Brevet FR2759460A1 — publié le 19980814

CIRCUIT D'ALIMENTATION D'UN COMPOSANT ÉLECTRONIQUE DANS UNE MACHINE DE TESTS La présente invention concerne un circuit d'alimentation d'un composant électronique dans une machine de tests. L'invention trouve une application particulierement avantageuse dans le domaine des tests, en production ou en caractérisation, de composants CMOS mixtes (analogiques/numeriques) à très grande échelle d'intégration, et plus spécialement les composants fonctionnant avec des courants élevés tels que microcontrôleurs ou microprocesseurs. D'une maniere générale, une machine de tests de composants électroniques est essentiellement constituée de trois éléments - un ordinateur qui est le poste de travail permettant à un opérateur de préparer, au moyen d'un logiciel approprié, les séquences de tests qu'il entend effectuer sur les composants électroniques, par exemple en sortie d'une chaîne de fabrication, afin d'en vérifier le bon fonctionnement. - une baie électronique, reliée à l'ordinateur par une unité centrale, qui comporte un certain nombre d'organes visant à générer la séquence de tests préparée par l'opérateur et à comparer les réponses obtenues aux réponses prévues à l'avance dans le cadre d'un fonctionnement conforme des composants. - une tête de mesure dans laquelle sont disposés les composants électroniques à tester. Par ailleurs, la baie électronique comprend un sous-ensemble d'alimentation en courant continu constitué d'autant de circuits d'alimentation qu'il est nécessaire pour alimenter les composants sous tests. Chaque circuit d'alimentation est destiné à fournir au composant électronique considéré un courant continu d'alimentation dans une gamme donnée sous une tension nominale de polarisation, +5V par exemple. Selon le type de composants à tester, il existe différentes gammes de courant caractérisant les circuits d'alimentation : on connait des circuits à courant très faible jusqu'à 0,5A, à courant faible jusqu'à 4A, à courant élevé jusqu'à 30A. Des circuits d'alimentation actuellement utilisés sont constitués de deux circuits élémentaires identiques pouvant fournir sous la même tension nominale de polarisation un courant continu d'alimentation dans une gamme moitie, les bornes de sortie desdits circuits élémentaires étant réunies en parallèle sur le composant électronique à tester. Par exemple, pour obtenir un circuit d'alimentation dans une gamme 8A, on peut mettre en parallèle de cette manière deux circuits élémentaires dans la gamme 4A. Plus précisément, chaque circuit élémentaire d'alimentation comprend, d'une part, un circuit de régulation destiné à assurer que la tension effectivement appliquée au composant soit toujours égale à la tension nominale de polarisation, et, d'autre part, un circuit de puissance, commandé par ledit circuit de régulation, dont la fonction est de fournir un courant continu d'alimentation dans la gamme moitié, le courant total d'alimentation étant la somme des courants fournis par les deux circuits élémentaires, soit en principe le double du courant fourni par chacun d'eux. Toutefois, ce type de montage où les deux circuits élémentaires d'alimentation sont complètement indépendants présente un certain nombre d'inconvénients. D'une part, en fonctionnement statique, les deux circuits élémentaires ont des circuits de régulation indépendants qui, du fait de dispersions d'origines diverses (composants, longueur de cable jusqu'à la tête de mesure), ne régulent pas la tension de polarisation de maniere identique jusqu'à provoquer un fonctionnement erratique d'un circuit par rapport à l'autre pouvant conduire à la situation où un circuit élémentaire débite un courant dans l'autre circuit élémentaire avec le risque de détruire le circuit de puissance correspondant par emballement thermique, et ceci, sans que ce dysfonctionnement puisse être perçu par l'utilisateur. D'autre part, en fonctionnement dynamique, la présence sur chaque circuit de régulation d'un réseau indépendant de compensation de la capacité de découplage placée sur la broche d'alimentation du composant sous tests est à l'origine de problèmes de stabilité en fréquence non contrôlée dus