Новые SMU для оптимизации срока службы батарей в IoT и полупроводниках

Компания Rohde &Schwarz объявила о выходе на рынок блоков измерения источника (SMU) с двумя новыми инструментами для анализа и оптимизации тестирования срока службы батарей для приложений Интернета вещей (IoT) и для тестирования полупроводниковых компонентов.

Новая серия источников измерения (SMU) R&S NGU запускается с двумя моделями:R&S NGU201 и R&S NGU401. Эти устройства знаменуют собой выход Rohde &Schwarz на новый рынок, предлагая продукты, которые позволяют одновременно генерировать и измерять ток и напряжение. Это класс приборов, которые могут одновременно подавать напряжение или ток в хорошо управляемом режиме и измерять соответствие значений напряжения и тока на тестируемом устройстве. Двухквадрантный R&S NGU201 предназначен для тестирования батарей беспроводных устройств, в то время как четырехквадрантный R&S NGU401 может переключаться на отрицательные напряжения и поддерживает гораздо более широкий диапазон напряжений для тестирования полупроводников.

Филипп Вайгель, директор по управлению продуктами и планированию продуктов питания, счетчиков, источников и аудиоанализаторов Rohde &Schwarz, сказал, что истинное определение единицы измерения источника - это единица, которая обеспечивает очень точные функции поиска, загрузки и измерения. NGU401 более высокого уровня соответствует строгому определению SMU, поскольку он обеспечивает работу источника или приемника в четырех квадрантах с произвольной полярностью; это делает его идеально подходящим для тестирования и определения характеристик полупроводников. Два других ключевых сектора, которыми будут заниматься новые SMU, - это прецизионная электроника, а также исследования и образование.

Определение SMU

SMU - это прибор, который сочетает в себе функцию генерации сигнала и функцию измерения на одном контакте или разъеме. Он может генерировать напряжение или ток и измерять их одновременно, эффективно используя возможности источника питания или генератора сигналов, цифрового мультиметра, источника тока и электронной нагрузки.

Инструменты SMU используются в тестовых системах для измерения как напряжения, так и тока. Они позволяют быстро измерять токи (или напряжения) как функцию переменного напряжения (или тока), имея при этом графический интерфейс и несколько вариантов вычислений и системных шин, таких как GPIB, Ethernet и USB.

SMU позволяют определять характеристики многих полупроводников и, в частности, точно измерять вольт-амперные параметры и характеристики фотоэлементов или светодиодных диодов, включая ток короткого замыкания, напряжение холостого хода и точку максимальной мощности. Определение характеристик полупроводников - это пример приложения, в котором требуется чувствительность по току в диапазоне нано- или микроампер. Кроме того, потребность в более высокой точности, высокой скорости, дистанционном измерении напряжения и четырехквадрантных измерениях может сделать традиционный программируемый источник питания недостаточным.

Прибор SMU - это прецизионный источник, обеспечивающий разрешение измерения менее 1 мВ. У них есть четырехквадрантные выходы на плоскости IV, что означает, что они могут обеспечивать положительное напряжение и ток (квадрант 1), отрицательное напряжение и положительный ток (квадрант 2), отрицательное напряжение и отрицательный ток (квадрант 3) или положительное напряжение и отрицательный ток. (Квадрант 4).

Новые блоки

Современные схемы требуют разных уровней напряжения и / или тока в разных рабочих состояниях. Например, имитация последовательности запуска встроенной системы требует определенных профилей напряжения и тока. Анализ профиля имеет решающее значение для оптимизации текущего потребления.

SMU R&S NGU имеют шесть диапазонов тока, от 10 мкА с разрешением 100 пА до 10 А с разрешением 10 мкА. Для всех диапазонов достигается точность до 0,025%. Напряжение измеряется с разрешением 10 мкВ в диапазоне 20 В и 1 мкВ в диапазоне 6 В. R&S NGU имеет режим переменной емкости, который можно ступенчато регулировать от 1 мкФ до 470 мкФ, компенсируя емкость, так что ток отображается так, как если бы он был измерен непосредственно на тестируемом устройстве. Поддерживаются устройства до 20 В, 8 А и 60 Вт.

Самый большой рынок для четырехквадрантного R&S NGU401 - это тестирование полупроводников. Он обеспечивает измерения в диапазоне от –20 В до 20 В. Он включает режим быстрой регулировки тока, чтобы избежать повреждения чувствительных устройств, таких как светодиоды. Выделенный выход превращает инструмент в источник переменного тока для имитации глитчей.

Двухквадрантный R&S NGU201 оптимизирован для анализа производительности батарей для ряда устройств IoT. Дизайнеры могут использовать его для моделирования реальных характеристик батареи. Благодаря максимальному току 8 А прибор также поддерживает приложения для быстрой зарядки.

Вайгелл подчеркнул важность моделирования и тестирования аккумуляторных батарей для повышения производительности портативных устройств. Избыточная зарядка и интенсивная разрядка сокращают срок службы батареи и могут вызвать тепловые проблемы, такие как перегрев. «Многие батареи создаются путем параллельного подключения множества ячеек», - сказал Вайгель. «В этих случаях очень важно контролировать состояние заряда; разные значения могут ограничивать общую емкость аккумулятора. Следовательно, очень важно протестировать системы управления батареями, которые отслеживают и контролируют состояние батарей. Тесты должны моделировать все условия, которые могут возникнуть во время работы. Чтобы определить модель батареи, данные батареи можно ввести в заранее заданную таблицу. Блок питания R&S NGU имитирует реальную выходную мощность батареи ».

При скорости сбора данных до 500 тысяч отсчетов в секунду результаты измерения напряжения и тока доступны каждые 2 мкс. В R&S NGU используется технология усилителя с обратной связью по току для обеспечения высокой точности, как показано на рисунке ниже.

Срок службы батареи - это выигрышный фактор, обеспечивающий длительный срок службы портативных устройств. Высокий динамический диапазон (от нА до А), временное разрешение (переключатели состояний) и моделирование различных батарей - вот основные характеристики, которые должны иметь типичные приборы.

«Типичный источник питания будет регулировать напряжение, поэтому, если вы регулируете напряжение, ток возрастет и может разрушить ваш светодиод», - сказал Вайгель. «По сути, вам нужен источник питания, который регулируется по току в режиме приоритета тока. И это то, что вы также найдете в SMU ».

В последнее время растущий спрос на более энергоэффективные и экологически чистые продукты помог оживить промышленность силовых полупроводников. SMU позволяют определять характеристики многих полупроводников и находят свое место на автомобильном и мобильном рынках для определения характеристик аккумуляторов, которые становятся все более важными.