하이/로우 인덕턴스 테스트 기술을 결합한 Chroma 19301A 임펄스 와인딩 테스터는 0.1uH~100uH의 폭넓은 인덕턴스 범위와 최대 1,000V의 임펄스 전압 및 200MHz의 고속 샘플링 속도를 갖추었으며, 파워 인덕터 제품에 대한 대부분의 테스트 요구 사항을 충족합니다. 장비에 내장된 구역 크기 비교, 차등 구역 비교, 플러터 값, 라플라시안 값, Δ피크 또는 Δ피크율, 피크율 및 Δ공진 구역 기능은 코일의 절연 불량 여부를 효과적으로 검사할 수 있습니다.
생산에 대한 운드 컴포넌트 검사에는 전기 안전 표준에 대한 전기적 특성 시험 및 내전압 시험이 포함되어 있습니다. 코일 절연 불량은 레이어 합선 및(혹은) 출력 핀과 회로 간의 합선에 의해 일어나는 일반적인 문제로, 설계 불량, 몰딩 공정 불량 또는 절연체의 열화로 인해 발생할 수 있습니다. 따라서 모든 와인딩 컴포넌트(혹은 코일)은 레이어 단락 테스트를 수행해야 합니다.
운드 컴포넌트 테스트를 위해 특별히 설계된 19301A는 고전압 및 저정전용량 커패시터(저용량 테스트 에너지)를 코일과 병렬로 연결하여 댐핑이라고 하는 RLC 공진을 형성합니다. 고속, 고정밀, 정확한 샘플링을 갖춘 분석 기술을 통한 파형 감쇠 분석으로 코일 내 절연 불량 상태를 성공적으로 감지할 수 있습니다. 이는 파워 인덕터 코어에서 와인딩 품질 테스트 및 내전압 테스트를 제공할 뿐만 아니라 제조업체 및 사용자가 와인딩 컴포넌트 제품을 보다 효율적으로 확인할 수 있게 해 줍니다.
19301A는 낮은 인덕턴스 와인딩 컴포넌트를 0.1uH의 최소 인덕턴스로 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. DUT의 인덕턴스 변동 또는 등가 와이어 인덕턴스로 인해 발생한 테스트 전압의 총 부정확성을 방지하기 위해 낮은 인덕턴스 와인딩 컴포넌트 테스트용 전압 보상, 인덕턴스 확인, 접점 체크 및 4단자(4선) 측정을 제공하며, 이러한 기능 덕분에 19301A는 낮은 인덕턴스 와인딩 컴포넌트를 위한 최고의 임펄스 와인딩 테스트 도구입니다.
19301A는 자동화 생산에서 테스트 시간을 단축하고 생산성을 높일 수 있는 극도로 높은 테스트 속도를 갖추고 있습니다. 또한 전압 보상 기능으로 자동화 기구에서 배선의 등가 인덕턴스의 영향을 줄입니다.
새로운 휴먼 머신 인터페이스에는 다채로운 색상의 디스플레이와 화면 캡처 기능이 있습니다. 파형 스크린 샷은 현장 생산에 적합할 뿐만 아니라 연구개발 및 품질 보증에서도 분석 및 비교가 가능한 형태로 기기 전면의 USB 포트를 통해 저장할 수 있으며, 이는 작업의 편의성을 높여 줍니다.
측정 기술
임펄스 테스트의 소개 및 이론
임펄스 와인딩 테스트는 DUT에 비파괴, 고속 및 저에너지 임펄스 전압을 적용합니다. 커패시터(Cs)와 운드 컴포넌트는 병렬로 RLC 회로에 임펄스 전압이 인가될 때 RLC 공진을 생성하는 RLC 회로를 형성합니다. 댐핑이라고도 하는 진동의 감쇠를 관찰함으로써 절연체, 인덕턴스 및 병렬 등가 정전 용량(Cw)를 포함한 운드 컴포넌트의 제조 공정 상태를 파악할 수 있습니다(그림 1 : 등가 회로 테스트 다이어그램 참조) 또한 테스트 파형을 분석하고 비교함으로써 양호하거나 결함이 존재하는 제품을 가려낼 수 있습니다. 임펄스 와인딩 테스트의 주요 목적은 가능한 한 빨리 운드 컴포넌트의 잠재적 결함을 찾는 것으로, 예를 들어 와이어 간 레이어 단락, 용접 불량(융접 부족), 내부 코일 또는 코어의 절연 불량 등이 있습니다.
