電源對(duì)電源或接地短路的響應(yīng)也可能很有用。電路板上的裸露接頭可以輕松測(cè)試瞬時(shí)或連續(xù)短路。連接到電源電源良好引腳的 LED 等板載指示器提供了成功短路注入和后續(xù)恢復(fù)的簡(jiǎn)單指示器。圖 3展示了這些測(cè)試夾具的示例，再次以 TPS628502-Q1 為例。
圖 3對(duì) V IN短路和帶有電源良好指示器的接地測(cè)試裝置。資料：德州儀器
該電路有助于注入故障。然后，TPS389006-Q1 管理器 GUI 指示對(duì) 5V 短路、恢復(fù)、對(duì)地短路和終恢復(fù)（圖 4）。故障寄存器保持設(shè)置直到被清除。
圖 4 TPS389006-Q1 GUI 中的 1.8V 接地短路故障檢測(cè)。資料：德州儀器
測(cè)序
您可能想要檢測(cè)的另一個(gè)常見(jiàn)故障是排序不正確——導(dǎo)軌未按正確順序出現(xiàn)、導(dǎo)軌根本未出現(xiàn)或?qū)к壋霈F(xiàn)時(shí)序不正確都是不正確排序的示例。與過(guò)壓和欠壓故障注入一樣，有兩種方法可以引發(fā)時(shí)序故障：數(shù)字方式和手動(dòng)方式。
某些定序器（例如 TPS38700-Q1）是運(yùn)行時(shí)可配置的。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，您可以使用 GUI 通過(guò) I 2 C配置序列順序和時(shí)序。在 TPS38700-Q1 中定義的序列和管理器中的預(yù)期序列中有目的地配置不匹配，可以測(cè)試故障檢測(cè)能力系統(tǒng)。
如果管理器不可通過(guò)軟件配置，那么斷開(kāi)定序器和軌道之間的連接將修改序列，這具有允許您啟用和禁用獨(dú)立于序列的設(shè)備的額外好處。圖 5顯示了 5V 至 1.8V/2A TPS628502-Q1 電源中的一種設(shè)備啟用控制方法。如果 J52 上沒(méi)有安裝跳線(xiàn)，使能引腳將下拉。我建議以這樣一種方式設(shè)計(jì)選擇接頭，即如果未安裝跳線(xiàn)，輸入引腳將處于已知狀態(tài)。
圖 5啟用引腳電路以啟用序列測(cè)試。資料：德州儀器
定義 3.3 V 至 1.8 V 至 1.2 V 的正確序列，然后移除 J52 跳線(xiàn)會(huì)導(dǎo)致 TPS389006-Q1 監(jiān)控器序列發(fā)生器故障，如圖6所示。MON3 監(jiān)控 1.8V 軌。
圖 6 TPS389006-Q1 序列故障檢測(cè)。資料：德州儀器
簡(jiǎn)化測(cè)試
重要的是要考慮如何在電路設(shè)計(jì)過(guò)程的所有階段執(zhí)行故障測(cè)試。將故障注入和指示納入電路原理圖和布局有助于簡(jiǎn)化后續(xù)測(cè)試。我希望這些示例能激發(fā)您的靈感，幫助您更輕松地進(jìn)行自己的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
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