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固纬:多档位+可编程电源供应器,模拟电池吃载行为

时间:2016-11-14 11:32来源:Compotech 作者:任苙萍 点击:
作为台湾少数扬名海外的自有量测品牌厂商,固纬电子在电源量测上亦下足功夫。研发部副理曾元佑分析,据他们营运四十年以来的经验,电池系统瑕疵多是出在机构设计或电池液的隔离膜出了问题、导致系统的正、负极短路,而这问题无法透过仪器检测,仅能透过厂商的制造技术改善。通常,设计良好的电池管理系统 (BMS) 加上预先测试各种合理的吃载行为,可大幅降低意外发生机率;电池保护芯片的质量尤其重要。例如,电池瞬间消耗太多电流时,须透过 MOSFET 自动切断供电,防止电池过度放电而被烧毁。
 
欲确认保护机制是否能发挥作用?MOSFET 是否能在各种温度下能正常开关?须以电子负载搭配温度控制箱做电池吃载模拟测试。此外,他也认同电磁干扰 (EMI) 会干扰电池保护芯片进而影响电源系统。曾元佑透露,有些做电池组 (Battery Pack) 的厂商想投机取巧、直接复制他厂电路供自己使用,结果因为天线摆放位置不对,在某些条件下电池竟无法运作。他进一步指出,利用储能系统 (ESS) 驱动的电动车最易受到 EMI 遮蔽,频繁充、放电会让并联电池组的内阻起伏更大,故相关电子组件皆须经过 AEC-Q100 等严格规范 (profile) 测试。
 

照片人物:固纬电子研发部副理曾元佑
 
功率大小不同,量测需求各异
曾元佑预告,固纬明年即将上市的 MDO 系列产品锁定教育与工业应用市场,将示波器、函数讯号产生器、多功能数字电表、可编程直流电源、逻辑分析仪和协议分析仪全部整合到一台机器中,让用户更方便做工程统计和失效分析。他并分别就物联网 (IoT) 小电量、一般手持电量与大功率应用做综整:
1. 物联网装置数据传送时瞬间电流大,设法稳压是电源供应器的设计重点;不同协议的射频模块所消耗的电流不一,须以电子负载量测个别功耗;
2. 英特尔 (Intel) 提出「动态电池电力技术」(DBPT),已成电池制造商必要的电池验证范本;
3. 特殊动态吃载电流会左右电池容量,大功率设备的高速电流瞬间爬升速度要够快,但使用的仪器又不能牺牲精确度。例如,中国大陆的电动车直流充电桩规范,就明文规定精确度须达 0.5%。因此,固纬备有三款产品因应:PPH-1503D 电源供应器 (行动装置)、PCS-1000 交直流电流分流器 (充电桩量测) 和 PEL-3000 可编程直流电子负载 (动态电流验证)。
 
IoT 产品类型繁多,固纬主张用「多档位」的电源供应器,来模拟电池对高频电流的承受度与瞬时反应。PPH-1503D 的双通道 DC 电源供应器,内部高速取样电路无需额外电流探棒及示波器,即可对动态电流量测取样;分辨率因电流文件位而异:5A 大电流对应 1mV / 0.1mA,5mA 小电流则为 0.1 µA。它具备直流 45W 和 18W 双信道,每信道具备双范围输出与数字电表功能,电压响应速度快,拥有快速瞬时电压回复能力;模拟电池输出脉波电流时可快速补偿脉波电流造成的降压,能更精确仿真电池真实行为模式。
 

图1:PPH-1503D 双通道 DC 电源供应器,支持 USB、LAN、GPIB 等接口和 PC 软件远程控制,包括 NI LabVIEW Driver
数据源:固纬电子提供
 
PCS-1000 是高精度交直流电流分流器,采用精密的电阻与电路设计,可取代用分流器 (Shunts) 外加电表的量测,免去校正麻烦。可在 300 A、30 A、3 A、300 mA和 30 mA等五个范围进行电流量测,最大电压/电流测量文件位包括 DC 1000V / AC 600V / AC 300A / DC 300A;相较于坊间分流器只量测电流,它还同时量测电压,分辨率可达 6.5 位。PCS-1000 内部采用低温度系数的电子组件,即使长时间操作也不会因温度变化产生精确度误差,适用于各种电源产品,如:充电桩、电源供应器、通讯系统电源、服务器电源与电子负载等,为研究开发及质量检验测试,提供校验等级的电压及电流量测。
 

图2:PCS-1000 交直流电流分流器能同时量测电流和电压
数据源:固纬电子提供
 
PEL-3000 系列为单信道电流分辨率达 0.01mA 的可编程直流电子负载,供电池测试应用,例如:IoT装置负载仿真、电动工具机可充式电池、电池模块、车用电池系统等;单机有 175W、350W 与 1,050 W 三种规格,电流回转率 (Slew Rate,单位时间内输出电压之最大变化率) 为 16A / µs,特别适合 24 小时不断电的云端服务器、集线器、储存、网通等设备和电信通讯系统。另有鉴于 2,000 W以上的高功率电源市场迅速成长,PEL-3000 可灵活组合功率设计;经由并联 2,100 W 的多机增压器 (Booster),最高支持 9,450 W 电力,一网打尽中高功率的测试工作。
 

图3:PEL-3000 可编程直流电子负载,可仿真各种负载行为
数据源:固纬电子提供
 
产品互补、专业应用知识为后盾,精于特殊量测
固纬的欧美客户贡献超过 50% 的营收,许多重工业、大功率设备的业者皆在列;之所以能与国际大厂在海外一争长短,除了以在地服务和成本优势打响自有品牌名号,还借助并购与代理取得互补综效,丰富服务器电源和数字电源产品线。
 
曾元佑表示,得益于长期累积客户所遇到的测试挑战整合多种仪器的开发经验所造就的专业应用知识,固纬能协助用户微调参数克服量测上的多种挑战与客户建立超越买卖仪器的关系;另一方面,针对特殊量测需求,同业多须送回原厂修改,但固纬靠着在地研发资源可弹性的直接在机器上透过 FPGA 调整、不用额外付费修改软件或找第三方支持,在成本上具有优势亦是诱因。
(责任编辑:helen)
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