最新安捷伦直流分析仪N6705B在电压瞬变测试和低功耗分析中的应用PPT课件.ppt

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1、安捷伦直流分析仪安捷伦直流分析仪N6705B在电压瞬变测试和低功耗分在电压瞬变测试和低功耗分析中的应用析中的应用N6700 Low-Profile MPS MainframeIntro:Jan 2004N6700 DC Power Modules(22 models)新平台：新平台：N6700模模块化化电源系源系统AwardWinningFlagshipFamilySince2004N6705 DC Power Analyzer MainframeIntro:May 2007“After you start using it,you cant work without it anymore.”

2、-Wireless platform/semiconductor developerMay 2010The small size and modularity of the N6700 are just what we need.“-Defense contractor developing radio systems“Makes a perfect power measurement system for FB-DIMM modules”-Major semiconductor device manufacturer我们必须时刻面对母线上充斥的噪声我们必须时刻面对母线上充斥的噪声母线上充满噪

3、声影响，任何负载变化都会相应的引发输出电压波动，为了保证电子产品在各种供电环境下的正常运行，有必要在实验室环境中仿真各种电压噪声、波动影响，对机载产品进行预兼容测试可以输出任意波形的可以输出任意波形的N6705A直流电源直流电源分析分析仪仪单台仪器中整合多种测试仪器的功能单台仪器中整合多种测试仪器的功能1至至4路高性能电源输出路高性能电源输出数字电压表和电流表数字电压表和电流表带功率输出的任意波形发生器带功率输出的任意波形发生器示波器示波器数据采集数据采集所有的测量和功能都能通过前所有的测量和功能都能通过前面板实现面板实现使用使用N6705B进行电压瞬变测试进行电压瞬变测试安捷伦N6705B直

4、流分析仪可以直接编辑产生电压、电流任意波形，用以仿真车载电源的各种电压瞬变现象：单台仪表完成电压瞬变测试，并可以直观的观察电压，电流变化波形前面板简单操作就可以改变测试参数，更适合研发工程师使用使用使用N6705B进行电压瞬变测试进行电压瞬变测试复杂波形可以通过描点方式产生：对于一些复杂的电压瞬变波形，可以通过描点的方法逐点设置电压值和持续时间，以得到所需的电压变化Good for basic test,but these profiles can not reflect real voltage transient捕捉真实波形进行电压瞬变测试捕捉真实波形进行电压瞬变测试RealEnviron

5、mentScope使用示波器捕捉真是使用示波器捕捉真是使用示波器捕捉真是使用示波器捕捉真是电压电压电压电压顺顺顺顺便波形便波形便波形便波形真真真真时电压时电压时电压时电压波形波形波形波形实际车载电源系统的输出往往是复杂的电压波形，如发电机启动瞬间电池供电向发电机供电切换过程的真实电压跌落波形，如上图所示。普通电源通过编程很难实现精确的供电特性仿真真实故障波形捕捉及回放真实故障波形捕捉及回放使用示波器捕捉使用示波器捕捉使用示波器捕捉使用示波器捕捉实实实实际电压际电压际电压际电压瞬瞬瞬瞬变变变变波形波形波形波形实际实际实际实际波形波形波形波形Scope捕捉到的波形经过简单抽取，原始数据可以直接导入

6、电源，通过电源复现出刚才的特殊电压波形优点：基于示波器和N6705B，方便波形故障的捕获和回放，便于调试和进行故障分析议程议程1.N6705B在电压瞬变测试中的应用2.N6781/82A源表模块在低功耗分析中的应用3.N6781/82A作为电子负载在电源芯片测试中的应用4.安捷伦太阳能测试方案1516无线通信终端的动态电流无线通信终端的动态电流动态电流：无线终端系统、器件、子系统等在工作过程中变化的电流动态电流：无线终端系统、器件、子系统等在工作过程中变化的电流在射频功率放大器在发射脉冲时瞬间的大电流为了更有效利用电池能量，电路在休眠、唤醒、待机、通信过程中的电流有很大的变化动态频率调节动态电

7、压调节硬件(FPGAs)的重新配置 软件无线电自识别无线电台17N6705B 的特殊功能优势优势:大动态范围电流的测试能力 高分辨率和高精度 精确的小电流测量能力 不会给电路带来额外的阻抗 一体化的测试方案，简便易用 高性能直流电源必须具备的能力:高速响应、快速上升、下降、高测量精度和分辨率、用于电流、电压高速测量的数字化仪，以及小电流测量能力 N6705B+N6781/82ASMU源表模块源表模块N6705B 新主机，支持更高精度的模块N6781A 耗电特性分析模块(BDA)SMUN6782A 功能测试模块 SMU新版软件新版软件控制可分析软件(14585A)特性特性输出范围：20W:20V

