如果有人想開發(fā)“永動電池”，那么很可能電子工程師首先要把電源效率提高到遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)今的水平。但盡管人們在這一研究中做了大量投資，但這種電池還沒有問世。相反，在現(xiàn)實(shí)世界中，設(shè)計(jì)人員必須盡一切可能來限制功耗，尤其是物聯(lián)網(wǎng)(IoT).

功率管理是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)關(guān)注的主要問題，準(zhǔn)確描述設(shè)備功耗是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本要求。

在過去六年中，Malap一直在電源行業(yè)工作，設(shè)計(jì)和測試功率半導(dǎo)體、UPS系統(tǒng)、汽車充電器和汽車馬達(dá)驅(qū)動器。我們請他從設(shè)計(jì)和測試角度談?wù)勊吹降男袠I(yè)變化，以及泰克是怎樣在電源效率市場中發(fā)揮自己的作用的。

工程師在物聯(lián)網(wǎng)時代面臨著哪些挑戰(zhàn)？

物聯(lián)網(wǎng)給工程和測試帶來了巨大的挑戰(zhàn)。工程師必須清楚怎樣最大限度地利用這些新器件的功率，更重要的是如何真正地測試和驗(yàn)證設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)世界中的工作。同樣，在電源設(shè)計(jì)中對超高效率和小外形尺寸的需求迫使工程師們采用越來越高的開關(guān)頻率和更小的元件封裝。這就導(dǎo)致了開發(fā)和使用諸如氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)等新的寬帶隙開關(guān)技術(shù)，其可以比傳統(tǒng)硅器件更快地開關(guān)并提供緊湊的封裝。與此同時，它們帶來了非常困難的測試挑戰(zhàn)。

總之，這些趨勢大大提振了功率設(shè)計(jì)的未來，是電子行業(yè)的關(guān)鍵創(chuàng)新領(lǐng)域之一。我認(rèn)為，我們將在這些變革中看到某些巨大的進(jìn)展。但這要求工程師做大量的工作，解決前面提到的挑戰(zhàn)。希望我們的測試測量同行們可以在這個過程中助他們一臂之力，至少要讓他們的測試工作變得更容易、更高效。

這個領(lǐng)域還有什么趨勢和挑戰(zhàn)？

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)正在追求更高的能效，意味著同一類型的設(shè)備要進(jìn)行更多的測試，特別是電源。這些要求適合幾乎每個垂直行業(yè)，因此影響是普遍性的。其影響并不限于電源或充電器，最近出臺的一項(xiàng)針對LED驅(qū)動器的標(biāo)準(zhǔn)，正推動提升電力效率及電光轉(zhuǎn)換效率。

在許多方面，標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)人員最可怕的夢魘。由于標(biāo)準(zhǔn)(及世界各地的其他規(guī)范)都是不斷更新的要求，因此工程師必須不斷做好準(zhǔn)備，來追求更高的能源效率。標(biāo)準(zhǔn)每四年左右就會把功率效率提升到新的水平，會提出更低的待機(jī)功耗要求。除在運(yùn)行時保持高效外，器件必須演示自己在什么也沒做時真正擁有非常低的功耗。

測試測量在推動這個領(lǐng)域創(chuàng)新中發(fā)揮著怎樣的作用？

如前所述，實(shí)現(xiàn)更高的效率要求大量的創(chuàng)新型設(shè)計(jì)方法，其中之一是實(shí)現(xiàn)更高的開關(guān)頻率。正因如此，寬帶隙功率器件在新型功率電子設(shè)計(jì)中才變得相當(dāng)流行。但這些器件也帶來了自己的測試挑戰(zhàn)。一方面，您需要極高的帶寬，另一方面，您需要非常高的靈敏度，因?yàn)殚_關(guān)和門信號變得更加關(guān)鍵、更加靈敏。高開頭頻率還需要同時測量更多的信號，以優(yōu)化定時和占空比，最大限度地挖掘設(shè)計(jì)潛力。

在部署GaN和SiC等新技術(shù)時，對元器件級測試和評估的需求也會明顯提高。這些器件需要進(jìn)行高達(dá)幾千伏的擊穿測試，同時要檢查低達(dá)幾飛安的漏電流。鑒于其部署于嚴(yán)苛設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)中，從晶圓到封裝部件的所有這些器件的穩(wěn)健測試相當(dāng)關(guān)鍵。在系統(tǒng)層面上，測試極高效率的需求、設(shè)計(jì)中小的增量變化以滿足效率要求，并在所有工作模式下測試精確功耗，這些需求正變得至關(guān)重要。

可以肯定地說，我們需要在系統(tǒng)中多得多的測試點(diǎn)及設(shè)計(jì)的所有階段進(jìn)行精確測試，現(xiàn)在的重要性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以往。舊的測試工具和技術(shù)已經(jīng)不足以適應(yīng)電源設(shè)計(jì)人員面臨的趨勢變化。

從元器件級的SMU和參數(shù)測試儀，到一致性測試使用的源表和頻譜分析儀，泰克為功率電子測試的每個階段都提供了解決方案。一個非常好的實(shí)例是我們的DMM 7510，這種采樣數(shù)字萬用表可以分辨最低pA級的睡眠電流，同時顯示高達(dá)1MHz的脈沖電流，工程師可以在復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)傳感器的所有工作狀態(tài)中，簡便地表征DC功率廓線，進(jìn)而使電池續(xù)航時間達(dá)到最大。