Tests de la tension inverse d'une batterie sur des modules électroniques dotés d'une capacité de test automatisée

Votre tâche

Les batteries des voitures doivent être déconnectées et reconnectées de manière répétée, par exemple au cours d'une maintenance ou d'une réparation. Cela implique le risque de connecter la batterie avec une polarité inversée, ce qui pourrait engendrer l'endommagement de composants et du circuit connecté. Par conséquent, dans le cadre du test de qualification, tous les circuits électroniques doivent passer un test de tension inversée. Un module électronique tel qu'une ECU ou une unité de contrôle d'éclairage doit être connecté à une tension négative pendant au moins 60 s. Après le test, le module ne doit présenter aucun endommagement du fait de la tension inversée appliquée. Le test nécessite une alimentation qui puisse fonctionner dans les quadrants I et III, afin de pouvoir alimenter le module électronique, mais également appliquer une tension et un courant négatifs. D'autre part, des critères bon / mauvais adaptés sont nécessaires pour valider le module électronique.

Une bonne approche sera de mesurer précisément la tension et le courant d'alimentation afin de déterminer si le circuit électronique est encore en bon état après que le tension négative ait été retirée. La mesure de la tension et du courant avec une précision élevée avant, pendant et après le test est une manière très simple de détecter un mauvais fonctionnement, ou un endommagement, d'un circuit électronique. Un test fonctionnel complexe du module électronique n'est pas nécessaire. D'autre part, l'application devra être capable de réaliser un test automatisé, en particulier lors de l'utilisation au sein d'environnements de production.

Solution Rohde & Schwarz

L'unité de source et de mesure R&S®NGU401 est idéale pour effectuer des tests de tension inverse conformes à la norme car elle peut fonctionner dans les quadrants I et III. Elle peut alimenter le module électronique au cours du fonctionnement normal, appliquer une tension et un courant négatifs pendant au moins 60 s, et repasser en fonctionnement normal lorsque la tension positive est de retour. La séquence de test peut être définie par exemple en utilisant le générateur arbitraire interne, ou programmée de manière externe et appliquée via le contrôle à distance.

Les tensions et courants mesurés peuvent être utilisés pour prendre en charge des critères bon / mauvais simples dans un script de test externe. La R&S®NGU401 fournit également une fonction d'enregistrement rapide avec jusqu'à 500 kéchantillons/s pour l'acquisition en tension et en courant. Le taux d'échantillonnage élevé permet d'autres analyses approfondies. La tension et le courant peuvent être tracés en fonction du temps avec de nombreux détails en utilisant des outils externes. L'instrument propose une capacité complète de contrôle à distance, permettant un test automatisé.

Application

En principe, la réalisation d'un test de tension inverse de batterie est très similaire au test de dispositifs à semi-conducteur avec le respect de leurs caractéristiques de tension inverse.

Implémentations classiques des circuits de protection de batterie inversée

Un circuit de protection dans le but d'effectuer un test de tension inverse de batterie peut être implémenté de diverses manières. Très souvent, même une simple diode est utilisée, ou une solution discrète dotée d'un MOSFET voie P, ou encore un contrôleur de diode en association avec un MOSFET voie N.

L'utilisation d'un contrôleur de diode doté d'un MOSFET voie N produira le courant inverse le plus faible. Cependant, cette solution nécessite la capacité à mesurer un courant inférieur à quelques nA dans le mode inverse.

Cas d'étude

Un test de tension inverse avec des mesures de tension et courant a été effectué sur un script Python entièrement automatisé. La capacité de test automatisé rend l'application adaptée à une utilisation en production, en plus de la prise en charge du processus de développement. Une carte d'évaluation du circuit de protection inversée basée sur un contrôleur de diode a été utilisée en association avec un convertisseur buck chargé, afin de simuler une ECU dotée d'un circuit de protection.

Mesure de tension et courant inverses

• Connectez la R&S®NGU401 au DUT comme illustré dans le schéma de configuration du test de tension inverse sur la gauche
• Mettez en place une connexion à distance, par exemple par LAN ou USB
• Réglez une valeur de courant adaptée pour la protection contre les surintensités afin de protéger le DUT
• Exécutez le script Python

Une fois le script Python terminé, une fenêtre avec la forme d'onde de la tension appliquée et le courant mesuré s'ouvrira. Les résultats révèlent que le courant est d'environ 3,6 μA pendant la période où la tension négative est appliquée. Cette valeur correspond au courant inverse admissible pour le MOSFET selon les spécifications de la fiche technique. De plus, le courant de fonctionnement après que la tension négative ait été retirée est proche de la valeur mesurée avant que la tension négative ne soit appliquée. Le DUT a passé le test.

Conclusion

L'unité de source et de mesure (SMU) R&S®NGU401 est le choix idéal pour la vérification des exigences telle que la protection en tension inversée de la batterie pour les applications automobiles. La R&S®NGU401 propose un fonctionnement quatre quadrants, des mesures de tension et courant de précision élevée et une capacité d'enregistrement rapide, permettant aux utilisateurs de tester leurs produits avec un minimum d'effort. La R&S®NGU401 fournit également une capacité de contrôle à distance, permettant un test automatisé.

Fichiers supplémentaires

Inscrivez-vous maintenant et téléchargez le script Python de protection de batterie inversée.