19301A 繞線元件脈沖測試器 

產(chǎn)品性能特點(diǎn)

• 高低感量測試應(yīng)用(0.1μH~100μH)

• 10V~1000V脈沖測試電壓，0.25V測量分辨率

• 高速測試最快18mS(Pulse 1.0 ; for ACQ)

• 具備電感測量接觸檢查功能

• 具備電感差異電壓補(bǔ)償功能

• 脈沖測試高取樣率(200MHz)，10bits

• 崩潰電壓分析功能

• 低電壓量測檔位,提高波形分析靈敏度(25V/50V/100V/200V/400V/800V/1000V)

• 繁中/簡中/英文操作接口

• USB波形儲(chǔ)存與畫面擷取功能

• 圖形化彩色顯示

• 標(biāo)準(zhǔn)LAN、USB、RS232 接口

Chroma 19301A 為繞線組件脈沖測試器，結(jié)合了高低感量測試技術(shù)應(yīng)用，擁有1000Vdc脈沖電壓與200MHz高速取樣率，可提供0.1uH~100uH大范圍感量產(chǎn)品測試滿足絕大部份功率電感測試需求，擁有波形面積比較(Area Size)、波形面積差比較(Differential Area)、波形顫動(dòng)偵測(Flutter)、波形二階微分偵測(Laplacian)、波峰降比偵測(ΔPeak Ratio)/波峰比偵測(Peak Ratio)及共振波面積比(ΔResonant Area)等判定方法，可有效檢測線圈自體絕緣不良。

繞線組件于生產(chǎn)檢測包含電氣特性、電氣安規(guī)耐壓進(jìn)行測試，而線圈之自體絕緣不良通常是造成線圈于使用環(huán)境中發(fā)生層間短路、出腳短路之根源。其形成原因可能源于初始設(shè)計(jì)不良、molding加工制程不良，或絕緣材料之劣化等所引起，故加入線圈層間短路測試有其必要性。

Chroma 19301A 為針對(duì)繞線組件測試需求所設(shè)計(jì)，利用一高壓充電之微小電容(測試能量低)與待測線圈形成RLC并聯(lián)諧振，由振蕩之衰減波形，透過高速且精密的取樣處理分析技術(shù)，可檢驗(yàn)出線圈自體之絕緣不良，提供功率電感組件進(jìn)行繞線質(zhì)量及磁芯之耐壓測試，讓組件生產(chǎn)廠商及用戶能更有效的為產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)。

Chroma 19301A 應(yīng)用于低感量繞線組件測試，最小感量可達(dá)0.1uH，針對(duì)低感量測試特性提供四線式測量、接觸檢查功能、電感檢查與電壓補(bǔ)償功能，可避免因待測物感量變化大或配線等效電感而造成測試電壓誤差大，為低感量繞線組件脈沖測試最佳利器。

Chroma 19301A 于自動(dòng)化生產(chǎn)上應(yīng)用，擁有超高速測量速度有效縮短測試時(shí)間提升生產(chǎn)效率，且電壓補(bǔ)償功能改善了自動(dòng)化機(jī)臺(tái)配線等效電感之影響。

全新的人機(jī)操作接口，整合圖形化彩色顯示并提供畫面擷取功能，透過前面板USB儲(chǔ)存波形，不僅適用于生產(chǎn)現(xiàn)場，更可應(yīng)用于研發(fā)、品保單位使用進(jìn)行樣品分析比對(duì)，大幅提升操作便利性。

脈沖測試概論與原理

『繞線組件脈沖測試』是對(duì)待測物施加一個(gè)『非破壞性』、高速、低能量之電壓脈沖。由于電容(Cs)與繞線組件并聯(lián)，當(dāng)脈沖電壓加壓于并聯(lián)線路上時(shí)，電容與繞線組件產(chǎn)生LC諧振(Resonance)，觀察諧振振蕩(Oscillations)的衰減情況也就是阻尼(Damping)來了解繞線組件內(nèi)部線圈的制程狀態(tài)(包含線圈自體之絕緣、線圈感量及并聯(lián)電容量(Cw)等狀態(tài))(如圖1: 測試等效電路圖)。也可藉由分析/比對(duì)待測物良品與不良品之等效波形以達(dá)到判定良否之目的。繞線組件脈沖測試主要功能為提早發(fā)現(xiàn)繞線組件中各種潛在之缺陷(例如：繞線層間短路、電極焊接不良、內(nèi)部線圈或磁芯絕緣不良等)。

