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致茂Chroma 52400 高精度電源量測單元

主要特色：

• 相容于混合式 PXI
• 四象限輸出
• 高精密/量測解析度(多重檔位)
• 低雜訊輸出
• 高速量測 (100k s/S)
• 高輸出轉(zhuǎn)換率 (Slew Rate)
• 可存取之量測記錄檔
• DIO 觸發(fā)位元
• 硬體序列引擎-輸出可程式化
• 可編程阻抗輸出
• 浮接 & 護(hù)衛(wèi) (Guarding) 輸出
• 16 組頻寬選擇
• 主從控制模式
• LabView / LabWindows & C/C# API 驅(qū)動(dòng)程式
• 軟體控制面板

Applications

• 半導(dǎo)體測試
• LED / LD 測試
• 電池測試
• 電晶體量測
• 太陽能電池測試
• 電動(dòng)車測試
• 航太電子測試
• 電力電子測試
• 感應(yīng)器測試

52400系列電源量測單元（來源MeasurementUnit：SMU）為相容于混合式PXI模組設(shè)計(jì)，可安裝于PXI或的PXIe機(jī)箱0.52400 SMU是一款可進(jìn)行高精密電壓/電流供應(yīng)源或負(fù)載模擬，同時(shí)又可精度量測電流/電壓值之綜合高精密儀器設(shè)備。

52400系列電源量測單元具備四象限輸出功能，不單精度且具備高速量測性能。這些特性使得52400系列適合進(jìn)行精度的參數(shù)量測，應(yīng)用范圍包含集成電路，發(fā)光二極體（LED）的，雷射二極體（激光二極管），電晶體（晶體管），太陽能電池（太陽能電池），鋰電池（電池）以及其他半導(dǎo)體元件。

為符合各種量測條件，52400系列電源量測單元提供16段頻寬控制供使用者選擇穩(wěn)定的控制回路。多重檔位加上18位DAC / ADC提供蕞佳程式，量測解析度，取樣頻率（采樣率）達(dá)到100k s / S，特殊可編程輸出阻抗可提供使用者設(shè)定電池內(nèi)部串聯(lián)電阻，此特性讓52400系列電源量測單元成為理想的電池模擬器。

52400系列電源量測單元內(nèi)建硬體時(shí)序引擎，使用時(shí)序（確定性定時(shí)）控制每個(gè)電源量測單元，即使未與電腦連接使用，量測程序仍可正常執(zhí)行;時(shí)序引擎內(nèi)建32K讀值儲(chǔ)存記憶體，可同步化進(jìn)行數(shù)個(gè)模組卡片的量測程序，并確保無任何輸出及量測之時(shí)間延遲。

52400系列電源量測單元提供的C / C＃與的LabView /的LabWindows應(yīng)用程式介面（API）的及軟體控制面板，加上模組卡背面的接頭，相容于PXI與的PXIe機(jī)箱，提供客戶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格PXI或的PXIe進(jìn)行系統(tǒng)整合，執(zhí)行各種測試應(yīng)用。

四象限輸出

52400 系列電源量測單元皆設(shè)計(jì)為四象限輸出操作 (Four-Quadrant operation) ，可供應(yīng)電壓/電流源或模擬負(fù)載 (Load Simulation)，當(dāng)模擬負(fù)載時(shí)[Sink Mode ; II、Ⅳ 象限]，PXI機(jī)箱對于每個(gè)插槽有 20W的標(biāo)準(zhǔn)散熱限制，而對高功率模組，此散熱限制則會(huì)造成不對稱之象限輸出范圍。

下列圖示分別為52400系列 電源量測單元四象限輸出圖示:

控制頻寬選擇

為縮短測試時(shí)間，52400 系列電源量測單元皆設(shè)計(jì)為快速反 應(yīng)、高速電壓與電流輸出。然而，待測物 (DUT) 的阻抗、治 具或電源線都有可能成為整個(gè)控制回路在電壓或電流輸出模 式下不穩(wěn)定的潛在因素。一個(gè)不穩(wěn)定的控制回路可能造成過 飽和震蕩，甚至損壞待測物。因此，使用者可能需要在測試 治具中增加電容器，讓系統(tǒng)重新獲得穩(wěn)定。 52400系列電源量測單元提供使用者 16 個(gè)控制頻寬選擇，此 功能可免去對待測物的控制電路增加電容之困擾。此設(shè)定可 做為測試程式參數(shù)的一部分，頻寬選項(xiàng)的選擇也可隨待測物 做相對改變。

