单板硬件测试电路计算规范.docx

1、单板硬件测试电路计算规范单板硬件测试电路计算规范7.4.1 TVS电路 测试说明： 对于一些面板上的拨码开关等电路，为了增加抗ESD能力，通常需要串入TVS管。但要注意由于TVS管的漏电流过大，以致上拉电阻上的压降过大，从而造成高电平过低，不能达到CMOS的高电平阈值。 因此在对于上拉电阻的电路，并不是上拉电阻越大越好，但也不能越小越好，电阻太小会导致功耗大。 测试方法：查看电路和相关TVS的漏电流大小，以及后续电路的电平要求进行计算所选电阻是否符合要求。 判定标准：符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例：【问题描述】在LAU项目中试第一批验证阶段，M8411BU1 测试30PCS，有2P

2、CS拨码开关状态不正确，而且只有一个位的高电平检测不正确。【原因分析】拨码开关接口电路图如图1所示，上拉电阻R1R7阻值为10，D4D11为TVS管（SM6T6V8CA或P6FMBJ6.8CA），U1为74HC244。图1 拨码开关接口电路图为了更好地说明问题所在，我们先列出图1中用到的74HC244和TVS（我司器件平台上采用的）的主要参数，如图2、3、4、5所示。图2 SN74HC244DWR的相关参数图3 MM74HC244WMX_NL的相关参数图4 P6FMBJ6.8CA的相关参数图5 SM6T6V8CA的相关参数如图4、5所示，这两个型号器件的最大漏电流可高达1mA。实际检测测试中发

3、现的不良TVS管（RECTRON公司），常温下检测发现漏电流在5V时为130uA，5.8V时为270uA，在高温下漏电流会成倍增加，而ST公司TVS管（样机阶段使用）的实际漏电流很小，均能满足要求。如图2、3所示，两家公司的74HC244能识别出高电平的最小电压是3.15V。按此电压反算允许如图1所示电路的最大漏电流为： (1)按TVS管资料里所声称的最大漏电流1mA来计算如图1所示电路能正常工作所允许使用的最大上拉电阻为： (2)由公式(1)可得出，实际测量的漏电流超过，故当拨码开关处于断路状态时，电路产生的高电平已经不能满足74HC244的电平要求，这样CPU读出的拨码开关状态将是不定的。

4、【解决措施】由公式(2)可得出，只要选用阻值小于 1.85的上拉电阻即可解决问题。考虑到我司对电路降额的要求，我们选用1的上拉电阻。返回目录7.4.2 光耦固态继电器 测试说明： 光耦固态继电器，对计算测试项而言，只需关注光耦二极管的工作电流和输出负载电流。固态继电器的典型电路如下：器件推荐如下：图中IF（5-1.4）470 7.6mA，满足要求。IL6012K 5mA，满足要求。 测试方法：参见测试说明。 判定标准：符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例：无返回目录7.4.3 光藕计算 测试说明：在光藕计算时，需要考虑1）电路的功能是否能实现；2）光藕的裕量，在光藕传输比的上下限时，电路

5、功能应该正确。3）输入电流If和输出电压Ic满足器件要求。4）满足器件降额要求。1HCNR200光藕下面以HCNR200光藕的参数计算为例，介绍一下光藕电路的计算。电路图如下图所示：图中线性光藕器件输入电流传输比: K1 = Ipd1 / If, K2 = Ipd2/If ,电流传输增益: K3 = Ipd2/Ipd1 = K2/K1为保证光藕的一定裕量，R97值的正确选择可参照以下方式进行。 由外围的设计，Ipd1所要求最大电流为15.7V/1.3M12uA 查DATASHEET，光藕K1在25下的下限值为0.25 温度升高60度至85，光藕K1值将衰减0.36018 按降额规范，在电流传输

6、比的下限保留裕量30 本电路可暂不考虑If值对传输比的影响 则对应最大Ipd1值，If的裕量充分值为大于 12uA/0.25%/(1-18%)/(1-30%)8.36mA 对应的R97的裕量充分值为小于 (Vcc1-Vfmax)/8.36mA(17V-1.95V)/8.36mA1.8K 本例中R97的下限值建议从线性光藕的If额定值和R97的功率额定值去考虑。为保证放大电路失控时，线性光藕的If电流满足0.8的降额要求，R97需大于 (注：DATASHEET中If额定值为25mA) （Vcc1-Vfmin)/25mA/0.8=(17V-1.2V)/25mA/0.8=0.79K 对于1/4W的R

7、97电阻，满足功率降额0.8时，R97需大于 （Vcc1-Vfmin)*2/0.25W/0.815.8V15.8V/0.25W/0.81.248K综合上面三个数据，选择R97在1.248K,1.8K范围内，既能满足充分的裕量，又满足合适的降额。2PS2701光藕图中光藕为PS2701，资料如下：1）首先验证R3选取是否合适，然后反推电阻R1，R2是否合适。光藕输出给一3.3V供电的非门。要求高电平时电平大于2.6V，低电平时小于0.4V。当光藕不导通时，ICEO 最大为100nA，所以光藕不导通时，光藕输出电平为ICEO R3 51mV，满足要求。2）光藕输出电流IO （3.30.3） R3

8、5.88mACTR取最大值300时， IF IO/300% = 1.96mA所以(R1R2) 小于 （5-1.4） 1.96 1.73 kohmCTR取最小值50的70（根据降额规范），IF IO / (50% 70) 16.8mA(R1R2)小于（5-1.4）16.8 0.214 kohm但实际实际(R1R2)为1.1K，不满足要求。 测试方法：详见测试说明。 判定标准：符合测试说明，合格；否则不合格。 参考案例：返回目录7.4.4 差分放大电路计算 测试说明：对于低成本产品，仪表放大器模块使用公司的CBB电路，其典型电路如下：如果R4/R6 = R5/R7，则VO （VI+ - VI-）（

9、2R2/R1 + 1） 测试方法：在（VI+ - VI-）最大和最小时，输出不能饱和，也不能超出下一级电路的输入范围。 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例： 无返回目录7.4.5 单板电路功耗计算 测试说明：对如单板，主要是CPU芯片，光藕，DA/AD芯片以及继电器的功耗。对于CPU芯片，DA/AD芯片以及继电器的功耗，直接查看器件资料。 光耦实际功耗的计算式为： PIFVF1/4ICmaxVcmax其中： Icmax：光耦饱和导通时集电极电流Vcmax：光耦截止时集电极电压 测试方法：判断单板功耗是否小于输入电源的功率。 判定标准： 符合测试说明为合格，否则不合格。 参考案例：