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MLCC测试课堂-如何精准测量漏电流之电源纹波的干扰

2023-06-27

在《测试技术科普小课堂》的上一堂课,我们了解到MLCC测试机测到的实测电流实际上包含了下图中的5个部分:I实测电流 = I1+I2+I3+I4 + I0


奥德维3-1.png

那么,本章将重点分析一下I2成分,不同量级的电源纹波对I2的影响,从而认识到电源的重要性,以及如何评估电源纹波大小,是否能满足MLCC测试机的需求。

理论依据:
 电荷公式:△U * C = 纹波电流I2 * 测量时间t
                       纹波电流I2 = △U * C/测量时间t
行业对不同类型的电容漏电流的评估标准如下:

奥德维3-2.png


不同量级的电源纹波对应I2量级的影响:
1mV级纹波影响:
电源纹波 1mV, 电容10uF,测量时间10mS
那么:纹波电流I2 = 1mV*10uF/10mS = 1uA, 从上表可见 该纹波值已经和实际的漏电流值不相上下了。可见对于MLCC测试, mV级纹波是不可接受的。
100uV级纹波影响:
电源纹波 100 uV, 电容10uF,测量时间10mS
那么:纹波电流I2 = 100uV*10uF/10mS = 0.1uA, 从上表可见 该纹波值已经达到标准漏电流值的10%比例。可见对于MLCC测试,该100uV及以上量级纹波也是不可接受的。
50uV级纹波影响:
电源纹波 50 uV, 电容10uF,测量时间10mS
那么:纹波电流I2 = 50uV*10uF/10mS = 0.05uA, 从上表可见 该纹波值已经达到标准漏电流值的5%比例。可见对于MLCC测试,该50uV及以上量级纹波也是不可接受的。
10uV级纹波影响:
电源纹波 10 uV, 电容10uF,测量时间10mS
那么:纹波电流I2 = 50uV*10uF/10mS = 0.01uA, 从上表可见 该纹波值已经达到标准漏电流值的1%比例。可见对于MLCC测试,该10uV及以下量级纹波引发的纹波电流才是可接受。

  那么,如何评估MLCC测试系统电源的纹波呢?


       我们推荐用一个200MΩ电阻并联1颗10uF MLCC 模拟MLCC电容模型实测,下面是我们自研仪表 和 进口仪表SM7110测试实验对比:

奥德维3-3.png

图为 自研电源+自研仪表


奥德维3-4.png

图为 进口日置:SM7110高阻计+自动日置测试软件系统

         

上面的两张数据图中,电源等效噪声评估:
自研仪表:σI·t/C =0.2192nA*20ms/10uF ≈ 0.438uV
进口7110品牌:σI·t/C =17nA*20ms/10uF ≈ 34uV

由此可见,虽然34uV级纹波,已经算比较低的纹波, 但是该数量级纹波造成的影响却达到17nA,对于真实的漏电流来说占比过高,严重影响了生产高速测量的精度,极可能造成测量数据的不可信及测量结果的误判。

而我们的仪表电源纹波远小于1uV, 所造成的干扰电流仅仅0.2192nA,极大的降低了由供电系统电源纹波造成的干扰,保证的测准的首要条件——超低纹波精密电压源。



珠海博杰电子股份有限公司

测试及自动化专家