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設計安全電源,靠「量測」問診

時間:2016-11-14 13:22來源:COMPOTECHAsia 作者:任苙萍 點擊:

 
人氣手機「驚爆」頻傳,坊間已有廣泛討論。從企業管理角度思忖,搶鮮上市的「生魚片」文化、貪多嚼不爛地盲目提升規格,確實都是深層釀禍基因;然就技術層面剖析,元件/電路設計、充電系統、機構塑形乃至於電池芯、隔離板,都身負嫌疑。其實,有些表面看來「理所當然」的好事,卻遲未有人身先士卒……背後往往藏有業界心照不宣的秘密或共識。一旦易地而處,不妨先捫心自問:為何別人不做?是沒能力,還是根本沒這個打算?
 
手機電池容量的擴充就是一例。基於續航力考量,大家都知道容量越大越好,為何多數廠商仍採取保守策略?原因當然很多,諸如:效能、成本、體積、重量、技術門檻……但其中一個極為關鍵的決策點是「安全」。生活中隨處可見的鋰電池,雖然不像鎳氫電池具有記憶效應,須將電力耗盡再充、且最好一次充飽那麼麻煩;但另一方面,卻也因其屬性相對活潑,一旦過充、過放,會大幅減少電池容量、甚至損壞化學結構、無法再行還原,造成不可逆的後果。
 
為了消費大眾安全與電子產品耐用著想,從元件製造、系統設計到量產驗證皆須嚴謹把關,量測的重要性亦與日俱增,主要目的在於讓研發人員檢測元件、系統功耗,或在既定功耗下驗證效能表現,以改善電路設計;同時讓產線人員能據以確認產品性能,是否合乎開發目標及行業法規,並作為正式送實驗室測試前的 pre- test,降低來回驗證成本。值得留意的是,產品的多工趨勢將憑添更多潛在風險與測試難度,導致量測儀器發生質變:
1. 物聯網 (IoT) 裝置對於低功耗的期望更高,電源量測儀器的觀測範圍和解析度皆有所提升;
2. 靜態觀測無法掌握「瞬間」突波,具有動態模擬功能的電源供應器 (Power Supply) 繼之而起,有供應商進一步主張以「多檔位」因應不同功率測試;
3. 能量守恆定律,電 vs. 磁可能互相牽引,供電系統異常肇因須經多方檢視,促使傳統示波器朝向「混合訊號」方向邁進;
4. 為簡化測試流程並發掘難以察覺的交互影響,「一件式」Multi-function 儀器盛行,或以軟體在專業單機上實現、或以 PC-based 的 PXI 開放式模組插卡;
5. 有廠商認為,單機在輸出功率、隔離能力與遠端控制較佔優勢,而 PXI 模組傳輸較快但背景雜訊相對較大,且恐有「瓦數」限制,不利大功率電池測試;
6. 若有技術細節的精緻調變需求,PXI 模組因編程靈活度高,更適合進行產品差異化。
   
隨著半導體製程進入奈米時代,混合訊號與電磁干擾 (EMI)、電磁相容 (EMC)、靜電放電 (ESD) 等問題不小心就會成為危害大局的「致命魔鬼」,綜合量測有其必要性;示波器、任意波形產生器、頻譜分析儀、邏輯分析儀、通訊協定 (protocol) 一致性驗證的合流發展,也就順理成章。此外,測試腳本 (script) 編輯權限、FPGA 乃至於開放式模組的提供,則可讓產品的開發與生產更富客製化能力。
 
(責任編輯:jane)
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