并行LED驱动电路的多SITE测试方法

2013-12-05张鹏辉周冬雁

电子与封装 2013年4期

张鹏辉，周冬雁

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡 214035）

1 引言

并行LED驱动电路有数字控制部分和模拟输出部分。测试时，既要输入测试向量，又要测试16路输出的电流线性度和一致性，对测试机资源的数量、精度、速度都有较高要求。随着该类电路的出货量日益增长，对测试成本和测试效率也提出了更高要求，采用多SITE测试方法，可以有效提高测试效率，降低测试成本，是未来该类电路测试技术发展的一个重要趋势。

2 LED驱动电路介绍

2.1 电路基本功能介绍

某并行LED驱动电路内建位移寄存器和锁存功能，可以将串行的输入数据转换成并行的输出数据格式，工作电压3.3～5 V，内建16个输出电流源，可以在每个输出端口提供3～45 mA的恒定电流，且单颗芯片各通道之间的输出差异小于3%。其内部框图如图1所示。

电路工作时，通过R-EXT脚的外接电阻，控制OUT0～OUT15这16个恒流输出脚的输出电流，从CLK脚输入外部时钟信号，SDI端口输入串行数据，LE为数据锁存控制端口，OE为输出使能控制端口。具体的管脚定义见表1。

图1 并行LED驱动电路内部功能框图

表1 并行LED驱动电路管脚定义

电路的详细工作时序见图2。

图2 并行LED驱动电路的工作时序图

2.2 通过R-ext电阻调节输出电流的方式

在R-ext端口与GND之间接一个电阻（Rext），可以调节OUT0～OUT15这16个恒流输出端口的输出电流（Iout），公式（1）是其计算方法。

公式中的VR-ext指的是R-ext端口的电压值，Rext指的是接到R-ext端口与GND之间的电阻值。例如当电阻值是700 Ω，通过公式计算可得输出电流值27.21 mA；当电阻值是1 000 Ω时，输出的电流则为19.05 mA。

3 典型参数及测试方法

3.1 并行LED驱动电路常见测试参数

通常情况下，需要测试电路的工作电流（IDD）、静态电流（ISD）、输出电流（IOUT）、输出电流误差（DIOUT）等直流参数，如有必要，还需测试动态参数，如各输入端口到输出端口的延迟时间（Tplh，Tphl），高-低电平转换时的上升时间（Tr）和下降时间（Tf）等等。功能测试通过测试机输入测试向量，读取输出端口状态来完成。

3.2 常见参数测试方法

按照图3所示，连接好测试机和被测电路，从VDD端口加工作电压，R-ext端口接外接电阻到地，由SDI、OE、LE、CLK等端口输入测试向量，测试VDD上的工作电流，以及16个恒流输出端口OUT0～OUT15的输出高低电平状态和输出电流。

图3 直流参数测试示意图

4 多SITE测试与测试速度

4.1 多SITE测试的难点

由于并行LED驱动电路本身有16个恒流输出端口，这些端口都需要测试输出电流，同时，还必须测试这些端口间的输出电流一致性，因此要求测试机有较多的电压电流源（VI源）可供使用，这些VI源对电压电流的测试应该一致性很高，保证测试精度和准确性。在测试过程中，需要输入输出测试向量，又要求测试系统包括数字模块，必须用数模混合测试系统。而且由于电路本身的市场价格不高，出货量很大，既要求测试速度尽可能快，又要求测试成本尽可能低，势必不能选择过于高档的测试系统。

综合以上要求，以4 SITE测试为例，如果按照普通的测试方法对并行LED驱动电路进行4 SITE测试，就需要一种含有数字模块的模拟测试系统，每个SITE需要16个VI源测试恒流输出端口，还需要至少1个VI源连接VDD，这样它必须拥有至少68个高精度VI源，这些VI源之间一致性要很好，同时其测试速度也要很快，最关键是价格也要低。符合以上要求的测试系统在市场上是找不到的，性能符合的价格不菲，达不到降低测试成本的目的；而价格可以接受的性能又达不到要求。

