定義

「保証値」は、記載された動作条件下における各モデルの性能を示し、モデル保証の対象となります。

「特性値」は、記載された動作条件下における各モデルの使用に関連する値を示しますが、モデル保証の対象外です。

  • 「標準値」は、大部分のモデルが満たす性能です。
  • 「公称値」は、設計、適合性試験、または補足試験に基づく属性を表します。

「仕様値」は、特に記載がない限り、保証値です。

条件

仕様値は、特に注釈のない限り、以下の条件下において有効です。

  • シャーシのスロット冷却能力が58 W以上である。
    メモ 最大シンク電力のシャーシへの依存性については、 「計測器機能」を参照してください。
  • キャリブレーション間隔が2年である。
  • ウォームアップ時間が30分である。
  • 過去24時間内にセルフキャリブレーションが実行されている。
  • 周囲温度が23℃±5℃である。
  • NI-DCPowerアパーチャ遅延が2電源周期 (PLC) に設定されている。

計測器機能

DC電圧レンジ

6 V、60 V

DC電流レンジ

4 A、40 A

図 1. PXIe-4051の象限図


メモ Vmin未満の電圧における動作の詳細については、以下の図を参照してください。
図 1. 最小抵抗制限領域の拡大図


メモ PXIe-4051電子負荷は、第四象限 (シンク電力) で動作する単一象限計測器です。業界でこれまでに確認されている電子負荷の動作に一致させるために、PXIe-4051に関するドキュメントに記載されている他のすべてのセクションとNI-DCPowerドライバでは、電流レベル/制限および測定で正符号規則を使用しています。SMU計測器とのコード互換性を確保するには、 計測器モードプロパティを使用して、 NI-DCPowerで使用される符号規則を確認します。
表 1. 最小抵抗制限領域

最小動作電圧 (Vmin)

 500 mV (40 A時) (標準)

最小フォース抵抗 (Rmin)

 12.5 mΩ (標準)
メモ Vminを下回る動作は、電流がVinput/Rmin未満のレベルに制限されている場合に可能です。図2の曲線の外側にレベルを構成すると、電力ステージがRminで飽和するため、レギュレーションが失われます。
表 2. DCシンク電力
シャーシタイプ 最大DCシンク電力
PXIe-1084[1]1 PXI Platform Servicesドライバは、バージョン2023 Q2以降に更新する必要があります。、PXIe-1092、PXIe-1095 300 W
スロット冷却能力58 W 150 W
スロット冷却能力38 W サポートなし

電圧

表 3. 電圧プログラミングおよび測定確度/分解能
レンジ 分解能 (ノイズ制限) ノイズ (0.1 Hz～10 Hz、ピーク-ピーク) (標準) 確度 ± (電圧の% + オフセット) [2]2 確度の低下と条件については、「リモートセンス」セクションを参照してください。 温度係数[3]3 温度係数は、Tcalの±5℃以内で周囲温度が23℃ ±5℃を超える値に適用されます。± (電圧の% + オフセット)/℃
Tambient23℃ ±5℃, Tcal[4]4 Tcalは、前回のセルフキャリブレーション完了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。±5℃ T周囲温度0℃～40℃、Tcal±5℃
6 V 1 μV 6 μV 0.03% + 600 μV 0.0005% + 1 μV
60 V 10 μV 60 μV 0.03% + 6 mV

電流

表 4. 電流のプログラミングおよび測定確度/分解能
レンジ 分解能 (ノイズ制限) ノイズ (0.1 Hz～10 Hz、ピーク-ピーク) (標準) 確度± (電流の% + オフセット) 温度係数[5]5 温度係数は、Tcalの±5℃以内で周囲温度が23℃ ±5℃を超える値に適用されます。± (電流の% + オフセット)/℃
Tambient23℃ ±5℃, Tcal[6]6 Tcalは、前回のセルフキャリブレーション完了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。±5℃ T周囲温度0℃～40℃、Tcal±5℃
4 A 10 μA 60 μA 0.05% + 700 μA 0.003% + 2 μA
40 A 100 μA 350 μA 0.07% + 13 mA 0.0039% + 20 μA

ノイズ

以下の図は、測定ノイズをPXIe-4051の測定アパーチャ遅延の関数として表したものです。

図 1. 電圧RMSノイズ vs. アパーチャ遅延 (公称)


図 1. 電流RMSノイズ vs. アパーチャ遅延 (公称)


メモ アパーチャ遅延が2電源周期 (PLC) に設定されている場合、測定ノイズは、電源周波数プロパティが50 Hzと60 Hzのどちらに設定されているかにより、わずかに異なります。
メモ 標準または2次のDCノイズ除去を構成するには、DCノイズ除去プロパティを使用します。

入力

プログラム可能な伝導電圧

表 5. 伝導電圧しきい値 (Von/Voff) プログラミング確度/分解能
確度 ± (しきい値設定値の6% + 50 mV) (標準)
分解能 30 mV (標準)
メモ 詳細については、『PXIe-4051ユーザマニュアル』の「Vload_min、起動動作、および伝導電圧の設定」を参照してください。

