Nilai induktansi pada kondisi nominal belum selalu menggambarkan perilaku power inductor saat membawa arus DC. DC Bias Test membantu QC dan engineering melihat bagaimana nilai L berubah ketika arus meningkat
Dalam power supply, DC-DC converter, dan berbagai rangkaian power electronics, power inductor bekerja sambil membawa arus DC. Karena itu, karakteristik induktor tidak hanya perlu dilihat pada kondisi pengukuran nominal, tetapi juga pada kondisi arus yang mendekati penggunaannya.
Saat incoming inspection atau final QC, power inductor umumnya diperiksa berdasarkan nilai induktansi (L) pada kondisi pengujian tertentu. Selama nilai yang diperoleh masih berada dalam batas toleransi, komponen dianggap memenuhi spesifikasi.
Namun, apakah nilai L tersebut tetap sama ketika power inductor membawa arus DC yang lebih tinggi?
Mengapa nilai L dapat turun?
Ketika arus DC meningkat, kondisi magnetisasi core ikut berubah. Pada power inductor dengan magnetic core, kenaikan arus dapat membawa core semakin mendekati kondisi saturation. Salah satu karakteristik yang dapat diamati adalah penurunan nilai induktansi.
Penurunan nilai L (induktansi) saat arus DC meningkat tidak otomatis berarti power inductor gagal. Hasil pengujian perlu dibandingkan dengan spesifikasi DUT, kondisi aplikasi, dan acceptance limit yang telah ditetapkan oleh engineering. Yang perlu dihindari adalah menilai performa hanya dari satu angka nominal tanpa mengetahui kondisi saat angka itu diperoleh.
Kapan Power Inductor Perlu DC Bias Test?
DC Bias Test relevan ketika induktor memang membawa arus DC dalam aplikasi dan perubahan L terhadap arus memengaruhi fungsi rangkaian. Pengujian dapat dilakukan pada beberapa titik arus, mulai dari kondisi awal hingga rentang evaluasi yang ditentukan berdasarkan desain dan kondisi penggunaan. Dari titik-titik tersebut, tim dapat memperoleh kurva perubahan L terhadap DC bias current.
Hasil pengujian dapat digunakan untuk membandingkan karakteristik antar lot, memantau konsistensi kualitas produksi, memvalidasi desain, atau menetapkan batas pemeriksaan produksi yang lebih relevan dengan kondisi penggunaan.
Konfigurasi alat yang dapat dipertimbangkan
Untuk kebutuhan ini, salah satu konfigurasi HIOKI yang dapat digunakan terdiri dari LCR Meter IM3536, DC Bias Current Unit 9269-10, fixture yang sesuai dengan DUT, dan external constant-current source. IM3536 mengukur parameter komponen, sedangkan 9269-10 memungkinkan arus DC diterapkan pada jalur pengukuran. HIOKI menyatakan bahwa penggunaan 9269-10 memerlukan external constant-current source. Fixture harus mengikuti bentuk komponen: 9262 dapat dipertimbangkan untuk komponen berkaki, sedangkan 9263 ditujukan untuk SMD dengan dimensi yang sesuai.
Perhatikan batas konfigurasi, bukan hanya kemampuan alat utama
IM3536 mempunyai rentang pengukuran DC dan 4 Hz sampai 8 MHz. Namun, rentang tersebut tidak otomatis menjadi rentang seluruh sistem ketika 9269-10 dipasang. Untuk 9269-10, batas yang dicantumkan HIOKI adalah arus DC maksimum 2 A dan frekuensi 40 Hz sampai 2 MHz. Pada penggunaan extended measurement cable, batas frekuensi atas menjadi 1 MHz. Artinya, teknisi perlu memeriksa batas setiap elemen konfigurasi sebelum menetapkan kondisi uji.
Dari hasil ukur menjadi keputusan QC
Alur praktisnya dimulai dari menentukan frekuensi ukur, level arus, fixture, serta acceptance limit berdasarkan DUT. Setelah kompensasi dan koneksi dipastikan benar, nilai L diukur pada titik DC bias yang telah ditentukan. Data lalu dibandingkan dengan batas yang disepakati, bukan dengan angka generik. Dengan pendekatan ini, keputusan pass/fail memiliki dasar yang jelas dan dapat diulang
Agar data antar sampel tetap bisa dibandingkan
DC Bias Test akan sulit dibaca jika kondisi setiap pengukuran berubah. Karena itu, catat model fixture, frekuensi, level sinyal ukur, titik arus DC, arah kenaikan arus, dan waktu tunggu sebelum membaca nilai. Pastikan posisi DUT konsisten dan lakukan open/short compensation sesuai konfigurasi yang dipakai. Jika sampel memanas selama pengujian, catat juga kondisi tersebut karena temperatur dapat ikut memengaruhi karakteristik komponen.
Untuk QC, tidak selalu diperlukan jumlah titik yang sangat banyak. Engineering dapat lebih dulu melakukan pemetaan pada beberapa sampel, lalu menentukan titik arus yang paling mewakili kondisi kerja dan paling sensitif terhadap perubahan. Titik itu kemudian dipakai sebagai pemeriksaan rutin dengan acceptance limit yang sudah divalidasi. Dengan cara ini, jumlah titik pengujian tetap dapat dikendalikan, tetapi masih mewakili kondisi penggunaan power inductor. Dokumentasikan nomor lot, identitas sampel, revisi metode, dan hasil setiap titik agar perubahan proses atau material dapat ditelusuri. Bila arus yang dibutuhkan melampaui batas 9269-10, konfigurasi lain harus dievaluasi; jangan meneruskan test di luar rating unit hanya demi mempertahankan setup yang sama.
Sedang menentukan pengujian power inductor? Siapkan informasi ukuran DUT, frekuensi kerja, arus evaluasi, dan batas penerimaan. PT Metro Instrumen Abadi dapat membantu mendiskusikan konfigurasi HIOKI yang sesuai