 ▲ 그림 1: 등가 회로 |
 ▲ 그림 2 : WV 테스트 |
Rp 체크
피크율과 Δ 피크 또는 Δ 피크율은 Chroma의 고유한 테스트 기술입니다. 테스트를 수행하기 전에 운드 컴포넌트의 에나멜 절연 와이어 사이의 단락 또는 큰 코어 손실로 인해 Q값이 떨어질 수 있습니다(작은 Rp).
파괴 전압(BDV) 테스트 모드에서는 피크율로 DUT의 병렬 저항(Rp)의 변화를 감지하여 Rp의 이상 또는 열화를 검사할 수 있습니다. 내전압 테스트를 수행하고 스위치를 열면(SW1 OFF) 측정에서 피크율을 계산하는데, 이 비율은 진동 전압 파형의 첫 번째 피크 값과 두 번째 피크값의 비율입니다. 전압이 지속적으로 증가함에 따라 피크율은 이상 또는 열화로 인한 Rp의 변화를 검사하여 파괴 전압(BDV) 또는 열화 전압(DTR.V)을 찾을 수 있습니다. 피크율이 클수록 Rp값이 크며 이는 Q값이 더 크다는 의미이기도 합니다.
임펄스 와인딩 테스트(IWT) 모드에서는 테스트 제품의 피크율을 알려진 정상 제품과 비교하여 불량을 검출하기 위해 Δ 피크 또는 Δ 피크율을 사용할 수 있습니다. 내전압 테스트를 수행하고 스위치를 열면(SW1 OFF) DUT와 샘플의 피크율을 사용하여 Δ 피크 또는 Δ 피크율을 계산합니다. 이 값은 DUT와 샘플 간의 피크율 차이 또는 감쇠율의 DUT와 샘플 간의 피크율 차이로 결함 제품을 감지하는 데 사용할 수 있습니다.
▲ 그림 3: WV 테스트 및 피크율 파형
파형 판정 모드
- 구역 크기: 이 기능은 샘플링된 파형의 총 구역 크기와 DUT의 테스트 파형을 비교합니다. 구역 크기는 코일의 절연에 의해 영향을 받습니다. 코일의 절연 상태가 좋지 않으면 파형이 빠르게 감쇠하여 기준보다 구역 크기가 작아집니다.
- 차등 구역: 이 기능은 점 대 점 비교를 통해 샘플 파형과 DUT에서 테스트 파형 사이에 생성된 차등 구역을 계산합니다. 차등 구역 테스트의 결과는 표본과 DUT 사이의 인덕턴스 차이와 관련이 있습니다. 인덕턴스의 차이로 인해 진동 주파수가 달라지고 샘플 파형과 테스트 파형 사이에 차등 구역이 생성됩니다. 인덕턴스의 차이가 클수록 생성된 차등 구역은 커집니다.
- 플러터 감지: 이 기능은 첫 번째 파생 모델을 사용하여 파형의 기울기 합계를 나타내는 플러터 값을 계산합니다. 이 값은 DUT의 플러터 값과 샘플의 플러터 값을 비교하여 DUT에서 방전이 발생했는지 여부를 확인합니다. 테스트 중에 방전이 된 경우 DUT의 플러터 값이 샘플의 값보다 큽니다.
