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设计安全电源,靠「量测」问诊

时间:2016-11-14 11:09来源:Compotech 作者:任苙萍 点击:
多一分量测,少十分风险
人气手机「惊爆」频传,坊间已有广泛讨论。从企业管理角度思忖,抢鲜上市的「生鱼片」文化、贪多嚼不烂地盲目提升规格,确实都是深层酿祸基因;然就技术层面剖析,组件/电路设计、充电系统、机构塑形乃至于电池芯、隔离板,都身负嫌疑。其实,有些表面看来「理所当然」的好事,却迟未有人身先士卒……背后往往藏有业界心照不宣的秘密或共识。一旦易地而处,不妨先扪心自问:为何别人不做?是没能力,还是根本没这个打算?
 
    手机电池容量的扩充就是一例。基于续航力考虑,大家都知道容量越大越好,为何多数厂商仍采取保守策略?原因当然很多,诸如:效能、成本、体积、重量、技术门坎……但其中一个极为关键的决策点是「安全」。生活中随处可见的锂电池,虽然不像镍氢电池具有记忆效应,须将电力耗尽再充、且最好一次充饱那么麻烦;但另一方面,却也因其属性相对活泼,一旦过充、过放,会大幅减少电池容量、甚至损坏化学结构、无法再行还原,造成不可逆的后果。
 
    为了消费大众安全与电子产品耐用着想,从组件制造、系统设计到量产验证皆须严谨把关,量测的重要性亦与日俱增,主要目的在于让研发人员检测组件、系统功耗,或在既定功耗下验证效能表现,以改善电路设计;同时让产线人员能据以确认产品性能,是否合乎开发目标及行业法规,并作为正式送实验室测试前的 pre- test,降低来回验证成本。值得留意的是,产品的多任务趋势将凭添更多潜在风险与测试难度,导致量测仪器发生质变:
1. 物联网 (IoT) 装置对于低功耗的期望更高,电源量测仪器的观测范围和分辨率皆有所提升;
2. 静态观测无法掌握「瞬间」突波,具有动态仿真功能的电源供应器 (Power Supply) 继之而起,有供货商进一步主张以「多檔位」因应不同功率测试;
3. 能量守恒定律,电 vs. 磁可能互相牵引,供电系统异常肇因须经多方检视,促使传统示波器朝向「混合讯号」方向迈进;
4. 为简化测试流程并发掘难以察觉的交互影响,「一件式」Multi-function 仪器盛行,或以软件在专业单机上实现、或以 PC-based 的 PXI 开放式模块插卡;
5. 有厂商认为,单机在输出功率、隔离能力与远程控制较占优势,而 PXI 模块传输较快但背景噪声相对较大,且恐有「瓦数」限制,不利大功率电池测试;
6. 若有技术细节的精致调变需求,PXI 模块因编程灵活度高,更适合进行产品差异化。
   
随着半导体制程进入奈米时代,混合讯号与电磁干扰 (EMI)、电磁兼容 (EMC)、静电放电 (ESD) 等问题不小心就会成为危害大局的「致命魔鬼」,综合量测有其必要性;示波器、任意波形产生器、频谱分析仪、逻辑分析仪、通讯协议 (protocol) 一致性验证的合流发展,也就顺理成章。此外,测试脚本 (script) 编辑权限、FPGA 乃至于开放式模块的提供,则可让产品的开发与生产更富客制化能力。
 
本期内容:
 安全电源量测之电流波动
Keysight:电路设计、工作模式与电池充放循环影响甚巨
 安全电源量测之混合示波
Tektronix:精准量测电流变化才能正确推估电量
 安全电源量测之电池干扰
R&S:供电系统异常?数字示波器厘清电路或电磁肇因
 安全电源量测之电池管理
固纬电子: 多档位电源供应器模拟不同功率电池吃载行为
 安全电源量测之无线充电
Micropross & 筑波科技:测试规范细节多,一致性认证不容轻忽
 安全电源量测之自定模块编程
NI:验证不严谨乃危害电源系统之祸源
(责任编辑:helen)
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