PXIe デバイス電源モジュール Model 52400 Series

  • PXI Systems Alliance
PXIeデバイス電源モジュール
PXIeデバイス電源モジュール
特長
  • PXI互換性を持つハイブリッドソース/測定ユニット
  • 4象限出力
  • 高精度、高確度、マルチレンジ
  • 低ノイズ出力
  • 高速測定(100ks/S)
  • 高速出力応答特性
  • 測定ログ(オプション)
  • DIO bits
  • ハードウェアシーケンサによる出力プロファイリング
  • インピーダンス出力を設定可能
  • フロート&ガード出力
  • 16種類の帯域幅コントロール
  • マスタースレーブ運転
  • LabView/LabWindows & C/C# APIドライバ対応
  • ソフトパネルによるPC操作

アプリケーション

  • 半導体
  • LED/レーザーダイオード
  • ソーラーセル
  • バッテリー/BMS
  • トランジスタ
  • 車載電装品
  • 航空製品
  • パワーエレクトロニクス
  • センサ/IoT

52400シリーズは、PXIベースのSMU(ソース/測定ユニット)です。高精度の電圧/電流測定によるソースまたは負荷シミュレーションを行うために設計されたSMUです。

SMUは、4象限動作と高​​精度、高速測定を兼ね備えています。これにより、SMUは、IC、センサー、LED、レーザーダイオード、トランジスタなどの2リード製品から、ソーラーセル、バッテリー、その他の多くの電子デバイスに至るまで、多くのパラメトリックテストアプリケーションにおいて最適な製品になります。

52400シリーズの特長として、16種類の選択可能な制御帯域幅により、高速出力と安定した動作を保証します。最大100Ks/Sのサンプリングレートで利用可能な最高の分解能と精度を提供する18ビットDAC/ADCを備えた複数のソース/測定レンジ、バッテリーシミュレーション用のプログラム可能な内部インピーダンス設定、±force、±senseおよび±guards接続により、リーク電流を回避し、セトリングタイムを短縮します。特に、低電流テストアプリケーションに役立ちます。

52400シリーズには、特許取得済みのハードウェアシーケンスエンジンを搭載しており、タイミング機能を使用して各SMUを制御します。シーケンサのオンボードメモリは、チャンネルごとに最大65535のシーケンサコマンドと32kの測定サンプルを保存でき、クロスモジュール/カードの同期と待ち時間のない出力制御および測定が可能です。ハードウェアシーケンサテストプロセスの実行中は、PCと通信する必要はありません。

各SMUには、C、C#、LabView、LabWindows API、および用途の広いソフトフロントパネルが標準搭載されています。背面端子は、PXIとハイブリッドメインフレームの両方に互換性があります。これらの機能によって幅広いアプリケーション向けに設計されたPXIまたはPXIハイブリッドシステムへの統合を容易にします。

 4象限出力オペレーション

52400シリーズは、電圧/電流源や負荷を必要とするアプリケーションで使用できるよう、4象限で動作するように設計されています。負荷動作時には、モジュール出力はPXIメインフレームの標準である1スロットあたり20W熱放散規格によって電力が制限されます。以下に52400シリーズの象限図を示します。

 16種類の制御帯域幅


▲ SMU Output Waveform under Bandwidth Control

テスト時間を短縮するために、52400シリーズは出力電圧と電流を高速出力および応答ができるように設計されています。しかし、電圧または電流源モードの場合、DUT、治具またはケーブルのインピーダンスはループの不安定性を引き起こす可能性があります。不安定なループは、飽和、発振、またはDUTの損傷を引き起こす可能性があります。


