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Chroma 19301A 為繞線組件脈沖測(cè)試器，結(jié)合了高低感量測(cè)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(cè)試滿足絕大部份功率電感測(cè)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(cè)(Flutter)、波形二階微分偵測(cè)(Laplacian)、波峰降比偵測(cè)(ΔPeak Ratio)/波峰比偵測(cè)(Peak Ratio)及共振波面積比(ΔResonant Area)等判定方法，可有效檢測(cè)線圈自體絕緣不良。
繞線組件于生產(chǎn)檢測(cè)包含電氣特性、電氣安規(guī)耐壓進(jìn)行測(cè)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(cè)試有其必要性。
Chroma 19301A 為針對(duì)繞線組件測(cè)試需求所設(shè)計(jì)，利用一高壓充電之微小電容(測(cè)試能量低)與待測(cè)線圈形成RLC并聯(lián)諧振，由振蕩之衰減波形，透過(guò)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(cè)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(cè)試，最小感量可達(dá)0.1uH，針對(duì)低感量測(cè)試特性提供四線式測(cè)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(cè)物感量變化大或配線等效電感而造成測(cè)試電壓誤差大，為低感量繞線組件脈沖測(cè)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(cè)量速度有效縮短測(cè)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(huà)面擷取功能，透過(guò)前面板USB儲(chǔ)存波形，不僅適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，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。
量測(cè)技術(shù)
脈沖測(cè)試概論與原理
『繞線組件脈沖測(cè)試』是對(duì)待測(cè)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(lái)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(cè)試等效電路圖)。也可藉由分析/比對(duì)待測(cè)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(cè)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)。
Rp檢查(Rp Check)
利用波峰比偵測(cè)(Peak Ratio)來(lái)偵測(cè)Rp的大小為Chroma特有的測(cè)試技術(shù)，可檢出Rp異常或劣化。部分電感待測(cè)物在測(cè)試前既已因鐵芯損失過(guò)大或輕微鐵芯與漆包線短路導(dǎo)致Q值略低(Rp小)，脈沖測(cè)試結(jié)束后，將開(kāi)關(guān)開(kāi)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(lái)檢測(cè)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(cè)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(cè)物彼此之總面積大小進(jìn)行比對(duì)，面積大小與待測(cè)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(cè)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(cè)試與待測(cè)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(cè) (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(cè) (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(cè)出因電氣放電或電極焊接不良引起波形快速變化現(xiàn)象。
- 波峰比偵測(cè)(Peak Ratio)：在IWT BDV Test模式下，將待測(cè)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(lái)判定待測(cè)物是否過(guò)度劣化。亦可用于分析待測(cè)物的劣化電壓點(diǎn)/崩潰電壓點(diǎn)。
- 波峰降比偵測(cè)(ΔPeak Ratio)：在IWT Test模式下，將待測(cè)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(cè)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(cè)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(lái)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(kāi)關(guān)(SW1)開(kāi)路后待測(cè)物所產(chǎn)生的自體諧振波形做觀察，并將待測(cè)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(cè)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(cè)試技術(shù)
