PMU 측정 방식을 이용한 이론 및 설계(3)

다음은 보드 레벨에서 실제 저항들을 연결하여 측정한 결과 데이타이다. PCB상에서 mΩ단위 혹은 수십 mΩ단위의 저항을 측정할 시 PCB의 Pattern 두께 혹은 길이에 의한 Offset이 존재할 수 있고, 또한 Multi Channel 구성 시 기계식 Relay 나 Photo Relay, Mux IC들의 내부 저항에 따라 Offset이 존재한다. mΩ단위에서는 가급적 내부 저항이 낮은 기계식 Relay를 사용하는 것이 좋다.

 

● 다음은 부하 측정 이전에 기본적인 Calibration 작업을 위해 RLOAD± 양단에 Short를 시켜 전압(VOUT) 및 전류(IOUT)를 측정한다.

    ADC로 읽은 전압=(VREF x CODE)/2^n 값으로 ADC는 16bit를 사용하였다.

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω, RLOAD=Short, GAIN=11, VI_SEL='1'(VOUT)

CODE	95	95	96	94	98	95	95	96	104	96	94
VOUT	0.004349	0.004349	0.004395	0.004303	0.004486	0.004349	0.004349	0.004395	0.004761	0.004395	0.004303

88us 동안 11Sampling을 하였으며 평균 전압값은 0.0004403V

 

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=Short, GAIN=11, VI_SEL='0'(IOUT)

CODE	13005	12987	13000	13001	13004	13007	12889	13006	12988	13001	13001
VOUT	0.595322	0.594498	0.595093	0.595139	0.595276	0.595413	0.590012	0.595367	0.594543	0.595139	0.595139

평균 전류값은 0.594631V으로 Short시 Offset 저항(R)을 계산하면 R=VOUT/IOUT=0.081448Ω의 저항을 가지고 있다.

이 Offset 저항을 프로그램상 저장을 해두고, 실제 부하 저항은 =실측치 저항- 오프셋 저항으로 계산한다.

 

● 다음은 실제 0.2Ω을 연결로 부하 저항 측정을 한 예이며, 저항을 납으로 병렬 연결하여 측정하므로 납량에 따라 오차가 발생할 수 있다.

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.2Ω , GAIN=11, VI_SEL='0'(VOUT)

CODE	329	317	329	325	329	330	326	329	329	327	328
VOUT	0.01506	0.014511	0.01506	0.014877	0.01506	0.015106	0.014923	0.01506	0.01506	0.014969	0.015015

전압에 대한 평균값은 0.014973V이다.

 

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.2Ω , GAIN=11, VI_SEL='0'(IOUT)

전류에 대한 평균값은 0.603029V이다. 실제 부하 저항=(0.014973/0.603029)-0.081448=0.191679Ω

 

● 다음은 0.2Ω 2개를  병렬 연결로 부하 저항 측정을 한 예이다.

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.1Ω , GAIN=11, VI_SEL='1'(VOUT)

CODE	210	213	219	214	211	204	211	213	214	212	207
VOUT	0.009613	0.00975	0.010025	0.009796	0.009659	0.009338	0.009659	0.00975	0.009796	0.009705	0.009476

전압에 대한 평균값은 0.009688V이다.

 

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.1Ω , GAIN=11, VI_SEL='0'(IOUT)

CODE	12865	12889	12880	12871	12882	12867	12907	12872	12859	12882	12873
VOUT	0.588913	0.590012	0.5896	0.589188	0.589691	0.589005	0.590836	0.589233	0.588638	0.589691	0.589279

전류에 대한 평균값은 0.589462V이다. 실제 부하 저항=( 0.009688V / 0.589462V )-0.081448=0.09934Ω

 

● 다음은 0.2Ω 3개를 병렬 연결로 부하 저항 측정을 한 예이다.

    ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.0666Ω , GAIN=11, VI_SEL='1'(VOUT)

CODE	175	175	174	176	175	173	176	174	176	175	171
VOUT	0.008011	0.008011	0.007965	0.008057	0.008011	0.007919	0.008057	0.007965	0.008057	0.008011	0.007828

전압에 대한 평균값은 0.00799V이다.

 

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.0666Ω , GAIN=11, VI_SEL='0'(IOUT)

전류에 대한 평균값은 0.589462V이다. 실제 부하 저항=( 0.00799V / 0.589462V )-0.081448=0.067314Ω

 

● 다음은 0.2Ω 4개를 병렬 연결로 부하 저항 측정을 한 예이다.