8、,1A or 6V,3A;输出精度:100 V,2 A多测量量程;10秒测量时间内nA级的精度2象限工作模式，用于电源和电子负载带负载时，任意波形输出可高达100 kHz 优异的瞬态响应特性，可以用于GSM手机的测试 内置 200kSa/s 数字化仪辅助的 DVM 输入和可编程的输出内阻 N6781A,N6782A高精度源表模块高精度源表模块AddressEmergingNeeds电压源电压源电流源电流源电子负载电子负载“Glitch free”sourcing and measurement提供多个电流测试量程应对电流脉冲时良好的电压稳定性提供多种补偿模式，稳定各种容性(up to 150u

9、F)负载的供电For Battery Drain(N6781A):模拟电池内阻:-40m to+1额外的电压测试端口用于电池耗尽测试测量功能测量功能内置采样率 200,000 samples/second+20V+1A+3A-3A+6V+6V-1AN6781Afor Battery Drain Analysis$5,300$4,230N6782AforFunctional TestSourceLoad多功能合一无缝电流量程切换功能无缝电流量程切换功能全新安捷伦专利技术 电流测量从未如此简单在一次测量中连续、完整、精确的观察电流波形：在一次测量中连续、完整、精确的观察电流波形：从从nAnA级到安

10、培级级到安培级可以自动切换量程，无数据丢失，无毛刺现象 200 kHz,18-bit 数据采样配合无缝量程切换功能，实际测量动态范围相当于28-bits AD采样Seamless OffSeamless OnYesterdayTodaySeamlessCurrentMeasurementAll new,Agilent-exclusive feature never been done before过去没有自动量程切换功能时，由于量化误差导致大量程下无法准确测量小信号，待测信号完全被噪声淹没无缝量程切换功能打开后，小电流部分的细节可以清晰观察并准确测量285uA85uARangeMeasurem

11、entAccuracy3 A(0.03%+200 A)TRANSMITMODE100 mA(0.025%+7 A)STANDBYMODE1 mA(0.025%+80 nA)SLEEPMODE10 A(0.025%+8 nA)FIXEDRANGESeamless Range ChangesAmperes=Seamless range change无缝隙的电流量程切换无缝隙的电流量程切换200kHz,18-bit数字化仪，达到数字化仪，达到28bit的测量范围的测量范围多种输出电压补偿模式，帮助稳定输出电压多种输出电压补偿模式，帮助稳定输出电压0-150uF补偿0-1uF补偿7-150uF补偿，电

12、压稳定效果最好对同一负载，不同补偿模式下的输出效果：低至低至nA级的电流测试精度，配合无缝量程切换功能，完级的电流测试精度，配合无缝量程切换功能，完成从芯片到整机的耗电测试成从芯片到整机的耗电测试PA耗电分析测试手机整机耗电分析测试瞬间电流脉冲捕捉和长时间电流记录分析功能：1.瞬间电流脉冲捕捉，采样率最高200KHz，256K点存储深度2.长时间数据记录模式下，采样率最高50KHz，主机提供256M点存储深度，U盘可扩展至512M低至低至nA级的电流测试精度，配合无缝量程切换功能，完级的电流测试精度，配合无缝量程切换功能，完成从芯片到整机的耗电测试成从芯片到整机的耗电测试瞬间电流捕捉模式，可以

13、调用marker直接进行电流测量，操作如同示波器一样简单直观长时间数据记录模式，原始数据可以导出成CSV文件，回传到电脑端进行后续分析议程议程1.N6705B在电压瞬变测试中的应用2.N6781/82A源表模块在低功耗分析中的应用3.N6781/82A作为电子负载在电源芯片测试中的应用4.安捷伦太阳能测试方案26+20V+1A+3A-3A+6V+6V-1A作为电子负载使用：作为电子负载使用：测试您电源芯片测试您电源芯片(PMU,PMIC,LDO等等)的各项指标：的各项指标：完整的两象限工作状态，可以作为电子负载使用100 kHz任意波形带宽，可以生成所需要的任意波形电压、电流波形、脉冲、噪声等

14、信号200KHz采样率，作为电子负载，直接观察输入电压、电流波形低电压状态下工作正常，无导通电压要求第二象限：完整的电子负载工作区作为电子负载使用：作为电子负载使用：测试您电源芯片测试您电源芯片(PMU,PMIC,LDO等等)的各项指标：的各项指标：产生脉宽、幅度可控的电流脉冲测试输出稳定度(Transient Response)N6781/82A可以产生微秒级变化的电流脉冲，用以仿真实际负载的动态变化，来测试您的电源芯片输出稳定程度定义您所需要的电流脉冲波形，加载在被测试的电源芯片上作为电子负载使用：作为电子负载使用：测试您电源芯片测试您电源芯片(PMU,PMIC,LDO等等)的各项指标：的