硬體時(shí)序引擎

52400系列電源量測單元硬體序列引擎是一功能強(qiáng)大工具，此工具 可以預(yù)先設(shè)定程式指令，讓儀器按步驟執(zhí)行指令，即使未與電腦連 接使用，量測程序仍可執(zhí)行，同時(shí)確保輸出及量測上無任何時(shí)間延 遲。以半導(dǎo)體測試為例，量測速度與時(shí)序控制非常重要，此時(shí)使用 時(shí)序引擎功能即可達(dá)到蕞佳測試效能。

此模式中，一旦儀器接收到觸發(fā)訊號，硬體將逐行執(zhí)行在時(shí)序表中 的指令，右圖為軟體控制面板中之時(shí)序引擎設(shè)定螢?zāi)划嬅妗?/p>

低電流量測技術(shù)

護(hù)衛(wèi)輸出 (Guarding) 的應(yīng)用在低電流 (< 奈安) 量測時(shí)是一項(xiàng)很重要的技術(shù)。護(hù)衛(wèi)輸出可以避免漏電流的問題，并降低量測穩(wěn)定時(shí)間，此輸出可保 持與主輸出 (Force) 為同電位，如此在護(hù)衛(wèi)輸出與主輸出間不會(huì)有電流產(chǎn)生。護(hù)衛(wèi)輸出同時(shí)也消除了電源量測單元與待測體之間導(dǎo)線的電容，使得 量測變得快速且準(zhǔn)確。

主從控制模式

52400 系列電源量測單元支援主從輸出模式 (Master/Slave operation) ， 在供電壓-測電流 (FVMI) 模式下，需要較高電流時(shí)，可發(fā)揮蕞佳彈性化 應(yīng)用，為達(dá)到模組間電流共享目的，52400 系列電源量測單元可支援 類似型號的通道并聯(lián)，形成較高電流/功率輸出。 電流共享是將其中一通道在供電壓-測電流 (FVMI) 模式下設(shè)為主控單元 (Master)，其他通道則需設(shè)為供電流-測電壓 (FIMV) 模式，主控單元的 輸出電壓值設(shè)為量測應(yīng)用需要的電壓值，而其電流值為其他單元在供 電流-測電壓模式下之設(shè)定電流。右圖為在主從控制控模式下，單元并聯(lián) 方式的示意圖。

軟體控制面板

當(dāng)52400 系列電源量測單元標(biāo)準(zhǔn)配件中提供軟體控制面板 (Soft Front Panel) 讓使用者執(zhí)行驗(yàn)證測試與除錯(cuò)功能。此軟體控制面 板具有圖形使用者介面 (GUI)，方便使用者設(shè)定輸出模式、范圍 與輸出值；同時(shí)，量測到的電壓或電流讀值將顯示在畫面上供使 用者讀取，52400 系列軟體控制面板亦可同時(shí)控制兩個(gè)通道的輸 出與量測值。 52400 系列軟體控制面板同時(shí)包含硬體序列引擎的設(shè)定功能，在 上一頁中有詳述，使用者可儲(chǔ)存多個(gè)預(yù)先定義好的程式指令于電 腦中，日后即可依照這些程式指令做為多種變化的測試應(yīng)用。

應(yīng)用范例

半導(dǎo)體測試應(yīng)用中的電池模擬

裝置電源 (Device Power Supply; DPS) 可提供電壓用以驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體 IC。隨著行動(dòng)通訊的普及，裝置電源可以來自 AC/DC 配接器或鋰電池，測試電源 管理裝置需要?jiǎng)討B(tài)范圍，不論ICs 的峰值電流或微小電流，52400 系列電源量測單元均可在各種情況下，準(zhǔn)確的提供或量測電流，因此，在輸 入電流動(dòng)態(tài)范圍下，不僅需要快速，同時(shí)更需要準(zhǔn)確的量測。

為符合此需求，52400 系列電源量測單元提供了10 個(gè)電流量測 檔位，以及 100k s/S 的取樣頻率，確保瞬間 (burst) 電流及穩(wěn)態(tài) (quasi-state) 電流高速且準(zhǔn)確之量測。 電池模擬應(yīng)用中，52400 系列電源量測單元提供的阻抗特性，可 產(chǎn)生真實(shí)電池應(yīng)用中由電池內(nèi)部的阻抗所造成的電壓瞬時(shí)跌落 (Voltage Dip)。當(dāng)待測物 (DUT) 被量測的電壓值呈現(xiàn)階梯波的輸出 形式，此現(xiàn)象是明顯的證據(jù)。

