Испытания электронных модулей на обратную полярность батарей с возможностями автоматизации испытаний

Измерительная задача

Автомобильные аккумуляторные батареи требуют многократного отсоединения и повторного подключения, например, во время сервисного обслуживания или ремонта. Подключение батареи с неверной полярностью может привести к повреждению компонентов и электрических цепей. Поэтому в рамках аттестационных испытаний каждая электронная схема подвергается испытанию на обратное напряжение. Каждый электронный модуль (например, электронный блок управления или блок управления освещением) подключается к отрицательному напряжению на время не менее 60 секунд. После завершения испытания в модуле должны отсутствовать какие-либо повреждения, вызванные приложенным обратным напряжением. Для проведения данного испытания требуется источник питания, способный работать в квадрантах I и III для обеспечения электропитания модуля и подачи отрицательного напряжения и тока. Кроме того, для валидации электронного модуля требуются критерии прохождения и непрохождения испытания.

Хорошим подходом является точное измерение приложенного напряжения и тока после отмены отрицательного напряжения, чтобы убедиться в отсутствии повреждений в электронной схеме. Прецизионное измерение напряжения и тока до, во время и после испытания служит очень простым способом выявления неисправностей и повреждений электронной схемы. Сложные функциональные испытания электронного модуля не требуются. Кроме того, при использовании на производстве система должна быть способна проводить автоматические испытания.

Решение компании Rohde & Schwarz

Источник-измеритель R&S®NGU401 идеально подходит для выполнения стандартных аттестационных испытаний на обратное напряжение, т.к. он способен работать в квадрантах I и III. Он может обеспечивать электропитание модуля в нормальном режиме работы, подавать отрицательное напряжение и ток в течение не менее 60 секунд и затем восстанавливать нормальный режим с положительным напряжением. Тестовую последовательность можно задавать, например, с помощью внутреннего генератора произвольных сигналов или передавать извне посредством команд дистанционного управления.

Измеренные значения напряжения и тока можно использовать для оценки простых критериев прохождения или непрохождения испытания во внешнем тестовом сценарии. Прибор R&S®NGU401 также имеет функцию быстрого протоколирования со скоростью сбора значений напряжения и тока до 500 тыс. отсчетов/с. Высокая частота дискретизации обеспечивает дальнейший подробный анализ. Для построения точных графиков зависимости напряжения и тока от времени можно использовать внешние средства. Прибор полностью поддерживает дистанционное управление, что позволяет проводить автоматические испытания.

Применение

По своему принципу испытание на обратную полярность батареи аналогично испытаниям полупроводниковых устройств на обратное напряжение.

Общее применение схем защиты от обратной полярности

Защитную схему для проведения испытания на обратную полярность можно выполнить различными способами. Как правило, используется простой диод, дискретное решение с P-канальным полевым МОП-транзистором или диодный контроллер в сочетании с N-канальным полевым МОП-транзистором.

При использовании диодного контроллера с N-канальным полевым МОП-транзистором генерируется наименьший обратный ток. Однако в данном решении требуется возможность измерения тока менее нескольких нА в обратном режиме.

Анализ сценариев

Испытание на обратное напряжение с измерением значений напряжения и тока проводилось полностью автоматически с помощью сценария Python. Благодаря возможностям автоматизации испытаний данное решение пригодно для применения на производстве, а не только на этапе НИОКР. Для моделирования защитной схемы и электронного блока управления использовалась тестовая плата, состоящая из диодного контроллера и нагруженного понижающего преобразователя.

Измерение обратного напряжения и тока

• Подключите прибор R&S®NGU401 к испытуемому устройству, как показано на изображенной слева схеме испытаний на обратное напряжение.
• Установите удаленное соединение, например, через LAN или USB.
• Задайте подходящее значение тока для защиты испытуемого устройства от перегрузки по току
• Запустите сценарий Python

После выполнения сценария Python на экране появится окно с формой сигнала приложенного напряжения и измеренным током. Результаты показывают, что во время приложения отрицательного напряжения сила тока составляла ок. 3,6 мкА. Это значение соответствует допустимому обратному току МОП-транзистора в соответствии с техническими данными. Более того, рабочий ток после отмены отрицательного напряжения был близок к значению тока, измеренному до приложения отрицательного напряжения. Испытуемое устройство прошло испытание.

Заключение

Источник-измеритель R&S®NGU401 идеально подходит для проверки исполнения требований к защите от обратной полярности в автомобилестроении. Прибор R&S®NGU401 работает в четырех квадрантах, с высокой точностью измеряет значения напряжения и тока, а также имеет функцию быстрого протоколирования, что позволяет проводить испытания продукции с минимальными усилиями. Кроме того, прибор R&S®NGU401 поддерживает дистанционное управление для проведения автоматических испытаний.

Дополнительные файлы

Зарегистрируйтесь и скачайте сценарий Python для испытаний на обратную полярность батарей