à la disparité entre les deux reseaux de compensation. En conséquence, il peut se produire des oscillations de la tension de polarisation, inacceptables à cause notamment des risques d'échauffement du composant. Cette difficulté liée à l'équilibrage entre les deux circuits élémentaires se fait d'autant plus sensible que l'on cherche à réaliser des circuits d'alimentation devant fonctionner dans une gamme de courants très élevés allant jusqu'à 60A. On sait en effet que, du fait du très haut niveau d'intégration atteint aujourd'hui, la tendance actuelle est une diminution de la tension nominale de polarisation, conséquence de la diminution de la taille des composants, et une augmentation du courant débité, conséquence de l'augmentation de leur nombre. Une solution pour réaliser un circuit d'alimentation à très haut courant serait de n'utiliser qu'un seul circuit avec une régulation unique et un circuit de puissance unique. En effet, par définition, aucun problème d'équilibrage entre circuits élémentaires ne pourrait plus se poser. Cependant d'autres difficultés apparaîtraient, notamment de connecteurs, car il faudrait pouvoir mettre en oeuvre simultanément un plus grand nombre de broches. De plus, la liaison avec le composant à tester se faisant sur une grande distance, 6 mètres environ, il faudrait, pour éviter une chute ohmique importante, utiliser un cable de fort diamètre, incompatible pour des questions d'encombrement avec les installations existantes. Enfin, des composants fonctionnant sous de très grandes puissances posent des problèmes importants de refroidissement. Aussi, la solution préconisée par l'invention est d'utiliser deux circuits élémentaires d'alimentation, comme dans la technique antérieure précédemment décrite, à condition toutefois de résoudre les problèmes soulevés du point de vue équilibrage par la presence de deux circuits élémentaires indépendants. A cet effet, la présente invention consiste en un circuit d'alimentation d'un composant électronique dans une machine de tests, destiné à fournir audit composant un courant continu d'alimentation dans une gamme donnée sous une tension nominale de polarisation, ledit circuit d'alimentation comprenant deux circuits élémentaires d'alimentation identiques, aptes, chacun, à fournir sur une borne de sortie un courant continu d'alimentation dans une gamme moitié sous ladite tension nominale de polarisation, lesdites bornes de sortie étant reliées en parallèle au niveau du composant électronique sous tests, lesdits circuits élémentaires d'alimentation comportant, chacun - un circuit de régulation destiné à maintenir sur le composant électronique une tension de polarisation égale à la tension nominale de polarisation, - un circuit de puissance, apte à être commandé par ledit circuit de régulation, et destiné à fournir ledit courant continu d'alimentation dans ladite gamme moitié, remarquable en ce que le circuit de régulation d'un premier circuit élémentaire d'alimentation, dit circuit-maitre, commande également le circuit de puissance du deuxième circuit élémentaire d'alimentation, dit circuit-esclave, le circuit de puissance dudit circuit-esclave étant déconnecté du circuit de régulation du même circuit-esclave. Ainsi, la régulation de la tension de polarisation est assurée par un circuit de régulation unique, celui du circuit-maitre. Se trouvent alors éliminées les causes d'instabilité statique et dynamique évoquées plus haut. Bien entendu, pour obtenir un partage parfait du courant entre les deux circuits-maître et esclave, il faut que les circuits de puissance soient aussi identiques que possible et donc que les dispersions en gain, décalage (offset) et dérive thermique entre les deux circuits soient très faibles par rapport à l'équilibre recherché entre les courants. Notons que si une variation importante, de courant par exemple, se produit à un moment donne, celle-ci serait supportée à part égale par les deux circuits. I1 faut également observer que même si les deux circuits élémentaires ne jouent pas un rôle symétrique, ils sont néanmoins identiques, ce qui permet une standardisation dans la fabrication des cartes correspondantes, qui peuvent