▲ (圖1) 測試等效電路圖

▲ (圖2) 耐壓測試 (WV Test)

Rp檢查(Rp Check)

利用波峰比偵測(Peak Ratio)來偵測Rp的大小為Chroma測試技術(shù)，可檢出Rp異?；蛄踊２糠蛛姼写郎y物在測試前既已因鐵芯損失過大或輕微鐵芯與漆包線短路導(dǎo)致Q值略低(Rp小)，脈沖測試結(jié)束后，將開關(guān)開路(SW1 OFF)并觀察電壓震蕩波形中第一個(gè)峰值與第二個(gè)峰值的衰減速度及比例之差異來檢測出異常品。波峰比的值越大表示Rp的值也越大,相對(duì)的Q值也會(huì)比較高。

▲(圖3) 測試波形示意圖

波形判定模式

• 波形面積比較 (Area Size)：將樣本和待測物彼此之總面積大小進(jìn)行比對(duì)，面積大小與待測物線圈絕緣有關(guān)，線圈絕緣不良會(huì)造成波形快速衰減， 因此面積會(huì)相對(duì)較小。

• 波形面積差比較 (Differential Area)：將樣本和待測物做點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面積差異以及設(shè)定之判定條件進(jìn)行比對(duì)，此測試與待測物的感量變化有關(guān)聯(lián)，感量差異會(huì)造成后段線圈自體震蕩頻率改變使波形的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面積產(chǎn)生差異。

• 波形顫動(dòng)偵測 (Flutter Detection)：以一階微分演算出波形上產(chǎn)生之總放電量，再與樣本之波形總放電量做比對(duì)。

• 放電量二次微分偵測 (Laplacian Value)：以二階微分演算后，與設(shè)定之判定條件做比對(duì)，可有效檢測出因電氣放電或電極焊接不良引起波形快速變化現(xiàn)象。

▲(圖4) 波形面積示意圖

▲(圖5) 波形面積差比較示意圖

▲(圖6) 局部放電波形示意圖

• 波峰比偵測(Peak Ratio)：在IWT BDV Test模式下，將待測物自體諧振波形的第一個(gè)峰值與第二個(gè)峰值計(jì)算出波峰比。并可利用波峰比的容許范圍來判定待測物是否過度劣化。亦可用于分析待測物的劣化電壓點(diǎn)/崩潰電壓點(diǎn)。

▲(圖7) 波峰比偵測(Peak Ratio detection)示意圖

• 波峰降比偵測(ΔPeak Ratio)：在IWT Test模式下，將待測物自體諧振波形的第一個(gè)峰值與第二個(gè)峰值計(jì)算出波峰比，并將此波峰比與樣品的波峰比進(jìn)行比較。如果待測物與樣品的波峰比相同，Δ PEAK RATIO將會(huì)等于0%。Δ PEAK RATIO為待測物與樣品的波峰比差所占樣品的波峰下降比之比例. 操作者可利用Δ PEAK RATIO的上下限設(shè)定來設(shè)定容許的范圍，以便篩檢出與樣品差異較多的異常品。

• 共振波面積比較(ΔResonant Area)：在IWT Test模式下，概念與波形面積比較相當(dāng)，針對(duì)開關(guān)(SW1)開路后待測物所產(chǎn)生的自體諧振波形做觀察，并將待測物與樣品的自體諧振波形總面積進(jìn)行比較，面積大小與待測物線圈絕緣有關(guān)，線圈絕緣不良會(huì)造成波形快速衰減，因此面積也會(huì)相對(duì)較小。

▲(圖8) 共振波面積示意圖

低感量脈沖測試技術(shù)

