用于故障测试的板载固定装置

如果您的电路设计要求容忍某些故障并它们的发生，您将需要在测试和启动过程中测试设计的故障检测和保护功能。为了简化此测试，请考虑在原型印刷电路板中构建故障注入装置和功能。

过压和欠压监控

您可以在设计中构建电路，以强制电压监控器检测到过压或欠压事件。对于带有数字接口的电源，您可能只需要暴露通信引脚。对于没有数字接口的电源，您需要暴露反馈引脚。

调制输出电压的一种简单方法是将电流注入反馈节点，从而人为地压低输出电压。将此电路设计到 PCB 中比将其添加到构建的 PCB 中要容易得多。图 1是 Texas Instruments (TI) 的 TPS628502-Q1 汽车降压转换器的此类电路设计示例，可从 5 V 输入提供 1.8 V 和高达 2 A 的电流。在 TP80 上应用脉宽调制 (PWM) 信号可使输出电压在大约 1.1 V 和 2.5 V 之间变化。设计该电路，使未注入电流时的输出电压将输出电压设置为高于设计的 1.8 V，从而实现过压故障检测测试。

图 1输出电压调制电路示例。资料：德州仪器

有关为该电路选择元件值的更多详细信息，请参阅模拟设计期刊文章“ DC/DC 转换器的输出电压调整方法”中的“模拟电压输入”部分。

该测试夹具可以验证电压监控器（例如 TI 的 TPS389006-Q1）的过压和欠压检测能力。有一个 GUI 可用于使用 TPS389006-Q1 开发电路，绘制监控电压和任何检测到的故障。图 2显示了图 1 中的电路产生的欠压和随后的过压事件。监控器上的通道 2 监控 1.8-V 电源轨。欠压阈值设置为 1.5V，过压阈值设置为 2.1V。调制 PWM 信号的占空比允许人工调制 TPS528502-Q1 的输出，低于和高于阈值。

图 2 TPS389006-Q1 GUI 中的欠压和过压故障检测。资料：德州仪器

除了图 1 中的电路允许的精细控制外，测试电源对电源或接地短路的响应也可能很有用。电路板上的裸露接头可以轻松测试瞬时或连续短路。连接到电源电源良好引脚的 LED 等板载指示器提供了成功短路注入和后续恢复的简单指示器。图 3展示了这些测试夹具的示例，再次以 TPS628502-Q1 为例。

图 3对 V IN短路和带有电源良好指示器的接地测试装置。资料：德州仪器

该电路有助于注入故障。然后，TPS389006-Q1 管理器 GUI 指示对 5V 短路、恢复、对地短路和终恢复（图 4）。故障寄存器保持设置直到被清除。

图 4 TPS389006-Q1 GUI 中的 1.8V 接地短路故障检测。资料：德州仪器

测序

您可能想要检测的另一个常见故障是排序不正确——导轨未按正确顺序出现、导轨根本未出现或导轨出现时序不正确都是不正确排序的示例。与过压和欠压故障注入一样，有两种方法可以引发时序故障：数字方式和手动方式。

某些定序器（例如 TPS38700-Q1）是运行时可配置的。在开发过程中，您可以使用 GUI 通过 I 2 C配置序列顺序和时序。在 TPS38700-Q1 中定义的序列和管理器中的预期序列中有目的地配置不匹配，可以测试故障检测能力系统。

如果管理器不可通过软件配置，那么断开定序器和轨道之间的连接将修改序列，这具有允许您启用和禁用独立于序列的设备的额外好处。图 5显示了 5V 至 1.8V/2A TPS628502-Q1 电源中的一种设备启用控制方法。如果 J52 上没有安装跳线，使能引脚将下拉。我建议以这样一种方式设计选择接头，即如果未安装跳线，输入引脚将处于已知状态。

图 5启用引脚电路以启用序列测试。资料：德州仪器

定义 3.3 V 至 1.8 V 至 1.2 V 的正确序列，然后移除 J52 跳线会导致 TPS389006-Q1 监控器序列发生器故障，如图6所示。MON3 监控 1.8V 轨。

图 6 TPS389006-Q1 序列故障检测。资料：德州仪器

简化测试

重要的是要考虑如何在电路设计过程的所有阶段执行故障测试。将故障注入和指示纳入电路原理图和布局有助于简化后续测试。我希望这些示例能激发您的灵感，帮助您更轻松地进行自己的设计验证。