保護

チャンネル保護

過熱

自動シャットダウン

過電力

自動シャットダウン

過電流

自動シャットダウン

直列動作および並列動作

定格が同じ電子負荷モジュールは、定電流モードで並列に使用することができます。NIでは、ロードモジュールを直列で使用することを推奨していません。

過渡応答

表 6. DC電流過渡応答性能
過渡応答設定 立ち上がり時間[7]7 設定値過渡の10%から90%に過渡する時間として測定されます。 スルーレート[8]8 設定値過渡の10%ポイントから90%ポイントまでの時間で除算された電流の変化として測定されます。 設定値ステップ条件
低速 443 μsの立ち上がり時間 0.07 A/μs 1 A～39 A
標準 53 μsの立ち上がり時間 0.59 A/μs
高速 10 μsの立ち上がり時間 3 A/μs
表 7. DC電圧過渡応答性能
過渡応答設定 立ち上がり時間[9]9 設定値過渡の10%から90%に過渡する時間として測定されます。 スルーレート[10]10 設定値過渡の10%ポイントから90%ポイントまでの時間で除算された電流の変化として測定されます。 設定値ステップ条件
低速 26.4 ms (標準) 0.001 V/μs 1 V～50 V
標準 1.2 ms (標準) 0.033 V/μs
高速 103 μs (標準) 0.38 V/μs
メモ これらのレートは、SourceAdaptの一般的なプリセットです。設定と構成によっては、カスタム過渡応答を使用すると、スルーレートが、示されている性能よりも高くなる可能性があります。システムや設定で物理的に許容されているゲイン帯域幅よりも高いゲイン帯域幅を設定すると (ケーブル、インダクタンス、キャパシタンスなどが原因)、不安定になる可能性があります。
表 8. 設定値スルーレートのプログラム可能​レンジ
NI-DCPowerプロパティ 電流レベルレンジ プログラム可能レンジ
電流レベル立ち上がりスルーレート/電流レベル立ち下がりスルーレート 4 A 10 nA/μs～2.4 A/μs
40 A 10 nA/μs～24 A/μs
メモ
  • 実現可能な最大スルーレートは、プログラムされたゲイン帯域幅および設定とシステムの制限によって制約を受けます。プログラム可能なスルーレートを使用して、低速スルーレート、独立した立ち上がりおよび立ち下がりスルーレート、またはシーケンス内の各ステップ固有のスルーレートを取得します。
  • スルーレートがシーケンス/ステップ時間よりも遅くなるようにプログラムされている場合、そのステップ所要時間内では、プログラムされた定常状態の電流や電圧を達成することはできません。
  • プログラム可能なスルーレートは、定電流モードでのみ使用できます。
  • 詳細については、『PXIe-4051ユーザマニュアル』の「過渡応答」を参照してください。

リモートセンス

電圧確度

センスリード線の最大抵抗の仕様を超える場合は、センスリード線の抵抗1 Ωあたり5 ppmの電圧測定値を加算します。

センスリード線の最大抵抗

1 Ω

測定および更新タイミング特性

メモ 以下のセクションでは、NI-DCPower API内でソースという表現が使用されている場合、実際には電子負荷のシンク機能を表しています。

有効サンプリングレート[11]11 ソースと測定を同時に行う場合は、ソース遅延とアパーチャ遅延の両方がサンプリングレートに影響します。測定レコードを記録する場合は、アパーチャ遅延のみがサンプリングレートに影響します。

(1.8 MS/s)/N (N = 1, 2, 3, … 224) (公称)

サンプリングレート確度

PXIe_CLK100の確度と同じ (公称)

ホストへの最大測定レート

1.8 MS/s (チャンネルあたり、連続) (公称)

最大アップデートレート[12]12 ソース遅延を調整するか、または上級シーケンスを使用する場合、最大アップデートレートは変わります。

シーケンスモード

100,000回更新/s (10 μs/更新) (公称)

入力トリガ

ソースイベント遅延

10 μs (公称)

ソースイベントジッタ

4 μsピーク-ピーク (公称)

測定イベントジッタ

2 μsピーク-ピーク (公称)

NI SourceAdaptを使用して過渡応答を最適化する

NI SourceAdaptは、以下の条件に合わせてシステムの過渡応答と相互接続を最適化します。

  • スルーレートの高速化
  • オーバーシュートの低減
  • リンギング

DUTと電子負荷間のケーブルが長く、インダクタンスが高いと、システムが不安定になったり、システムに振動が生じたりする可能性があります。以下のグラフは、電流の設定値を高くする必要があり、ケーブルが長いかケーブルインダクタンスが高いシステムをSourceAdaptで最適化する方法の例を示しています。



SourceAdaptでチューニングする前に、システムで実現できる最適な立ち上がり時間がスルーレート制限によってマスクされないように、スルーレートを最大に設定してください (調整可能な場合)。