Chroma 19301A為針對(duì)低感量繞線組件待測物而開發(fā)，最小測試感量可對(duì)0.1uH產(chǎn)品進(jìn)行層間短路測試，低感量待測物有別于一般感量產(chǎn)品測試應(yīng)用，因待測物的感量較低，所以容易受到測試回路上配線之等效電感影響。測試電壓產(chǎn)生分壓于配在線，使待測物端電壓遠(yuǎn)低于量測的設(shè)定電壓。另外，如低感量的Power choke，其工作電壓應(yīng)用于較低電壓，因此其脈沖測試電壓通常會(huì)低于一般感量產(chǎn)品。

低電壓檔位
低感量產(chǎn)品，如智能型手機(jī)中的Power choke，其工作電壓較低且體積較小，可測試電壓相對(duì)較低，因此用于量測低感量之脈沖測試設(shè)備需具備較低電壓檔位來進(jìn)行波形分析，Chroma 19301A 具有七個(gè)電壓檔位分別為25V, 50V, 100V, 200V, 400V, 800V及1600V,以及擁有0.25V的電壓辨識(shí)度，最小測試電壓可從10V開始進(jìn)行測試，可有效提高波形判定辨識(shí)能力。

▲(圖9) 19301A低感脈沖測試器的測試波形

▲(圖10) 一般脈沖測試器的測試波形

四端測量
一般兩線式層間短路測試設(shè)備因電壓偵測在電流循環(huán)內(nèi)部，在低感量待測物，測得電壓值與實(shí)際待測物上的值有很大差距，Chroma 19301A 采用雙同軸線四線偵測方式，大幅提高電壓精度，達(dá)到正確測試效果。

▲(圖11) 四端測量示意圖

接觸檢查功能
Chroma 19301A 于測試前會(huì)進(jìn)行接觸檢查，避免因?yàn)榻佑|不良或開路使得內(nèi)部以最大電壓輸出造成治具端探針接線因高壓而跳火，導(dǎo)致待測物受到損壞。并可延長探針使用壽命。

電壓補(bǔ)償功能
一般如變壓器等感量較大的線圈進(jìn)行測試時(shí) ，配線等效感量相對(duì)較小，但在低感量測試時(shí)，低感量待測物(如0.2uH)會(huì)因配線等效感量大小會(huì)影響待測物上之實(shí)際電壓，尤其在自動(dòng)化測試應(yīng)用時(shí)，降低配線影響是一重要設(shè)計(jì)考慮。過高的配線阻抗會(huì)使低感量測試時(shí)電壓分壓在測在線，導(dǎo)致待測物上的電壓低于設(shè)定值而無法有效檢出不良品。且電感產(chǎn)品感量規(guī)格最高可達(dá)正負(fù)30%，因此于低感量測試應(yīng)用時(shí)，會(huì)因待測物感量變化而造成實(shí)際端點(diǎn)上電壓差異更加明顯，導(dǎo)致波形面積判定失效或測試電壓未達(dá)要求之電壓。Chroma 19301A具備電感差異電壓補(bǔ)償功能，改善上述問題及降低因感量差異造成于端點(diǎn)上實(shí)際電壓的差異，進(jìn)而降低誤判的可能性。

一般應(yīng)用時(shí)電感待測物(Lx)兩端端電壓(Vx)會(huì)與配線電感(Li&Lw)于線路上形成串聯(lián)分壓，其計(jì)算方式如下：

▲ (圖12) 電壓補(bǔ)償示意圖

▲ (圖13) 無電感差異電壓補(bǔ)償功能

▲ (圖14) 具有電感差異電壓補(bǔ)償功能

高低感量產(chǎn)品測試

Chroma 19301A除了低感量產(chǎn)品測試技術(shù)外，也同時(shí)涵蓋到較高感量產(chǎn)品測試應(yīng)用，可從0.1uH ~ 100uH 。于測試初始進(jìn)行樣品取樣時(shí)，透過內(nèi)部電感量測量功能得知待測物感量大小，自動(dòng)切換到合適檔位進(jìn)行測試(切換點(diǎn)可設(shè)定)，使待測物在適當(dāng)波形下進(jìn)行比對(duì)測量，對(duì)使用者操作來說是相當(dāng) 便利的一項(xiàng)功能。單一臺(tái)層間短路測試器即結(jié)合了高低感量產(chǎn)品測試應(yīng)用，客戶于生產(chǎn)在線進(jìn)行產(chǎn)品更換時(shí)可省略設(shè)備更換時(shí)間，不僅縮短了產(chǎn)品換線工時(shí)同時(shí)也降低工廠設(shè)備負(fù)擔(dān)，有助于工廠端生產(chǎn)管理也替客戶節(jié)省設(shè)備資本支出之成本。