être indifféremment des circuits-maitre ou esclave. Enfin, selon une caractéristique avantageuse du circuit d'alimentation conforme à l'invention, chaque circuit élémentaire d'alimentation comportant au moins un circuit de mesure du courant continu d'alimentation dans la gamme moitié, le courant mesuré par le circuit-esclave est additionné au courant mesuré par le circuit-maltre au moyen d'un additionneur du circuit-maitre. On obtient de cette manière une mesure directe du courant débité au niveau du circuit d'alimentation, alors que dans la technique antérieure il faut lire successivement les valeurs du courant mesurées par chaque circuit puis faire la sommation au niveau de l'ordinateur. I1 en résulte un gain de temps très sensible. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut etre réalise. La figure 1 est un schéma d'un circuit d'alimentation conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma d'un circuit de puissance et d'un circuit de mesure du circuit d'alimentation de la figure 1. Le schéma de la figure 1 représente un circuit d'alimentation d'un composant électronique 1 dans une machine de tests. Ledit composant 1 est placé sur la tête de mesure de la machine, laquelle est reliée à la baie électronique par des cables dont la longueur est de l'ordre de 6m par exemple. Le circuit d'alimentation de la figure 1 est destiné à appliquer sur une broche 2 d'alimentation une tension Vcc de polarisation qui doit être maintenue égale à une tension nominale Vcco de polarisation, égale par exemple à +5V. D'autre part, ledit circuit d'alimentation doit pouvoir fournir au composant 1 un courant continu I d'alimentation dont la valeur dépend du mode de fonctionnement du composant, tel que mode d'attente, de faible consommation, ou mode de travail dans lequel le courant peut atteindre des valeurs très élevées, jusqu'à 60A, qui definit la gamme en courant du circuit d'alimentation. Comme le montre la figure 1, le circuit d'alimentation conforme à l'invention comprend deux circuits élémentaires 10, 10' d'alimentation identiques, prévus pour fournir sur une borne 20, 20' de sortie respective un courant continu I/2 d'alimentation dans une gamme de moitié, 30A par exemple, sous ladite tension nominale Vcco de polarisation. A cet effet, chaque circuit élémentaire 10, 10' d'alimentation comporte un circuit 11, 11' de régulation destiné à maintenir sur le composant 1 sous test une tension Vcc de polarisation égale à la tension Vcco. On comprend que compte tenu de la longueur, 6m environ, des câbles 3, 3' d'alimentation, la tension Vcc effectivement appliquée sur la broche 2 puisse varier, notamment en fonction de la valeur du courant I. La régulation en tension s'effectue de manière générale en appliquant sur une borne 30, 30' d'entrée des circuits 10, 10' la tension Vcc prélevée sur le composant électronique 1 par une ligne 4, 4' de mesure, les bornes 30, 30' étant connectées à une entrée du circuit 11, 11' de régulation sur laquelle est appliquée la tension nominale Vcco de polarisation fournie par un générateur 12, 12' de tension. On notera sur les circuits 11, 11' de régulation la présence d'un réseau 13, 13' de compensation de la capacité C de découplage placée en parallèle sur la broche 2 d'alimentation du composant 1. Toutefois, afin d'éviter les instabilités que provoquerait une régulation indépendante de la tension Vcc de polarisation par chacun des circuits 11, 11', il y a avantage, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, que seul le circuit 1 1 de régulation du circuit élémentaire 10, appelé alors circuit-maitre, assure cette fonction de régulation. C'est ainsi que le circuit 1 1 de régulation commande à la fois le circuit 14 de puissance du circuit-maitre 10 et le circuit 14' de puissance du deuxième circuit élémentaire 10', appelé circuit-esclave. Dans ce but, des interrupteurs 15, 15', commandés électroniquement, sont interposés entre les circuits 11, 11' de régulation et les circuits 14, 14' de puissance de manière à ce que la sortie du circuit 1 1 de régulation soit reliée simultanément aux entrées des deux circuits 14, 14' de puissance, le circuit 14' de puissance du circuit-esclave 