Pruebas del voltaje inverso de baterías en módulos electrónicos con funciones de pruebas automatizadas

Su misión

Las baterías de los automóviles necesitan desconectarse y conectarse repetidamente, por ejemplo, durante el mantenimiento o la reparación de estos. Esto supone el riesgo de conectar la batería con la polaridad inversa, lo que puede dañar tanto los componentes como los circuitos conectados. Por ende, como parte de la prueba de calificación, todo circuito electrónico debe superar una prueba de voltaje inverso. Un módulo electrónico como una unidad de control de motor (ECU) o una unidad de control de luces debe conectarse a un voltaje negativo por un periodo de tiempo de al menos 60 segundos. Tras la prueba, el módulo no debe mostrar ningún daño a causa del voltaje inverso aplicado. La prueba requiere de una fuente de poder que pueda operar en los cuadrantes I y III para suministrar energía al módulo electrónico, así como aplicar un voltaje y corriente negativos. Además, es necesario un criterio adecuado de superado/no superado para validar el módulo electrónico.

Un buen enfoque consiste en medir con precisión, tanto el voltaje como la corriente de alimentación para determinar si el circuito electrónico sigue sin daños tras retirar el voltaje negativo. Medir tanto el voltaje como la corriente con gran precisión, antes, durante, después de las pruebas es una manera muy sencilla de detectar un mal funcionamiento o daño en un circuito electrónico. No es necesario realizar pruebas funcionales complejas del módulo electrónico. Además, la aplicación debe se capaz de realizar pruebas automatizadas especialmente cuando se la utiliza en entornos de producción.

Solución de Rohde & Schwarz

La unidad de medición de fuente R&S®NGU401 es ideal para realizar pruebas de voltaje inverso en conformidad con el estándar, ya que puede funcionar en los cuadrantes I y III. Puede proporcionar energía al módulo electrónico durante el modo de funcionamiento normal, aplicar un voltaje y corriente negativos durante al menos 60 segundos, y regresar al modo de funcionamiento normal al volver el voltaje positivo. Puede definirse la secuencia de prueba, por ejemplo, con un generador arbitrario interno o programarla de manera externa y posteriormente se la aplica vía control remoto.

Los voltajes y las corrientes medidos pueden utilizarse para admitir criterios sencillos de superado/no superado en un script de prueba externo. El R&S®NGU401 también proporciona una función de registro rápido con hasta 500 kilomuestras por segundo para la adquisición de voltaje y corriente. La alta velocidad de muestreo permite además realizar un análisis más profundo. Tanto el voltaje como la corriente pueden mostrarse en un gráfico en función del tiempo con lujo de detalles con herramientas externas. El instrumento cuenta con funciones completas de control remoto que permiten realizar pruebas automatizadas.

Aplicación

En principio, realizar una prueba de voltaje inverso de batería es muy parecido a probar dispositivos semiconductores con respecto a sus características de voltaje inverso.

Implementaciones comunes de circuitos de protección de batería inversa

Puede implementarse un circuito de protección para realizar una prueba de voltaje inverso de la batería de varias maneras. Muy a menudo, se utiliza un simple diodo o una solución discreta con MOSFET de canal P, o un controlador de diodos en combinación con un MOSFET de canal N.

La utilización de un controlador de diodos con un MOSFET de canal N producirá la corriente inversa más baja. Sin embargo, esta solución requiere de la capacidad de medir corriente de menos de unos pocos nA en el modo inverso.

Estudio de caso

Se realizó una prueba de voltaje inverso con mediciones de voltaje y corriente de manera totalmente automática en función de un script en Python. La función de pruebas automatizadas hace que la aplicación sea adecuada para su utilización, tanto en el proceso de producción como en el de desarrollo. Se utilizó un módulo de evaluación de circuitos de protección inversa basado en un controlador de diodos junto con un convertidor reductor (convertidor buck) para simular una unidad de control de motor (ECU) con un circuito de protección.

Medición de voltaje y corriente inversos

• Conecte el R&S®NGU401 al dispositivo como se muestra en el diagrama de configuración de la prueba de voltaje inverso a la izquierda
• Establezca una conexión remota, por ejemplo, a través de LAN o USB
• Defina un valor de corriente adecuado para la protección contra sobrecorriente para proteger el dispositivo
• Ejecute el script en Python

Tras ejecutar el script en Python se abrirá una ventana con la forma de onda del voltaje aplicado y la corriente medida. Los resultados revelan que la corriente es de aproximadamente 3.6 μA durante el periodo de tiempo en que se ha aplicado el voltaje. Este valor corresponde a la corriente inversa que se permite para el MOSFET según las especificaciones de la ficha técnica. Además, la corriente de funcionamiento tras retirar el voltaje negativo se aproxima al valor que se midió antes de aplicar el voltaje negativo. El dispositivo ha superado la prueba.

Resumen

La unidad de medición de fuente (SMU) R&S®NGU401 es la elección ideal para verificar requerimientos como protección contra el voltaje inverso de la batería para aplicaciones para automóviles. La R&S®NGU401 ofrece un funcionamiento de cuatro cuadrantes, mediciones de voltaje y corriente de alta precisión, así como una rápida función de registro, lo que permite a los usuarios probar sus productos con el mínimo esfuerzo. La R&S®NGU401 también proporciona la función de control de remoto lo que permite realizar pruebas automatizadas.

Archivos adicionales

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