- 라플라시안 값: 이 기능은 두 번째 파생 모델을 사용하여 파형의 변화하는 기울기 또는 곡률/오목성을 나타내는 라플라시안 값을 계산합니다. 값이 양수이면 곡선이 위로 오목하게 됩니다. 값이 음수이면 곡선이 아래로 오목하게 됩니다. 그런 다음 DUT의 라플라시안 값과 샘플의 라플라시안 값을 비교합니다. 이 값은 전기 방전 또는 전극 용접 불량으로 인한 파형의 급격한 변화를 효과적으로 감지할 수 있습니다.
 ▲ 그림 4: 구역 크기 |
 ▲ 그림 5: 차등 구역 |
 ▲ 그림 6: 방전 파형의 플러터 및 라플라시안 |
- 피크율: BDV 테스트 모드에서 19301A는 DUT에서 공진 파형의 1차 및 2차 진폭을 사용하여 두 번째 피크 값에 대한 첫 번째 피크 값의 피크율을 계산합니다. 또한 허용 범위 내에서 테스트 전압을 증가시켜 DUT가 과도하게 열화되었는지 여부를 판단합니다. 또한 DUT의 열화 전압/파괴 전압을 분석하는 데도 사용할 수 있습니다.
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 ▲ 그림 7: 피크율 |
- Δ피크 /Δ피크율: IWT 테스트 모드에서 19301A는 Δ피크 또는 Δ피크율을 계산하기 위해 DUT와 샘플 공진 파형의 피크율을 비교합니다. DUT에서 샘플까지의 피크율이 같으면 Δ피크 또는 Δ피크율이 0%가 됩니다. Δ피크는 DUT와 샘플 간의 피크율 차이입니다. Δ피크율은 DUT와 샘플 간의 피크율의 차이를 샘플의 감쇠율로 나눈 값입니다. 작업자는 Δ피크 또는 Δ피크율의 상한과 하한을 사용하여 샘플과 유의미한 차이가 있는 불량품을 선별하기 위한 허용 범위를 설정할 수 있습니다.
- Δ공진 구역: IWT 테스트 모드에서 스위치를 연 후(SW1 OFF) 19301A는 구역 크기 기능과 마찬가지로 DUT의 공진 파형의 총 구역을 샘플과 비교합니다. 공진 구역의 크기는 코일의 절연과 관련이 있습니다. 코일의 절연 상태가 좋지 않으면 파형이 빠르게 감쇠하여 공진 구역이 샘플인 잘 절연된 코일보다 작아집니다.
▲ 그림 8: 공진 구역
낮은 인덕턴스 임펄스 테스트 기술
Chroma 19301A는 낮은 인덕턴스 운드 컴포넌트를 테스트하기 위해 특별히 개발되었습니다. 최소 인덕턴스가 0.1uH인 운드 컴포넌트에 레이어 단락 테스트를 적용할 수 있습니다. 낮은 인덕턴스 DUT에 대한 테스트는 일반적인 인덕턴스 제품과 다릅니다. 낮은 인덕턴스 때문에 DUT는 테스트 회로 배선에서 발생하는 등가 인덕턴스에 쉽게 영향을 받아 테스트 전압이 테스트 회로에 분산되어 실제 DUT의 테스트 전압이 설정된 전압보다 훨씬 낮습니다. 또한 낮은 인덕턴스를 가진 파워 초크의 작동 전압이 낮기 때문에 일반적으로 임펄스 테스트 전압은 일반적인 인덕턴스 제품보다 낮습니다.
저전압 범위
스마트폰 내부의 파워 초크 등 인덕턴스 제품이 낮은 작동 전압과 부피가 작아 테스트 전압은 상대적으로 낮습니다. 따라서 낮은 인덕턴스 제품을 테스트하기 위한 임펄스 테스트 장비는 파형을 분석하기 위해 낮은 전압 범위를 가져야 합니다. Chroma 19301A는 25V, 50V, 100V, 200V, 400V, 800V, 1000V 의 7가지 전압 범위를 지원합니다. 0.06V의 최저 전압 분해능과 10V의 최소 테스트 전압은 파형 식별 기능을 향상시킵니다.