テスト時間を短縮するために、52400シリーズは出力電圧と電流を高速出力および応答ができるように設計されています。しかし、電圧または電流源モードの場合、DUT、治具またはケーブルのインピーダンスはループの不安定性を引き起こす可能性があります。不安定なループは、飽和、発振、またはDUTの損傷を引き起こす可能性があります。 このようなシステムの不安定性を防ぐために、52400シリーズは16種類の選択可能な制御帯域幅を備えています。これによってDUTの近くに外付けコンデンサやインダクタを配置する必要はなくなり、出力立ち上がり時間の高速化、電圧リップルとノイズの低減、および過渡応答の遅延低減をしました。制御帯域幅はソフトウェアで変更可能で、テストの柔軟性を最大限に高め、DUTを変更する際のダウンタイムを最小限に抑えることができます。

 独自のハードウェアシーケンサ

クロマのハードウェアシーケンサは、事前に機器に実行可能なステップとしてコマンドを定義できる強力なツールです。これにより、実行中にPCとの通信を必要としないため、待ち時間のない制御と測定が可能になります。シーケンスは、速度とタイミング制御が重要な半導体テストのようなアプリケーションに最適なツールです。

このモードでは、測定器がスタートトリガを受信すると、シーケンサテーブル内のコマンドを一行ずつまたはトリガ時に定義された通りに実行し始めます。

 低電流アプリケーション向GUARDING

Guardingは超低電流測定において重要な技術です。Guardingは漏れ電流の誤差を減らし、セトリングタイムを減少させます。Guardコネクタの電位をForce導体と同じ電位に保つため、Force導体とGuard導体の間に電流が流れません。また、SMUとDUT間のケーブル・キャパシタンスを排除することで、高速かつ正確な測定が可能になります。


▲ Leakage current flows through the cable’s insulation resistance


▲ Guard Connection: Cable Capacitance is eliminated with Triaxial Cable

 マスタースレーブ運転

52400シリーズのSMUは、FVMIモードで大電流が必要な場合、マスタースレーブ運転が可能です。モジュール間の正確な電流共有と最大の性能を確保するために、大電流/大電力を必要とする場合には同種のモデルのみを並列に動作させることができます。

FVMIモードでは1つのチャンネルがマスターとして動作し、FIMVモードではスレーブが動作します。マスターチャンネルは電圧モードでプログラムされ、スレーブは電流モードに設定されます。スレーブはマスターの設定電圧に従います。

右図にパラレル構成のブロック図を示します。


▲ Wiring Structure for Master/Slave Control

 多彩な機能を持つソフトパネル

52400シリーズをシステムに統合する前に、検証テストやデバッグを行うことができる汎用性の高いソフトパネルを提供しています。このソフトパネルは、SMUの出力モード、レンジ、レベルを設定するためのわかりやすいGUIとなっています。出力がオンになると、測定された電圧または電流の読み取り値が表示されます。 モジュールにデュアルチャンネルがある場合、チャンネル両方を同じソフトパネルでコントロールできます。

また、「独自のハードウェアシーケンサ」で述べられているシーケンサ制御項目も含んでいます。シーケンスプロファイルをPCに保存し、アプリケーションごとに後で呼び出すことができます。

 アプリケーション

半導体テスト向けデバイス電源&バッテリーシミュレーション

デバイス電源(DPS)は、半導体ICを駆動するための電圧源です。モバイルアプリケーションの普及に伴い、デバイス電源はDC/DCコンバータからの電圧源であることもあれば、バッテリーからの電圧源であることもあります。長時間の動作が要求されるため、最新の半導体デバイスでは省エネモードが一般的な設計となっています。その結果、幅広いダイナミックレンジの入力電流を高速かつ高精度に測定する必要があります。

このニーズを満たすために、52400シリーズは最大10の電流測定レンジと100ks/Sのサンプリングレートを備え、バーストまたは準状態の電流測定において高速かつ高精度な測定を実現しています。

DUTのデバイス電源としてバッテリーを使用する場合、52400シリーズ独自の内部インピーダンスシミュレーション機能により、実際のバッテリーを使用したときに見られるような電圧ディップを発生させることができます。この電圧ディップは、電池の内部インピーダンスが原因で発生します。

