Если кто-то хочет разработать «вечную батарею», вполне вероятно, что электроникой сначала придется повысить эффективность своего питания намного выше сегодняшних уровней, но, несмотря на массовые инвестиции, сделанные в этом исследовании, батарея еще не вышла Вместо этого, в реальном мире, разработчики должны сделать все возможное, чтобы ограничить потребление энергии, особенно Internet of Things (IoT), который, как сказал Seshank Malap, инженер-технолог Tektronix, водит волну инноваций в области проектирования и тестирования В этой статье мы поговорим с экспертами по технологиям Tektronix, и в будущем мы поделимся с вами серией бесед с Tektronix '
Управление электропитанием является серьезной проблемой в дизайне IoT, а точное описание потребляемой мощности устройства является основным требованием для проектирования IoT. Одиннадцать аналитических и измерительных технологий Tektronix предоставляют вам отличные методы анализа мощности, чтобы помочь разработчикам определить различные факторы , Минимизировать потребление энергии и оптимизировать время работы от батареи.
• Измерение сигналов с широким динамическим диапазоном • Определение тока ожидания во время сверхнизкого глубокого сна • Измерение выходного тока и входного тока • Захват коротких переходных сигналов и быстрых переходов
В течение последних шести лет Malap работает в отрасли электроснабжения, проектирует и тестирует силовые полупроводники, системы ИБП, автомобильные зарядные устройства и автомобильные двигатели. Мы попросили его рассказать об изменениях в отрасли, которые он видел с точки зрения дизайна и тестирования, Как играть свою роль на рынке энергоэффективности.
Xinlei: Почему, по вашему мнению, Tek высоко ценит потребности инженеров в энергетике?
Seshank: потребность в более эффективных людях экспоненциально возрастала из-за повсеместности подключения, и по мере появления IoT все больше и больше устройств имеют беспроводную сеть, огромное количество датчиков и устройств IoT Необходимость оставаться в сети все время, чтобы иметь возможность собирать и передавать огромное количество данных, требует значительного количества энергии.
Продолжающаяся сеть устройств IoT в сочетании с тем, что большинство устройств IoT питаются от батарей, требуют новых решений для управления электропитанием, а энергетикам необходимо стимулировать экстремальные инновации для сверхвысокой энергоэффективности и сверхнизкого энергопотребления Чтобы максимально использовать мощность в питании.
Tektronix уже давно является лидером в разработке передовых инноваций, которые позволяют инновациям Tektronix в этой области помочь инженерам решить эти ключевые проблемы. ,
Xinlei: инженеры в Интернете о вещах, каковы проблемы?
Seshank: Несомненно, IoT представляет собой серьезную проблему для инженерии и тестирования, и инженеры должны понимать, как максимизировать мощность этих новых устройств и, что более важно, как действительно тестировать и проверять работу дизайна в реальном мире. Аналогичным образом, спрос на сверхвысокую эффективность и малый форм-фактор в конструкциях энергоснабжения заставил инженеров принять все более высокие частоты переключения и меньшие пакеты компонентов, что привело к разработке и использованию высокопроизводительных, Новые широкополосные технологии коммутации, такие как кремний (SiC), обеспечивают более быструю коммутацию и обеспечивают более компактный пакет, чем традиционные кремниевые устройства, и в то же время представляют собой очень сложную задачу тестирования.
Таким образом, эти тенденции значительно повысили будущее проектирования электроэнергии и являются одним из ключевых нововведений в электронной промышленности, и я думаю, что мы увидим некоторый огромный прогресс в этих изменениях, но это требует от инженеров большой работы по решению Проблемы, о которых мы упоминали ранее, надеемся, что наши коллеги по тестированию могут помочь им в этом процессе, по крайней мере, сделать их тестирование проще и эффективнее.
Xinlei: Как вы думаете, есть ли какие-либо тенденции в этой области и проблемы?
Seshank: В дополнение к задачам сверхвысокой эффективности, меньшего форм-фактора и сверхнизкого энергопотребления изменяющиеся нормативные стандарты приводят дизайн мощности в сторону большей эффективности, например, Министерство энергетики США недавно представило потребительские товары Стандарты энергоэффективности, установленные Шестой степенью состояния власти (EPS), добавили больше требований к энергоэффективности по сравнению с прошлым, и ЕС не должен превзойти и выпустил кодекс поведения уровня 2 по энергоэффективности, который устанавливает более строгий стандарт, чем шестой уровень Министерства энергетики США требования.