崩潰電壓分析 (B.D.V - Breakdown Voltage)

Chroma 19301A具有崩潰電壓分析功能，設(shè)定起始電壓與結(jié)束電壓及電壓爬升率，利用電壓爬升過程偵測波形面積比(Area SIZE)、二階微分偵測(Laplacian)及波峰比偵測(PEAK RATIO)判定是否超過設(shè)定值，測試出線圈可承受耐電壓強(qiáng)度，藉由這些功能，研究人員可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析與研究，針 對(duì)線圈較弱的地方做改善。

劣化點(diǎn)分析(Deterioration Point Analysis)

在IWT BDV Test模式下，利用波峰比的容許范圍來判定待測物是否過度劣化。亦可使用數(shù)據(jù)來用于分析待測物的劣化電壓點(diǎn)/崩潰電壓點(diǎn)。

▲(圖15) 劣化點(diǎn)分析示意圖

Pause 暫停功能

在IWT BDV Test模式下，操作者可開啟Pause(暫停功能) 。此功能會(huì)使19301A每按一次[START]鍵只做一個(gè)step的測試，在每一個(gè)Step測試完后暫停至下一個(gè)step直到[START]鍵再次被操作者按下。操作者可以利用暫停功能，在暫停時(shí)，移動(dòng)待測物去做其它分析測試，然后再回來繼續(xù)下一個(gè)step的測試。

▲(圖16) 暫停功能以及畫面擷取范例

Screenshot 擷取畫面功能

操作者可以利用快捷鍵快速擷取操作當(dāng)下屏幕上所顯示的畫面，屏幕截圖的畫面將會(huì)快速儲(chǔ)存于插置在19301A上的USB 隨身硬盤(USB flash drive)。

Export 數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能

操作者可以利用Export功能將每一次測試的數(shù)據(jù)結(jié)果導(dǎo)出并儲(chǔ)存于插置在19301A上的USB 隨身硬盤(USB flash drive)。操作者亦可針對(duì)每一次的測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。儲(chǔ)存文件格式為CSV（Comma Separated Values）。

高速自動(dòng)化測試應(yīng)用

低感量電感應(yīng)用于智能型手機(jī)或平板計(jì)算機(jī)等3C產(chǎn)品，產(chǎn)品外觀尺寸趨向輕薄短小設(shè)計(jì)，電感于生產(chǎn)上也采用全自動(dòng)化測包機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，其自動(dòng)化機(jī)臺(tái)產(chǎn)速相當(dāng)高，因此產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用需搭配高速測量設(shè)備才能滿足生產(chǎn)條件。為了滿足高速自動(dòng)化測試應(yīng)用，Chroma 19301A具有超高速測量功能及雙同軸線四線測量方式降低配線長度之影響，可直接搭配層測自動(dòng)化機(jī)上應(yīng)用，為客戶自動(dòng)化生產(chǎn)帶來更大效益。測試速度提升至最快可達(dá)18ms，可大幅提升自動(dòng)化的產(chǎn)量。

SMD Power Choke 測試治具

低感量Power Choke產(chǎn)品體積小，為了使層間短路測試操作上能更加便利，Chroma 開發(fā)專用之SMD Power Choke四端測試治具，可搭配19301A之電感差異自動(dòng)電壓補(bǔ)償功能特點(diǎn)應(yīng)用，為產(chǎn)品開發(fā)或品保人員帶來更為方便進(jìn)行測試提高測試效率。

▲(圖17) SMD Power Choke測試治具(A193001)