4.2 在普通测试机上进行多SITE测试

4.2.1 测试系统选择和测试方案设计

选用某集成电路测试系统，系统配置有16路直流电压电流单元（OVC），最大输出/测量电压12 V，最大输出/测量电流300 mA；4路大功率直流电压电流单元（PVC），最大输出/测量电流为1 A，最大输出/测量电压为32 V；一块32路数字信号输出/测量资源板（AC32），最大测试频率20 MHz；一块时间测量单元板（TMU），内置4路时间测量单元，可以测试各种时间参数，同时该板还带有32路继电器控制位；另外该系统还有5 V、24 V固定电源等资源。

该测试系统属于常见的主流测试系统，其VI源数目偏少，不同VI源之间有一定误差，为了解决这一问题，对VI源采用复用方式设计测试方案，即同一SITE的16路恒流输出端口采用同一个VI源进行测试，既减少了资源占用，也避免了不同VI源之间的特性偏差造成测量误差。电路的直流参数采用OVC资源测试，需要跑测试向量的部分使用AC32资源。方案示意图如图4所示。其中VDD连接PVC板1A通道，R-ext通过继电器K1和K2切换不同的电阻以配置输出电流，SDI、CLK等端口连接AC32数字资源板的不同通道AC1～AC5，用来输入测试向量，OUT0～OUT15这16个输出端口通过继电器切换连接到OVC板2A通道上。测试时，IDD、ISD等电流参数通过PVC1A直接进行测试，关键参数Iout和Iout的一致性由同一个OVC资源2A通道进行测试，在程序中，通过闭合K3到K18不同的开关，控制具体测试哪一路输出。

图4 采用资源复用的测试方案示意图

4.2.2 VI资源复用的优化

VI资源的复用，实质上是把16路输出端口的测试从并行变成串行，通过牺牲一定的测试时间，减少VI资源的占用。这种复用在测试时必须要进行切换，如果使用普通的机械继电器，每个SITE的一个参数测试就要切换16次，继电器动作时间大概在5 ms左右，仅仅2个线性度参数测试，就会浪费近400 ms的时间，大大降低了测试效率。并且机械继电器寿命有限，易出故障。因此，本方案采用电子开关进行切换，经过多方面比对，最终选定Analog Device公司的ADG408芯片。

ADG408是Analog Device公司推出的单芯片CMOS模拟多路复用器，内置8个单通道，它根据3位二进制地址线A0、A1和A2所确定的地址，将8路输入之一切换至公共输出。ADG408采用增强型LC2MOS工艺设计，具有低功耗、高开关速度和低导通电阻等特性。本方案主要利用其高速和低导通电阻特性，更高的开关速度带来更高的测试效率，而低导通电阻则保证了测试准确性。

利用ADG408进行输出端口切换的示意图如图5，每个SITE采用2块ADG408芯片，被测电路16个输出端口OUT0～OUT15分别接到ADG408的16个输入通道上，ADG408的3位地址总线和2个EN使能端口则接到AC32数字资源板的不同通道AC6～AC10上，测试时，通过AC32板输出测试向量，控制ADG408进行不同输出端口到测量通道的切换。

图5 利用ADG408进行输出端口切换

4.3 多SITE测试的其他注意事项

多SITE测试时，首先要保证针卡平整度，尤其是驱动电流参数的测试，要求所有输出端口的探针接触电阻有较高一致性，否则会带来测试误差。另外，在进行针卡PCB布线时，尽量使多个SITE的GND分别引到测试系统上，实现远端共地，可以有效减少各SITE之间的互相干扰问题。

4.4 测试结果与效率

通过采用OVC资源复用的方式对关键参数Iout进行测试，有效地避免了测试机不同通道的误差对测试结果的影响。采用ADG408进行输出端口的切换，有效地提高了测试效率。最终，4 SITE总测试时间为600 ms，加上探针台INDEX时间，每秒可以完成4颗管芯的测试，相比单SITE测试，每片可提高测试效率300%。