 ▲ 그림 9: Chroma 19301A 임펄스 와인딩 테스터 |
 ▲ 그림 10: 일반 임펄스 테스터 |
4단자 측정
일반 2와이어 단락 테스트 장비의 전압계/센서는 전압 측정을 위한 전류 루프 내부에 있으므로 측정된 전압과 DUT의 실제 전압 간에 큰 차이가 발생합니다. Chroma 19301A는 4단자 측정이라고도 하는 이중 동축 4와이어 감지를 사용하여 전압 정확도를 크게 향상시켜 보다 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있습니다.
▲ 그림 11: 4단자 측정 다이어그램
접촉 확인(특허: I516773)
Chroma 19301A는 19301A가 고전압 출력을 발생시켜 고정장치 또는 프로브에 아크를 발생시키고 DUT에 손상을 주는 접촉 불량 또는 단선을 방지하기 위해 테스트 전에 고정장치 또는 프로브의 사용 수명을 연장할 수 있는 접촉 체크를 수행합니다.
전압 보상(특허: I516773)
일반적으로 변압기와 같은 높은 인덕턴스 운드 컴포넌트에 대한 테스트에서 배선의 등가 인덕턴스 효과는 상대적으로 작습니다. 그러나 낮은 인덕턴스(0.2uH 등)의 운드 컴포넌트를 테스트할 때 DUT의 실제 테스트 전압은 배선의 등가 인덕턴스에 의해 쉽게 영향을 받을 수 있습니다. 배선의 영향을 줄이는 것은 특히 자동화 테스트에서 중요한 설계 문제입니다. 배선의 임피던스가 너무 크면 테스트 전압이 와이어에 분산되어 DUT의 실제 테스트 전압이 설정된 전압보다 훨씬 낮아지고 불량 제품 검사가 비효율적이게 됩니다.
또한 운드 컴포넌트에 대해 지정된 인덕턴스의 허용 오차는 ±30%일 수 있습니다. 따라서 DUT의 차동 인덕턴스에 의해 발생하는 실제 테스트 전압의 차이는 낮은 인덕턴스 운드 컴포넌트 테스트에서 더욱 뚜렷하게 나타납니다. 이로 인해 구역 크기 기능이 유효하지 않거나 테스트 전압이 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다. Chroma 19301A는 차동 인덕턴스에 대한 전압 보정 기능을 지원함으로써 위의 문제를 해결하고 차동 인덕턴스에 의한 실제 테스트 전압의 차이를 줄여 오판의 가능성을 줄입니다.
일반적으로 인덕턴스(Lx)가 있는 DUT는 출력 전압(V)을 나누는 테스트 회로 배선의 등가 인덕턴스(Li & Lw)와 직렬로 연결됩니다. DUT의 전압(Vx)이 출력 전압(V)보다 작습니다. DUT의 전압(Vx)을 계산하는 등가 공식이 오른쪽에 표시됩니다.
 ▲ 그림 12: 전압 보정을 위한 등가 회로 |
 ▲ 그림 13: 보정 전압 미사용시 |
 ▲ 그림 14: 보정 전압 사용시 |
응용 분야
높은 & 낮은 인덕턴스 제품 테스트
19301A는 낮은 인덕턴스 제품 테스트 기술뿐만 아니라 하이 인덕턴스 제품 테스트도 포함합니다. 인덕턴스 값이 0.1uH~100uH인 제품을 테스트할 수 있으며 샘플이 인덕턴스에 대해 측정되면 19301A는 샘플 및 테스트의 측정에 따라 자동으로 적절한 범위로 전환됩니다. 그런 다음 이 파형 샘플은 DUT와 비교하여 DUT에 적절한 파형이 있는지 확인하는 데 사용됩니다. 이것은 운영자에게 매우 편리한 기능입니다. 하이 인덕턴스 및 로우 인덕턴스 테스트 기술을 싱글 레이어 단락 테스터에 결합하면 생산 라인의 전환 시간이 단축될 뿐만 아니라 공장의 설비/장비 비용도 절감됩니다.
