Como Testar Adaptadores de Bateria ou Conversores AC/DC em Quantidade (INS161)

Em seu Application Note 1506, a Agilent Technologies (www.agilent.com) descreve uma maneira de se aumentar a eficiência em linhas de montagem, com o teste simultâneo de diversos adaptadores AC ou conversores AC/DC. Neste artigo reproduzimos este application note que pode ser baixado no formato PDF a partir do site da empresa.

Adaptadores de bateria ou conversores DC/DC que possibilitam a alimentação de equipamentos à bateria, a partir da bateria de um carro e ainda fornecem energia para a recarga de baterias, são utilizados numa ampla gama de equipamentos portáteis tais como telefones celulares, laptops, PGAs, etc.. Uma parte crítica dos projetos destes adaptadores é que uma falha de seu funcionamento pode tanto danificar o equipamento alimentado, como também envolve problemas de segurança. Testar os adaptadores é, portanto um item muito importante numa manufatura que tenha este tipo de produto. Na figura 1 temos um exemplo de adaptador comum para celular usado no carro.

 

Adaptador para uso do celular no carro.
Adaptador para uso do celular no carro.

 

O Problema

Os adaptadores de bateria são muito sensíveis ao custo. Mesmo uma função simples como um segundo teste de funcionamento envolve custos adicionais que nem sempre são aceitos pelo processo. Assim, o teste básico de funcionamento deve ser o mais rápido possível, o que exige cuidados no planejamento de uma linha de produção.

 

A Solução

O teste paralelo dos adaptadores aumenta considerável a eficiência do sistema. Diferentemente de uma boa quantidade de outros testes mais convencionais, a Agilent Technologies oferece recursos avançadas para este tipo de teste, suportando o teste de diversos adaptadores em paralelo tais como:

 

* O Sistema de Alimentação Modular N6700 tem recursos como os comandos Channel List que permite a operação de diversos módulos de alimentação simultaneamente.

* O N6700A-B fornece quatro saídas de 100 W num conjunto 1-U para alta densidade.

* O N6752A 50 V, 10 V, 100 W, fonte de alimentação autoranging tem a flexibilidade para alimentar adaptadores com 12 V ou 24 V de entrada à plena potência.

* O módulo de alimentação N6752A, 50 V, 10 A, 100 W tem capacidades de precisão e medida dinâmicas para testas correntes em operação e standby.

* O módulo de fonte de alimentação N6743B, 20 V, 5 A, 100 W é uma alternativa econômica quando a finalidade é alimentar os adaptadores de bateria.

* O Sistema de Carga Eletrônica N3300A reúne estados Save e Recall múltiplos para ajustar as condições de diversos módulos eletrônicos de carga simultaneamente.

* O N3300A pode operar com até seis módulos de carga num conjunto 3-U para alta densidade.

* O módulo de carga N3302A, 60 V, 30 A, 150 W, possui faixas de correntes e tensões múltiplas para teste preciso de adaptadores de bateria tanto em altos como baixos níveis.

 

O Adaptador de Bateria

Um adaptador de bateria nada mais é do que um conversor DC/DC que utiliza uma tensão DC de 9 V a 12 V de entrada de uma bateria de veículo e fornece tensão DC regulada para alimentar telefones móveis, laptops e outros equipamentos, conforme mostramos na figura 1. Dependendo do dispositivo, os adaptadores podem fornecer tensões de saída de 3 a 20 V e potências que chegam aos 50 W. Esta energia é utilizada tanto para a operação do equipamento como para a recarga de sua bateria. É muito importante testar a capacidade do adaptador de bateria em manter regulada sua tensão e corrente de saída, de modo que ele possa alimentar corretamente o dispositivo a ele conectado.

 

Teste Comuns Nos Adaptadores

A maioria dos testes funcionais de um adaptador de bateria se relacionam com a sua saída entrada e são saída, como indicado na tabela 1.

 

Teste de saída relacionado

Teste e entrada relacionado Outros testes
Precisão de saída CV & CC Corrente de entrada NL & FL Tempo de partida
Regulação de carga CV Corrente inrush Regulação de linha CV
Tensão de ripple Vpp

 

Corrente de curto-circuito

 

Corrente inversa de fuga

 

Corrente de termino de carga de bateria

 

 

CV - Tensão constante

CC - Corrente constante

NL - sem carga

FL - plena carga

 

Tabela 1 - testes comuns nos adaptadores de bateria.

 

A Agilent sugere que os leitores interessados em saber mais sobre testes funcionais de adaptadores de bateria consultem o Application Note AN 372-1.

 

Configuração Convencional do Sistema de Teste

Baseados no conjunto de testes exigidos, um conjunto apropriado de equipamentos de teste pode ser identificado e configurado para alcançar estas necessidades de teste. Na figura 2 ilustramos esta configuração.

 

 

Configuração convencional de sistema de teste para adaptadores de bateria.
Configuração convencional de sistema de teste para adaptadores de bateria.

 

Esta configuração testa os adaptadores de bateria seqüencialmente, um de cada vez.

 

Solução de Teste Usando Equipamento Agilent

Uma boa parte da execução dos testes envolve o fornecimento de DC e uma carga eletrônica para fixar as condições e fazer as medidas. Estas são áreas oportunas para se aumentar o rendimento. Configurando o sistema de testas de tal forma que ele possa simultaneamente executar a maiorias destes testes em diversos dispositivos usando fontes DC múltiplas e cargas é uma maneira eficiente em termos de custo de se alcançar maior produtividade no trabalho de testes. A figura 3 mostra como isso pode ser feito utilizando-se quatro dispositivos em paralelo. O sistema de alimentação modular N67000 e o sistema de cargas eletrônicas N3300A são excelentes escolhas para esta configuração tendo múltiplos canais e capacidades avançadas de programação.

 

Configuração para um sistema de teste paralelo.
Configuração para um sistema de teste paralelo.

 

Execução Seqüencial X Paralela

 

Comparação entre testes seqüencial e paralelo.
Comparação entre testes seqüencial e paralelo.

 

A execução seqüencial para um teste de corrente de entrada, e ilustrada do lado esquerdo da figura 4. A execução do teste deve rodar através da seqüência quatro vezes, uma para cada um dos quatro dispositivos em teste. Em comparação, a execução do mesmo teste para um sistema paralelo, ilustrado no lado direito da figura 4 tem várias vantagens. Esta execução requer apenas uma passagem através da seqüencia de dispositivos sob teste. Usando os estados Save e Recall e os recursos de programação da lista de canais, todas as quatro cargas e fontes DC podem ser comutadas e a leitura feita simultaneamente.

 

Melhorias no Desempenho Usando o Teste Paralelo

A melhoria do desempenho do processo de teste paralelo é dada diretamente pela quantidade de dispositivos que se pode testar simultaneamente. Neste caso, temos uma melhoria de desempenho de quatro vezes. No entanto, a melhoria final depende de muitos fatores, mas em média, com a utilização de fontes DC e cargas, temos um fator de pelo menos 3. As fontes e cargas da Agilent oferecem uma solução prática para estes testes, oferecendo melhorias de desempenho de testes que são de grande importância nos processos de fabricação de adaptadores. Atualmente, a maior limitação encontrada neste tipo de teste está velocidade com que os adaptadores podem ser conectados aos equipamentos de teste.

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