15、各项指标：负载稳定时，可以通过内部数采（最高200KHz采样率）测量芯片输出的电压纹波噪声指标：图中可以看到，在1.8V输出时，采集到的电压纹波峰峰值为6.1mV设置N6781A工作在恒流电子负载模式下作为电子负载使用：作为电子负载使用：测试您电源芯片测试您电源芯片(PMU,PMIC,LDO等等)的各项指标：的各项指标：内置侧量功能，同时对输入的电压电流信号进行测量观察内置200KHz数采直接采集输入端电压电流波形，并测量电压电流峰峰值，最大最小值，测量精度最高可到uV或nA级别放大或展宽波形可以得到更多细节，并对波形进行测量由于负载模块生成的电流脉冲造成的电源芯片输出电压波动作为电子负载使用

16、：作为电子负载使用：测试您电源芯片测试您电源芯片(PMU,PMIC,LDO等等)的各项指标：的各项指标：N6781/82A作为电子负载，不存在低电压工作限制常见电子负载通常有工作电压要求，低于3V时，吸收电流能力下降，导致低电压测试时，非常不便，普通电子负载在低电压条件下，吸收电流能力下降，作为低电压芯片测试非常不便，有时需要串联额外电源用以台高输入电压电压作为电子负载使用：作为电子负载使用：测试您电源芯片测试您电源芯片(PMU,PMIC,LDO等等)的各项指标：的各项指标：可以直接工作在低电压下(3V以下)，吸收电流并测试低电压供电芯片的输出能力Import tabular data fro

17、m ClipboardExport data to ExcelExport data to Clipboard as a Bitmap or tabular dataExport data to file:Tabbed/CSV/XML text filesData Reduction andSample Rate ConversionRecordPlaybackRun the Arbitrary waveform14585A控制分析软件进行捕捉和回放控制分析软件进行捕捉和回放BeforeAfterCapture data with N6705 scope or data logger Capt

18、ure from a different instrument:NI TDM,LabVIEW Binary,Tektronix Binary,Agilent Scope BinaryImport from file:XML,Text-CSV,MATLAB,Audio 议程议程1.N6705B在电压瞬变测试中的应用2.N6781/82A源表模块在低功耗分析中的应用3.N6781/82A作为电子负载在电源芯片测试中的应用4.安捷伦太阳能测试方案34航空应用与民用太阳能1.航天器的太阳能帆板供电2.太阳能发电站为电网供电3.民用太阳能太阳能发电系统的结构太阳能发电系统的结构ExampleTopolo

19、gyTerrestrialGridConnected居住或商用电网电力网Power MeterMPPT光伏电池组件DC/DC转换器蓄电池DC/AC转换器AVAlso used in non-grid connected applications where ac power is needed but grid connection is not an option.Includes items such as remote microwave towers and base stations,etc.最大功率峰值跟踪 SolarArrayBusVoltageBatteryShuntSwitc

20、hGNDControl&Monitor5V24V12VSatellitePayloadandsub-systemBatteryDC/DCRegulator地面供电测试系统的典型方案：太阳能帆板供电仿真E435X,E436X 太阳能仿真电源 二次电源供电仿真N6705A直流源/分析仪负载仿真N3300多路直流电子负载航空器地面供电测试系统结构航空器地面供电测试系统结构37光伏电池组件的测试光伏电池组件的测试光伏电池组件通常由多个单元串联或并联连接而成，有多种输出电压/电流组合，但输出功率通常在50 300 W左右.对电池模块的测试与对电池单元的测试类似，主要包括模块的开路电压，短路电流，最大功率

21、点和I-V特性曲线，以及温度对输出特性的影响。测试仪器：电子负载：用于控制工作点在I-V曲线上的位置，电子负载可以工作在恒压或恒流状态下，精确控制光伏组件的输出工作点多路数据采集设备：采用扫描方式，精确采集光伏电池输出的电压、电流、环境温度等参数，并记录数据用于组件的后续特性分析对光伏电池模块的测试对光伏电池模块的测试1.使用IEC标准光源，通常1000w/2.电子负载通常需要5V/10A150V/15A输入量程3.转换效率一般在10%40%（依据不同材料）安捷伦电子负载和数据采集设备安捷伦电子负载和数据采集设备电子负载电子负载N3300A 灵活的模块化模块化结构，可以处理各种功率的光伏电池模