B.D.V - 파괴 전압
19301A에는 파괴 전압 분석이 내장되어 있습니다. 각 단계 사이의 시작 전압, 종료 전압 및 백분율은 파괴 전압(BDV) 테스트 모드에서 설정할 수 있습니다. 테스트 전압은 각 단계에서 증가하지만 구역 크기, 라플라시안 및 피크율 기능을 사용하여 테스트 코일의 내전압을 찾기 위해 각 기능의 결과가 지정된 한계를 초과하는지 여부를 판단할 수 있습니다. 또한 열화 감지 기능을 사용하여 열화 전압(DTR.V)을 찾을 수도 있습니다. R&D 엔지니어는 제품을 분석 및 연구할 수 있으며, BDV 테스트 모드에서 이러한 기능을 사용하여 코일 설계의 단점을 개선할 수 있습니다.
열화점 분석
BDV 테스트 모드에서 19301A는 피크율의 변화를 활용하여 DUT가 열화되기 시작하는지 여부를 감지합니다. DUT가 열화되기 시작하면 피크율이 감소합니다. 피크율의 연속 감쇠 시간은 3~5회까지 설정할 수 있으며 DUT의 열화 전압(DTR.V)을 검출하는 데 사용할 수 있습니다.
일시중지
BDV 테스트 모드에서는 작업자가 일시 중지 기능을 활성화할 수 있습니다. 이 기능은 [START] 키를 누를 때마다 19301A가 한 번에 한 단계씩 테스트를 수행하도록 합니다. 각 테스트 단계가 완료된 후 [START] 키를 다시 눌러 다음 단계를 시작할 때까지 테스트가 일시 중지됩니다. 이 기능은 각 단계 간에 다른 분석 또는 테스트를 위해 DUT를 이동해야 할 때 사용할 수 있으며, 다음 단계에서 BDV 검사를 계속하기 위해 반환됩니다.
▲ 그림 16: 일시중지 기능 및 스크린샷
스크린샷
이 기능을 사용하면 단축키를 눌러 현재 화면 디스플레이를 캡처할 수 있습니다. 캡처 된 화면은 19301A에 연결된 USB 저장소에 저장됩니다.
데이터 내보내기
이 기능은 현재 테스트 결과를 내보내고 19301A에 연결된 USB 저장소에 저장합니다. 이를 통해 작업자는 각 테스트 결과의 데이터를 분석할 수 있습니다. 데이터 파일의 형식은 CSV(쉼표로 구분된 값)입니다.
고속 자동 테스트 애플리케이션
낮은 인덕턴스 제품은 스마트폰, 태블릿 PC 등에 사용되기 때문에 인덕터의 크기가 더 작고 얇고 가벼운 경향이 있습니다. 이러한 인덕터 생산에는 생산 속도가 빠른 완전 자동화 테스트 및 패킹 기계가 사용됩니다. 따라서 빠른 생산 속도를 만족시키기 위해서는 고속 테스트 장비가 필요합니다. Chroma 19301A는 고속 테스트를 제공하고 이중 동축 4와이어 감지(4단자 측정)를 사용하여 배선 길이의 영향을 줄입니다. 이 기능은 고객에게 더 큰 이점을 제공하기 위해 자동화된 레이어 테스트 기계와 완벽하게 연동할 수 있습니다. 고속 테스트의 가장 짧은 시간이 18ms로 개선되어 자동화 생산량 역시 상당히 높일 수 있습니다.
SMA 파워 초크 테스트 고정 부
낮은 인덕턴스 파워 초크의 크기는 매우 작습니다. Chroma는 4단자 측정 고정 부(특허)를 개발하여, SMD 파워 초크에 대해 인덕턴스 차이에 의한 전압 보상에 대해 작업할 수 있으며, 이를 통해 R&D 엔지니어, 제품 개발자 및 QA 직원의 테스트 효율을 향상시켰습니다.
▲ 그림 17: SMD 파워 초크 테스트 고정 부(A193001)