10' étant déconnecté du circuit 11' de régulation correspondant. Le circuit 11' de régulation étant horsfonctionnement la ligne 4' de mesure peut ne pas être connectée à la broche 2 d'alimentation du composant électronique 1 sous test. La figure 1 montre également que les circuits-maître 10 et esclave 10' sont munis de circuits 16, 16' de mesure du courant I/2 d'alimentation dans la gamme moitié. La valeur mesurée de ce courant est disponible dans un convertisseur analogique/numérique 17, 17' de chaque circuit. Cependant, plutôt que de lire successivement les valeurs dans chaque convertisseur puis d'en faire la somme par l'ordinateur de la machine de tests, il est préférable, comme l'indique la figure 1, que le courant mesuré par le circuit-esclave 10' est additionné au courant mesuré par le circuit-maître 10 au moyen d'un additionneur 18 du circuit-maitre 10. Bien entendu, le circuitesclave 10' comporte également un additionneur 18', non utilisé, ceci en vertu du principe que même s'ils ne jouent pas un rôle symétrique, les circuits-maître et esclave sont parfaitement identiques pour des raisons de standardisation. Comme cela a été mentionné plus haut, le montage de la figure 1 est particulièrement intéressant pour réaliser un circuit d'alimentation dans la gamme 60A à partir de circuits 14, 14' de puissance dans la gamme 30A, lesquels peuvent à leur tour être réalisés par mise en parallèle de deux amplificateurs 14a, 14b dans la gamme 15A, représentés sur la figure 2 pour le circuit 14. Bien entendu, ces deux amplificateurs de puissance doivent avoir des caractéristiques identiques (gain, offset) de même que doivent être identiques leurs éventuelles dérives en température. c'est pourquoi il est prévu que les amplificateurs 14a, 14b sont montés sur un même dissipateur thermique. Corrélativement, la figure 2 montre que dans ce cas le circuit 16 de mesure est constitué de deux circuits 16a, 16b de mesure partielle dont les sorties sont additionnées par un additionneur 16c. REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation d'un composant électronique (1) dans une machine de tests, destiné à fournir audit composant (1) un courant continu (I) d'alimentation dans une gamme donnée sous une tension nominale (Vcco) de polarisation, ledit circuit d'alimentation comprenant deux circuits élémentaires (10, 10') d'alimentation identiques, aptes, chacun, à fournir sur une borne (20, 20') de sortie un courant continu (I/2) d'alimentation dans une gamme moitié sous ladite tension nominale de polarisation, lesdites bornes de sortie étant reliées en parallèle au niveau du composant électronique (1) sous tests, lesdits circuits élémentaires (10, 10') d'alimentation comportant, chacun - un circuit (11, 11') de régulation destiné à maintenir sur le composant électronique (1) une tension (Vcc) de polarisation égale à la tension nominale (Vcco) de polarisation, -un circuit (14, 14') de puissance, apte à être commandé par ledit circuit (11, 11') de régulation, et destiné à fournir ledit courant continu (I/2) d'alimentation dans ladite gamme moitié, caractérisé en ce que le circuit (11) de régulation d'un premier circuit élémentaire (10) d'alimentation, dit circuit-maitre, commande également le circuit (14') de puissance du deuxième circuit élémentaire (10') d'alimentation, dit circuit esclave, le circuit (14') de puissance dudit circuit-esclave (10') étant déconnecté du circuit (11') de régulation du même circuit-esclave. 2. Circuit d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, ladite gamme donnée étant de 60A, les deux circuits élémentaires (10, 10') d'alimentation de la gamme 30A sont réalisés, chacun, par mise en parallèle de deux amplificateurs de puissance de 15A, montés sur un même dissipateur thermique. 3. Circuit d'alimentation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, chaque circuit élémentaire (10, 10') d'alimentation comportant au moins un circuit (16, 16') de mesure du courant continu (1/2) d'alimentation dans la gamme moitié, le courant mesuré par le circuit-esclave (10') est additionné au courant mesuré par le circuit-maître (10) au moyen d'un additionneur (18) du circuit-maitre.