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.05Ω , GAIN=11, VI_SEL='1'(VOUT)

CODE	160	156	154	145	155	156	155	154	147	154	149
VOUT	0.007324	0.007141	0.00705	0.006638	0.007095	0.007141	0.007095	0.00705	0.006729	0.00705	0.006821

전압에 대한 평균값은 0.007012V이다.

 

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.05Ω , GAIN=11, VI_SEL='1'(IOUT)

CODE	12936	12939	12944	12933	12954	12929	12944	12939	12926	12941	12945
VOUT	0.592163	0.5923	0.592529	0.592026	0.592987	0.591843	0.592529	0.5923	0.591705	0.592392	0.592575

전류에 대한 평균값은 0.592305V이다. 실제 부하 저항=( 0.007012V / 0.592305 )-0.081448=0.048778Ω

 

● 다음은 0.2Ω 5개를 병렬 연결로 부하 저항 측정을 한 예이다.

    ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.04Ω , GAIN=11, VI_SEL='1'(VOUT) 

CODE	146	143	137	143	143	141	143	142	144	144	139
VOUT	0.006683	0.006546	0.006271	0.006546	0.006546	0.006454	0.006546	0.0065	0.006592	0.006592	0.006363

전압에 대한 평균값은 0.006513V이다.

 

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.04Ω , GAIN=11, VI_SEL='1'(IOUT)

CODE	12966	12955	12959	12949	12945	12964	12959	12892	12958	12949	12961
VOUT	0.593536	0.593033	0.593216	0.592758	0.592575	0.593445	0.593216	0.590149	0.59317	0.592758	0.593307

전류에 대한 평균값은 0.592833V이다. 실제 부하 저항=( 0.006513V / 0.592833V )-0.081448=0.039396Ω

 

● 다음은 0.2Ω 6개를 병렬 연결로 부하 저항 측정을 한 예이다.

    ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.0333Ω , GAIN=11, VI_SEL='1'(VOUT) 

CODE	134	136	132	137	135	134	135	141	137	135	129
VOUT	0.006134	0.006226	0.006042	0.006271	0.00618	0.006134	0.00618	0.006454	0.006271	0.00618	0.005905

전압에 대한 평균값은 0.00618V이다.

 

    ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.0333Ω , GAIN=11, VI_SEL='0'(IOUT)

CODE	12945	12980	12951	12893	12955	12959	12957	12967	12874	12950	12952
VOUT	0.592575	0.594177	0.59285	0.590195	0.593033	0.593216	0.593124	0.593582	0.589325	0.592804	0.592896

전류에 대한 평균값은 0.592525V이다. 실제 부하 저항=( 0.00618V / 0.592525V )-0.081448=0.033278Ω

 

● 다음은 0.2Ω 7개를 병렬 연결로 부하 저항 측정을 한 예이다.

    ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.0285Ω , GAIN=11, VI_SEL='1'(VOUT) 

CODE	131	130	130	125	130	135	130	129	123	130	127
VOUT	0.005997	0.005951	0.005951	0.005722	0.005951	0.00618	0.005951	0.005905	0.00563	0.005951	0.005814

전압에 대한 평균값은 0.005909V이다.

 

     ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD= 0.0285Ω , GAIN=11, VI_SEL='0'(IOUT)

CODE	12971	12874	12954	12963	12966	12972	12963	12986	12959	12963	12966
VOUT	0.593765	0.589325	0.592987	0.593399	0.593536	0.593811	0.593399	0.594452	0.593216	0.593399	0.593536

전류에 대한 평균값은 0.593166V이다. 실제 부하 저항=( 0.005909V / 0.593166V )-0.081448=0.02813Ω

 

● 다음은 0.2Ω 8개를 병렬 연결로 부하 저항 측정을 한 예이다.

    ▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.025Ω , GAIN=11, VI_SEL='1'(VOUT) 

CODE	119	125	127	126	125	117	126	122	125	125	126
VOUT	0.005447	0.005722	0.005814	0.005768	0.005722	0.005356	0.005768	0.005585	0.005722	0.005722	0.005768

전압에 대한 평균값은 0.005672V이다.

 

▶ DAC=1V, RSENSE=10Ω,  RLOAD=0.025Ω , GAIN=11, VI_SEL='0'(IOUT) 

CODE	12975	12971	12867	12955	12971	12973	12973	12874	12973	12958	12965
VOUT	0.593948	0.593765	0.589005	0.593033	0.593765	0.593857	0.593857	0.589325	0.593857	0.59317	0.593491

전류에 대한 평균값은 0.592825V이다. 실제 부하 저항=( 0.005672V / 0.592825V )-0.081448=0.023779Ω