Chroma 19301A為針對(duì)低感量繞線組件待測(cè)物而開(kāi)發(fā)，最小測(cè)試感量可對(duì)0.1uH產(chǎn)品進(jìn)行層間短路測(cè)試，低感量待測(cè)物有別于一般感量產(chǎn)品測(cè)試應(yīng)用，因待測(cè)物的感量較低，所以容易受到測(cè)試回路上配線之等效電感影響。測(cè)試電壓產(chǎn)生分壓于配在線，使待測(cè)物端電壓遠(yuǎn)低于量測(cè)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(cè)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(cè)試電壓相對(duì)較低，因此用于量測(cè)低感量之脈沖測(cè)試設(shè)備需具備較低電壓檔位來(lái)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,以及擁有最低0.25V的電壓辨識(shí)度，最小測(cè)試電壓可從10V開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試，可有效提高波形判定辨識(shí)能力。
四端測(cè)量
一般兩線式層間短路測(cè)試設(shè)備因電壓偵測(cè)在電流循環(huán)內(nèi)部，在低感量待測(cè)物，測(cè)得電壓值與實(shí)際待測(cè)物上的值有很大差距，Chroma 19301A 采用雙同軸線四線偵測(cè)方式，大幅提高電壓精度，達(dá)到正確測(cè)試效果。
▲(圖11) 四端測(cè)量示意圖
接觸檢查功能(專利 I516773)
Chroma 19301A 于測(cè)試前會(huì)進(jìn)行接觸檢查，避免因?yàn)榻佑|不良或開(kāi)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(cè)物受到損壞。并可延長(zhǎng)探針使用壽命。
電壓補(bǔ)償功能(專利 I516773)
一般如變壓器等感量較大的線圈進(jìn)行測(cè)試時(shí) ，配線等效感量相對(duì)較小，但在低感量測(cè)試時(shí)，低感量待測(cè)物(如0.2uH)會(huì)因配線等效感量大小會(huì)影響待測(cè)物上之實(shí)際電壓，尤其在自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用時(shí)，降低配線影響是一重要設(shè)計(jì)考慮。過(guò)高的配線阻抗會(huì)使低感量測(cè)試時(shí)電壓分壓在測(cè)在線，導(dǎo)致待測(cè)物上的電壓低于設(shè)定值而無(wú)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(cè)試應(yīng)用時(shí)，會(huì)因待測(cè)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(cè)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(wèn)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(cè)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：
產(chǎn)品應(yīng)用
高低感量產(chǎn)品測(cè)試
Chroma 19301A除了低感量產(chǎn)品測(cè)試技術(shù)外，也同時(shí)涵蓋到較高感量產(chǎn)品測(cè)試應(yīng)用，可從0.1uH ~ 100uH 。于測(cè)試初始進(jìn)行樣品取樣時(shí)，透過(guò)內(nèi)部電感量測(cè)量功能得知待測(cè)物感量大小，自動(dòng)切換到合適檔位進(jìn)行測(cè)試(切換點(diǎn)可設(shè)定)，使待測(cè)物在適當(dāng)波形下進(jìn)行比對(duì)測(cè)量，對(duì)使用者操作來(lái)說(shuō)是相當(dāng) 便利的一項(xiàng)功能。單一臺(tái)層間短路測(cè)試器即結(jié)合了高低感量產(chǎn)品測(cè)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(guò)程偵測(cè)波形面積比(Area SIZE)、二階微分偵測(cè)(Laplacian)及波峰比偵測(cè)(PEAK RATIO)判定是否超過(guò)設(shè)定值，測(cè)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(lái)判定待測(cè)物是否過(guò)度劣化。亦可使用數(shù)據(jù)來(lái)用于分析待測(cè)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(kāi)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(cè)試，在每一個(gè)Step測(cè)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(cè)物去做其它分析測(cè)試，然后再回來(lái)繼續(xù)下一個(gè)step的測(cè)試。
▲(圖16) 暫停功能以及畫(huà)面擷取范例
Screenshot 擷取畫(huà)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(huà)面，屏幕截圖的畫(huà)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量設(shè)備才能滿足生產(chǎn)條件。為了滿足高速自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用，Chroma 19301A具有超高速測(cè)量功能及雙同軸線四線測(cè)量方式降低配線長(zhǎng)度之影響，可直接搭配層測(cè)自動(dòng)化機(jī)上應(yīng)用，為客戶自動(dòng)化生產(chǎn)帶來(lái)更大效益。測(cè)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(cè)試治具
低感量Power Choke產(chǎn)品體積小，為了使層間短路測(cè)試操作上能更加便利，Chroma 開(kāi)發(fā)專用之SMD Power Choke四端測(cè)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(kāi)發(fā)或品保人員帶來(lái)更為方便進(jìn)行測(cè)試提高測(cè)試效率。
▲(圖17) SMD Power Choke測(cè)試治具(A193001)