トランジスタテスト

I-V特性評価は、FETが仕様を満たし、正常に動作することを保証するために非常に重要です。これらのI-V試験には、ゲートリーク、耐電圧、ドレイン電流などが含まれます。正しいテスト結果を得るためには、複数の機器をプログラミングして正確に同期させることが重要です。52400シリーズを使用することで、電流と電圧の両方を迅速かつ正確に測定することができます。

図のように、52400のCH1、Force Hi (+Force)端子はMOSFETのゲート側に、CH2のForce Hi端子はドレイン側に接続されています。MOSFETのソース端子は、両SMUチャンネルのForce Lo(-force)端子に接続されています。このように接続したうえで、異なるチャンネルの電圧や電流を適切にスイープさせることで、様々なMOSFETのI-V特性を得ることができます。

LED/レーザーダイオードテスト

LEDやレーザーダイオードなどの発光素子は、LIVや逆特性のパラメトリックテストを行う際に、ソース、負荷、オプティカルパワーの測定が必要となります。SMUは順方向の特性を試験する場合はDUTを駆動する電流源モードに設定し、逆方向の特性を試験する場合は電圧源モードに設定することができます。

オプティカルパワーの測定には、別の測定入力が必要です。フォトダイオードは通常、オプティカルパワーセンサとして使用されます。オプティカルパワーはフォトダイオードの短絡に比例しており、フォトダイオードの順方向電圧が短絡電流よりも高い温度係数の影響を受けるため、フォトダイオードを0Vに偏らせないと正確な測定結果が得られない場合があります。SMUのもう一つの重要な特長は、一般的な電流シャントタイプの電流測定セットアップでは電圧負荷の問題が発生する可能性があるのに対し、フォトダイオードが真に短絡状態になるようにケーブル上の電圧降下を補償することが可能な点です。

52400シリーズのデュアル入力チャンネル設計と同期測定は、複数のDUTをテストする必要がある場合、1つのモジュールですべてのテスト要件をカバーすることができ、最小のスペースと最大のチャンネル数によってスペースを削減します。

ソーラーセルテスト

ソーラーセルはI-Vスイープによって特長づけられるダイオード構造を持っています。自然エネルギー発生の性質上、ソーラーセルの重要なパラメータの大半を得るために独自の光順方向のI-V曲線の負荷スイープを必要とします。電圧源は、その後、逆性能試験の際に必要になります。従来のダイオードテストとは異なり、シャント抵抗と直列抵抗の両方がソーラーセルの重要な性能指標となります。

SMUは、光順方向テストのための負荷として、また逆バイアス特性評価のための電圧源として動作させることができます。SMU独自の4象限動作により、ソーラーセルをテストするための最適なシステムです。

52400シリーズは、チャンネル間でも電圧と電流の同期測定が可能です。これは、ソーラーシミュレータからの放射照度が時間的に不安定な場合があるため、太陽電池の電流をIEC-60904-1で定義されている1太陽(100mW/m2)の標準放射照度条件補正用に放射照度モニタを使用する必要があるためです。

 その他アプリケーション


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PXI 高精度ソース・測定ユニット(SMU)

PXI 高精度ソース・測定ユニット(SMU) 25V/200mA

PXI 高精度ソース・測定ユニット(SMU) 5V/3.5A

PXI 高精度ソース・測定ユニット(SMU) 10V/2.5A

PXI 高精度ソース・測定ユニット(SMU) 25V/1A

PXI 高精度ソース・測定ユニット(SMU) 25V/3.5A

PXI 高精度ソース・測定ユニット(SMU) 25V/6A under Pulse Mode

AC-DC外部電源アダプタ(52401×3台までまたは52405×1台まで接続)

52405シリーズ用3軸出力ケーブル(except 52405-25-6)

大容量AC-DC外部電源アダプタ(52405×3台まで接続)

52405-25-6専用ケーブルセット(要問合せ)