電晶體量測

I-V (電流-電壓) 特性曲線可做為場效電晶體量測的關(guān)鍵性指標(biāo)。 I-V 特性曲線的量測包括閘極泄漏 (Gate leakage)、崩潰電壓 ( Breakdown voltage) 與汲極電流 (Drain current) 等。為確保正確 的量測結(jié)果，各項(xiàng)量測參數(shù)需同時(shí)取得， 透過52400系列電源量 測單元同步量測功能，可供使用者快速且準(zhǔn)確量測到這些重要參 數(shù)。 如右圖所示，52400 系列電源量測單元通道 1 的輸出端 Force Hi (+Force) 連接到 MOSFET 的閘極，電源量測單元通道 2 的輸出端 +Force 則連接到 MOSFET 的汲極。MOSFET 的源極則與電源量測 單元通道 1 與通道 2 的 Force Lo (-Force) 端點(diǎn)連接。改變各通道 之電流與電壓的輸出值，即可掃描繪出待測物之各項(xiàng) I-V 特性曲 線圖。

發(fā)光二極體/雷射二極體量測

諸如發(fā)光二極體 (LED) 或雷射二極體 (Laser Diode) 等之發(fā)光元件，需要電流/電壓源、負(fù)載、光功率量測，當(dāng)執(zhí)行 LIV (Light-Current-Voltage) 參數(shù)量 測與量測二極體的反向特性，52400 系列電源量測單元可程式化為電流源模式，用以驅(qū)動(dòng)待測物，進(jìn)行正向特性量測，也可設(shè)成電壓源模式，進(jìn) 行反向特性量測。

進(jìn)行光輸出功率量測時(shí)需要另一電源量測單元通道。光電二極體 (Photo Diode) 通常用來當(dāng)作光輸出功率的感應(yīng)接收器，光功率與光 電二極體的短路電流 (Short Circuit Current) 成正比關(guān)系，若無法加 偏壓至光電二極體使其成為零伏，量測精度將受影響， 因?yàn)檎?偏壓會(huì)讓光二極體產(chǎn)生較高溫度，此影響更甚于短路電流；52400 系列另一重要特性在于可以偏壓至負(fù)電壓以補(bǔ)償導(dǎo)線所造成的電壓 降，相較于使用分流電阻進(jìn)行電流量測造成偏壓，52400 系列電源 量測單元可確保量測到光電二極體之真實(shí)短路電流。 52400 系列電源量測單元雙輸入通道設(shè)計(jì)及同步量測功能可取得所 有量測參數(shù)，如有多個(gè)待測物需同時(shí)進(jìn)行平行測試，52400 系列電 源量測單元之小型 PXI 設(shè)計(jì)可提供蕞高之通道密度。

太陽能電池量測

太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)仍屬二極體結(jié)構(gòu)，因此 I-V 特性曲線是其關(guān)鍵特性。利用照光時(shí)的I-V特性曲線，可用來導(dǎo)出許多重要的太陽能電池的參 數(shù)，反向電壓可用來進(jìn)行反向太陽能電池性能的測試，不同于一般二極體的測試，分流電阻 (Shunt Resistor) 與串聯(lián)電阻是太陽能電池的重要性能 指數(shù)。

52400 系列電源量測單元具有可操作于照光時(shí)的正向偏壓負(fù)載及反向偏壓輸出特性， 此四象限輸出特性使得電源量測單元成為理想的太陽能電池 測試儀器。

一般太陽光模擬器之輻射光強(qiáng)會(huì)有瞬態(tài)的不穩(wěn)定，使用輻射光監(jiān)視器 (Irradiance Monitor) 連接 52400 系列電源量測單元的單一通道，依照 IEC-60904-1 所定義方式來修正太陽能電池的光電流讀值至 1 sun (100mW/m2) 標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)狀態(tài)，透過電源量測單元提供電壓與電流，進(jìn)行在同一通道 內(nèi)與跨通道間的同步量測，可取得準(zhǔn)確可靠之測試結(jié)果。

其他應(yīng)用范圍

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致茂Chroma 52400 高精度電源量測單元