Органы по стандартизации преследуют более высокую эффективность использования энергии, а это означает, что требуется больше испытаний на одном и том же оборудовании, особенно в источниках питания, которые подходят практически для каждой вертикальной промышленности, поэтому воздействие является универсальным, и его воздействие не ограничивается мощностью или зарядкой Недавно введенный стандарт для светодиодных драйверов стимулирует повышение энергоэффективности и эффективность электрооптического преобразования.
Во многих отношениях стандарты являются наихудшим кошмаром для дизайнеров, и поскольку стандарты (и другие кодексы по всему миру) постоянно развиваются, инженеры должны постоянно быть готовы к повышению энергоэффективности. Повышение энергоэффективности на новый уровень обеспечит более низкие требования к энергопотреблению в режиме ожидания, и в дополнение к эффективности во время работы устройство должно продемонстрировать, что оно имеет очень низкое энергопотребление, когда оно ничего не делает.
Xinlei: Считаете ли вы, что тестовое измерение в продвижении инноваций в этой области играет определенную роль?
Сешанк: Чтобы понять роль тестовых измерений, важно понять основные тенденции и проблемы. Как уже упоминалось ранее, для достижения более высокой эффективности требуется большое количество инновационных подходов к проектированию, одним из которых является достижение более высоких частот переключения. Устройства с силовым напряжением стали довольно популярными в новых моделях силовой электроники, но эти устройства также представляют свои собственные задачи тестирования: с одной стороны, вам нужна очень высокая пропускная способность, а с другой стороны, вам нужна очень высокая чувствительность, поскольку переключатели Сигнал ИЛ становится более критичным и более чувствительным. Частота с высоким открытием также требует одновременного измерения большего количества сигналов для оптимизации времени и рабочего цикла, чтобы максимизировать проектный потенциал.
Потребность в тестировании и оценке на уровне компонентов также значительно улучшена при развертывании новых технологий, таких как GaN и SiC, которые требуют тестирования на разрыв до нескольких тысяч вольт при одновременном проверке токов утечки на несколько градусов. Развернутый в суровом дизайне, надежная проверка всех этих устройств, от пластины до упакованных деталей, имеет решающее значение.
На системном уровне критически важна необходимость протестировать чрезвычайно высокую эффективность, спроектировать небольшие инкрементные изменения для удовлетворения требований к эффективности и проверить точное энергопотребление во всех режимах работы.
Разумеется, нам нужно точно тестировать на гораздо более точках тестирования в нашей системе и на всех этапах проектирования, что гораздо важнее, чем старые тестовые инструменты и технологии, которых недостаточно для удовлетворения потребностей разработчиков Xinlei: можно подробно рассказать о новых материалах?
Сешанк: Мы слышали много новостей о широких запрещенных устройствах, которые в основном представляют собой GaN и SiC SiC, обусловленные более высокими требованиями к мощности и термической стабильностью, а GaN управляется более быстрыми временами нарастания и спада. Тенденция к коммутационным схемам вводит новые уровни сложности, требующие более быстрой скорости переключения (значения плавающей Vgs и Vds должны быть измерены в любой топологии H-моста), пороговые значения порогов ворот и чувствительность к времени становятся выше. Кроме того, как работа Частота высокая, поэтому нам нужно видеть больше сигналов одновременно, все из которых требуют новых инструментов тестирования и новых способов оптимизации производительности для конкретных приложений и обеспечения надежности.
Xinlei: Как вы думаете, что Tektronix предоставляет энергетикам и эволюционные пути?
Seshank: Tektronix предлагает полный набор инструментальных и программных решений для проектирования силовой электроники, обеспечивая полную поддержку от тестирования компонентов до окончательной проверки целостности продукта. Tektronix затрагивает все аспекты оптимизации энергоэффективности, чтобы сделать возможными будущие проекты. Одним из ключевых приложений, на которые наша компания уделяет основное внимание.
От SMU на уровне компонентов и параметрических тестеров до исходных таблиц и анализаторов спектра для тестирования соответствия Tektronix предоставляет решения для каждой фазы тестирования силовой электроники. Очень хорошим примером является наш DMM 7510, Этот дискретный цифровой мультиметр может идентифицировать самый низкий уровень спада в pA при отображении импульсного тока до 1 МГц, инженеры могут легко характеризовать профиль мощности постоянного тока во всех рабочих состояниях сложных датчиков IoT и, таким образом, увеличить срок службы батареи максимум.