22、块:最大功率 1,800W，单个负载模块功率从150600W 负载模块可以同时进行输入电压、电流、功率测量 内置出发功能和高速数据采集功能，可以用于闪光灯光照测试时的电压、电流波形快速捕捉数据采集数据采集34970/80A 内置6-1/2位数字万用表，可以直接进行电压、电流、电阻、温度等11种测量，配合不同插卡可以进行多通道数据扫描和采集 可以直接使用热电偶，热敏电阻或铂电阻进行温度测量 34970A作为紧凑的低成本数采解决方案，最多可以进行60通道数据扫描。34980A带有LXI,USB和GPIB接口，最多可以进行560通道双线数据扫描，是多通道数据采集的最佳选择I-V特性曲线测试结果：特性

23、曲线测试结果：设置电子负载在恒压（设置电子负载在恒压（CC）模）模式下，改变环境温度并测试式下，改变环境温度并测试I-V曲线，例子中开路电压曲线，例子中开路电压Voc100V,短路电流短路电流Isc1.6A设置电子负载在恒压（设置电子负载在恒压（CC）模）模式，测试不同光照条件下的式，测试不同光照条件下的I-V曲线曲线太阳能电池单元太阳能电池单元模块测试方案模块测试方案Page 42February 2009系统配置：N6705A+N6754A(直流源分析仪)N3300A+N3305A(电子负载)34970A+34901A(多路数据采集)82357B+GPIB cables(GPIB控制器)S

24、oftwareTest FunctionsDark IVPhotoVoltaic IVMPPT reliability设计验证设计验证DC-DC转换器峰值功率跟踪电路转换器峰值功率跟踪电路ExampleTopologyTerrestrialGridConnectedResidential or Commercial Internal wiringPower GridPower MeterMPPT太阳能电池模块DC/DCConverterBatteryOptionalDC/ACSwitchingInverterAVAlso used in non-grid connected applicati

25、ons where ac power is needed but grid connection is not an option.Includes items such as remote microwave towers and base stations,etc.最大功率峰值跟踪 Example Peak Power Tracking Range设计验证DC-DC转换器峰值功率跟踪电路 MPPT 最大峰值功率跟踪MPPT 持续、动态的查找太阳能电池模块输出I-V曲线上的最大功率点MPPT 电路与 DC-DC 转换器结合，使得太阳能电池模块输出功率与负载所需功率之间达到最佳匹配MPPT电路

26、内置智能算法，可以根据温度，光照强度和负载变化，动态的控制光伏模块工作在最大输出功率点上新一代太阳能方阵模拟器新一代太阳能方阵模拟器E4360A 主机E4361A 65V,8.5A,510WModuleE4362A 130V,5A,600WModuleE4361/62A 电源模块E4350/51A 上一代太阳能方阵模拟器太阳能方阵仿真电源太阳能方阵仿真电源三种工作模式：Fix Mode:普通电源模式Table Mode:列表模式通过一些列电压电流点，描述I-V输出特性曲线，并通过电源复现太阳能方阵输出特性SASMode:方阵模式通过提供4个参数点（开路电压点Voc，短路电流点Isc，最大功率点

27、电压Vmp，最大功率点电流Imp），根据函数模拟输出I-V曲线列表模式下可以产生更加真实复杂的输出特性曲线根据Voc,Isc,Vmp,Imp计算 I-V 曲线使用使用E4360A太阳能仿真电源对太阳能仿真电源对DC-DCconverter电路电路的测试的测试1.开发和验证换器电路和开发和验证换器电路和MPPT电路以及内部算法电路以及内部算法2.测量和验证转换器效率测量和验证转换器效率3.验证光伏电池板输出电压分别为上下极限值时，转换器可以向电网提供的电压值以及对电网验证光伏电池板输出电压分别为上下极限值时，转换器可以向电网提供的电压值以及对电网的影响的影响4.进行质量验证测试进行质量验证测试确保转换器在真实环境下能够正常工作确保转换器在真实环境下能够正常工作5.加速寿命验证测试，在几周内完成相当于几年使用频率的寿命测试加速寿命验证测试，在几周内完成相当于几年使用频率的寿命测试6.进行标准测试进行标准测试MPPTDC/DCConverterAV最大功率峰值跟踪 总结：安捷伦太阳能光伏发电系统提供了测试方案原材料的I-V特性测试：二极管特性，高精度电源测量光照条件下的I-V特性测试：使用电子负载和多路数采MPPT和逆变器电路的测试：由于光伏板输出I-V曲线的特殊性，需要使用太阳能方阵模拟器仿真输出特性进行测试结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！49