사물 인터넷을 지원하는 소비자 전자 디바이스를 위한 테스트 과제 해결 | 키사이트 Keysight

사물 인터넷(IoT)은 홈 오토메이션, 엔터테인먼트 시스템, 보안 및 경보 시스템, 스마트 워치 및 웨어러블 건강 모니터, 스마트 트래픽 디바이스, 폐기물 관리 디바이스, 커넥티드 카 등 우리 생활의 많은 부분에 영향을 미치며, IoT가 다루지 않는 소비자 및 산업 어플리케이션은 거의 없다고 해도 과언이 아닙니다.

이러한 IoT 디바이스는 설계자와 제조업체에게 독특한 과제를 안깁니다. 스마트 워치와 피트니스 모니터 같은 디바이스는 크기가 작고 경제적이며 되도록 전력을 적게 소모하도록 설계되어야 하기 때문입니다. 전력 및 신호 경로의 근접성이 정전식 및 유도성 커플링으로 인해 신호 간섭과 Crosstalk 문제를 초래할 수 있기 때문에 설계자는 조밀한 고집적 회로와 SoC(systems on chip) 디바이스 사용의 필요성을 느낄 수 있습니다. 새로운 하드웨어는 전력을 적게 소비하며 여러 무선 플랫폼을 지원해야 합니다. 또한 소비자 전자 제품은 여러 무선 형식을 지원하여 다양한 벤더 또는 시스템 간의 호환성을 보장해야 합니다.

새로운 무선 모듈을 제품에 통합하거나 새로운 저전력 모듈을 테스트 혹은 설계 문제를 해결해야 할 때, 키사이트테크놀로지스는 이러한 IoT 설계 과제에 대한 솔루션을 제공하여 개발을 촉진하고 출시 시간을 단축할 수 있도록 지원합니다.

IoT 디바이스의 테스트 과제와 솔루션

IoT 디바이스의 복잡성은 디바이스 설계자가 성공적인 제품을 만들어 내기까지 해결해야 할 문제가 산적해 있다는 것을 의미합니다. 디바이스의 각 측면에는 각기 고유한 과제가 존재합니다. 따라서 개발을 수행하는 엔지니어에게는 IoT 설계의 적절한 기능을 보장하는데 필요한 측정을 제공할 수 있는 테스트 솔루션이 필요합니다.

낮은 전력 소비 분석

IoT 디바이스 최대의 과제(또는 기회)는 소형 온보드 배터리입니다. IoT 디바이스는 한 번 충전한 뒤 장시간 작동해야 하고 심박 조율기와 보청기 같은 웨어러블 의료 디바이스는 고장 나면 안 됩니다. 따라서 전력 소비 패턴과 배터리 수명을 이해하는 것이 매우 중요합니다.

배터리 수명을 극대화하기 위해 많은 디바이스는 대부분의 시간을 대기 모드 또는 절전 모드로 보내다가 데이터를 보내거나 받는 잠깐 동안에만 활성 상태로 바뀌도록 설계됩니다. 활성 모드에서 디바이스는 최대 수백 밀리암페어의 전류를 소모할 수 있는데, 절전 모드에서는 겨우 마이크로암페어의 전류만 소모하게 됩니다. 그러므로 테스트 장비는 광범위한 동적 범위에서 정확하게 측정해야 하는데, 최소 및 최대 전류 레벨 간에 1,000,000:1의 비율을 처리하는 것이 배터리 수명의 주요 과제가 되었습니다. 또한 전력 모듈을 빈번하게 켜고 끄는 과정에서 전력 소비를 줄이기 위해 높고 좁은 전류 스파이크와 빠른 Transient 효과가 발생합니다. 즉, 이러한 싱글샷 및 Transient 전류 파형을 캡처하기 위해 테스트 장비는 빠른 측정을 연속적으로 수행해야 합니다.

설계 및 검증 엔지니어는 동적 전류 소비를 신중하게 특성 분석해 불필요한 전류 드레인을 예방해야 합니다. 대량 생산 테스트의 경우 동적 거동을 완전하게 특성 분석했다면 필요한 테스트의 엄격성 수준이 낮아지므로 전류 또는 전력 소비를 측정하기 위한 테스트 장비 선택이 더 간단해집니다. 저렴한 디지털 멀티미터(DMM)는 활성 모드 중에 전류 소비를 측정할 수 있고 절전 모드 중에 특정 레벨 미만으로 전류가 강하하도록 보장합니다. 데이터 수집(DAQ) 디바이스는 생산에서 여러 테스트 포인트 또는 DUT를 동시에 테스트하기 위한 솔루션으로 채널당 비용이 저렴합니다. 예를 들어 하나의 인쇄 회로 어셈블리(PCA)의 여러 위치에서 전압 및 전류를 측정하거나 여러 PCA 패널에서 병렬 테스트를 수행할 수 있습니다. 표 2에는 배터리 수명을 테스트하기 위한 그 외 제품과 그 장점이 요약되어 있습니다.

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