羅德與施瓦茨推出了R&S NGU系列源測量單元 (SMU)。羅德與施瓦茨推出兩款新型 SMU，R&S NGU201 和 R&S NGU401，通過提供能夠同時產(chǎn)生電流和電壓并進行測量的產(chǎn)品，進入了一個新市場。這是一類可以在良好控制的模式下同時提供電壓或電流并測量被測設(shè)備上電壓和電流值的對應(yīng)關(guān)系的儀器。二象限 R&S NGU201 的目標(biāo)是無線設(shè)備的電池測試，而四象限 R&S NGU401 可以切換到負電壓并支持更寬的電壓范圍。

在接受《電力電子新聞》采訪時，羅德與施瓦茨電源產(chǎn)品、儀表、信號源和音頻分析儀的產(chǎn)品管理和規(guī)劃總監(jiān) Philipp Weigell 重點介紹了新產(chǎn)品系列，以處理電池應(yīng)用中典型的可變負載條件。新的 R&S NGU 產(chǎn)品具有控制反饋，可提供小于 30 μs 的恢復(fù)時間和最小的過沖?！八晕覀儗⑦M入源測量單位市場，我們估計這個市場大約有十億分之一，”魏格爾說。

源測量單位

SMU 是一種在同一引腳或連接器上結(jié)合信號生成功能和測量功能的儀器。它可以產(chǎn)生電壓或電流并同時測量它們，有效地包含電源或波形發(fā)生器、數(shù)字萬用表、電流源和電子負載的能力。

SMU 儀器在測試系統(tǒng)中用于測量電壓和電流。它們能夠快速測量作為可變電壓（或電流）函數(shù)的電流（或電壓），同時具有圖形界面和多種計算選項以及 GPIB、以太網(wǎng)和 USB 等系統(tǒng)總線。

圖 1：R&S NGU401 的接口（來源：羅德與施瓦茨）。R&S NGU201 具有一個額外的可選數(shù)字電壓表，而不是調(diào)制輸入。

SMU 能夠表征許多半導(dǎo)體，特別是準(zhǔn)確測量光伏電池或 LED 二極管的 IV 參數(shù)和特性，包括短路電流、開路電壓和最大功率點。半導(dǎo)體表征是需要納安或微安級電流靈敏度的應(yīng)用示例。此外，對更高精度、高速、遠程電壓傳感和四象限測量的需求可能使傳統(tǒng)的可編程電源不足。

SMU 儀器是一種精密源元件，可提供小于 1 mV 的測量分辨率。它們在 IV 平面上具有四象限輸出，這意味著它們可以提供正電壓和電流（象限 1）、負電壓和正電流（象限 2）、負電壓和負電流（象限 3）或正電壓和負電流（象限 4）。

新解決方案

現(xiàn)代電路在不同的操作狀態(tài)下需要不同級別的電壓和/或電流。例如，模擬嵌入式系統(tǒng)的啟動順序需要特定的電壓和電流配置文件。輪廓分析對于優(yōu)化電流消耗至關(guān)重要。

R&S NGU SMU 包括六個電流范圍，從具有 100-pA 分辨率的 10 μA 到具有 10-μA 分辨率的 10 A。對于所有量程，均實現(xiàn)了低至 0.025% 的精度。電壓在 20V 范圍內(nèi)以 10 μV 的分辨率測量，在 6-V 范圍內(nèi)以 1 μV 的分辨率測量。R&S NGU 具有可變電容模式，可以在 1 μF 到 470 μF 的范圍內(nèi)逐步調(diào)整，補償電容，以便顯示電流，就像直接在被測設(shè)備上測量一樣。支持高達 20 V、8 A 和 60 W 的設(shè)備。

圖 2：R&S NGU401（來源：羅德與施瓦茨）

圖 3：帶電池的電池組示意圖示例（來源：羅德與施瓦茨）

四象限 R&S NGU401 適用于半導(dǎo)體測試。它提供 –20 V 至 20 V 范圍內(nèi)的測量。它包括快速電流調(diào)節(jié)模式，以避免損壞 LED 等敏感設(shè)備。專用輸出使儀器成為模擬毛刺的交流電源。

兩象限 R&S NGU201 針對一系列物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池性能分析進行了優(yōu)化。設(shè)計人員可以使用它來模擬真實世界的電池特性。該儀器的最大電流為 8 A，還支持快速充電應(yīng)用。

魏格爾強調(diào)了模擬和測試可充電電池對于在便攜式設(shè)備中提供更好的性能至關(guān)重要。過度充電和劇烈放電會縮短電池壽命，并可能導(dǎo)致過熱等熱問題。“許多電池是通過將許多電池并聯(lián)而成的，”魏格爾說?！霸谶@些情況下，控制充電狀態(tài)至關(guān)重要；不同的值會限制電池的整體容量。因此，測試監(jiān)測和控制電池狀態(tài)的電池管理系統(tǒng)至關(guān)重要。測試必須模擬運行期間可能發(fā)生的所有條件。要定義電池模型，可以在預(yù)定義表中輸入電池數(shù)據(jù)。R&S NGU 電源模擬了電池的真實輸出性能?！?/p>

采集速率高達每秒 500 ksamples，每 2 μs 可獲得一次電壓和電流結(jié)果。R&S NGU 使用電流反饋放大器技術(shù)來提供高精度，如圖 4 所示。

圖 4：精度和動態(tài)范圍（來源：羅德與施瓦茨）

電池壽命是一個制勝因素，可以為便攜式設(shè)備提供較長的使用壽命。高動態(tài)范圍（nA 至 A）、時間分辨率（狀態(tài)切換）和模擬不同電池是典型儀器必須具備的主要特性。

“典型的電源會調(diào)節(jié)電壓，所以如果你調(diào)節(jié)電壓，電流會上升并可能損壞你的 LED，”Weigell 說?！八员举|(zhì)上，您需要的是在電流優(yōu)先模式下調(diào)節(jié)電流的電源。這也是您在 SMU 中也會發(fā)現(xiàn)的東西?！?/p>

近年來，對更節(jié)能、更環(huán)保的產(chǎn)品的需求不斷增長，有助于振興功率半導(dǎo)體行業(yè)。SMU 能夠?qū)υS多半導(dǎo)體進行表征，并將在汽車和移動市場中找到一席之地，用于電池的表征，這變得越來越重要。



審核編輯：劉清