以下のグラフは、定電流モードと長いケーブルを使用したシステムの初期過渡応答の例を示しています。リンギングとスルーレートは、システムのインダクタンスによって制限されています。



ゲイン帯域幅 (GBW) プロパティを使用して、オーバーシュートが発生せず、振動が許容可能になるまで、システムの帯域幅を減少させます。

NIでは、以下の式に従い、上記グラフから得られるシステムインダクタンスによって制限された立ち上がり時間に基づくGBWを採用することを推奨します。

G B W = .35 2 ⁢ * R i s e ⁢ ⁢ T i m e

立ち上がり時間は、指定されたスルーレートとシステムの共振周波数によって決まる一定の制限内に収まっている必要があります。これらの制限値は、ケーブルの固有インダクタンスの影響を受けます。システムを正常に動作させ、安定した状態を維持するためには、これらの要素のバランスをとることが不可欠です。システムが完全に振動している場合は、さらにチューニングする前に、まず低いGBW (1 kHz以下) を設定することで、安定性を確保できます。



応答をチューニングするには、補正周波数と極/零点比を調整して、システムに追加の極と零点を配置します。たとえば、補正周波数をGBWと等しくなるように調整し、極/零点比を1未満 (<1) まで徐々に下げることで、ステップ応答を最適化できます。

メモ チューニングプロセスでは、調整は徐々に行ってください。大幅な補正を行うと、オーバーシュートや振動が発生する可能性があります。


極周波数とゼロ周波数は、以下の式で求めることができます。

極周波数 = 補正周波数 * 極/零点比

ゼロ周波数 = 補正周波数 極/零点比

これらの設定には、ソース: 過渡応答をカスタムに設定し、ソース: 過渡応答からアクセスできます。電圧または電流の設定は、プロパティノードのソースモードによって異なります。

トリガ特性

メモ 以下のセクションでは、NI-DCPower API内でソースという表現が使用されている場合、実際には電子負荷のシンク機能を表しています。
入力トリガ

タイプ

開始、ソース、シーケンスアドバンス、測定

ソース (PXIトリガライン <0...7>)

極性

アクティブHIGH (構成不可)

最小パルス幅

100 ns (公称)

接続先[13]13 パルス幅および論理レベルは、「PXI Express Hardware Specification Revision 1.0 ECN 1」に準拠しています。、[14]14 入力トリガは再度エクスポートすることができます。 (PXIトリガライン <0...7>)

極性

アクティブHIGH (構成不可)

パルス幅

>200 ns (標準)

出力トリガ (イベント)

タイプ

ソース完了、シーケンス反復完了、シーケンスエンジン完了、測定完了

接続先[15]15 パルス幅および論理レベルは、「PXI Express Hardware Specification Revision 1.0 ECN 1」に準拠しています。、[16]16 出力トリガは再度エクスポートすることができます。 (PXIトリガライン <0...7>)

極性

アクティブHIGH (構成不可)

パルス幅

>230 ns (標準)

フォルト

コネクタ

AUX I/O

方向

出力

論理タイプ

3.3 V CMOS

極性

アクティブLOW (構成不可)

安全電圧と電流

通知 ユーザドキュメントに記載されている手順以外の方法で使用した場合、PXIe-4051に装備されている保護機能が正常に動作しない場合があります。
警告 この製品を危険電圧で動作させる場合は、感電を防止する予防措置を実行してください。
注意 絶縁電圧の定格は、任意のチャンネルピンとシャーシグランドの間の測定電圧に適用されます。チャンネルを直列で操作する場合、または外部電圧基準の上で浮動させる場合、すべての端子がこの定格を超えないことを確認してください。
注意 Les tensions nominales d'isolation s'appliquent à la tension mesurée entre n'importe quelle broche de voie et la masse du châssis.Lors de l'utilisation de voies en série ou flottantes en plus des références de tension externes, assurez-vous qu'aucun terminal ne dépasse cette valeur nominale.

DC電圧

60 V

チャンネル/アース間の絶縁

連続

150 VDC、CAT I

耐電圧

800 Vpk

注意 PXIe-4051をMeasurement Category II、III、またはIVの信号に接続したり、その測定に使用したりしないでください。
注意 Ne connectez pas le PXIe-4051 à des signaux et ne l'utilisez pas pour effectuer des mesures dans les catégories de mesure II, III ou IV.

Measurement Category Iは、MAINS電圧と呼ばれる電力系統システムに直接接続されていない回路での測定用です。MAINSは、装置に電力を供給する、危険電圧で活電状態の電力系統システムを指します。このカテゴリは、特別に保護された2次回路からの電圧の測定用です。この電圧の測定には、信号レベル、特別装置、装置のエネルギー制限された部品、安定化低電圧ソースから電力を供給される回路、および電子機器が含まれます。

メモ Measurement CategoryのCAT IとCAT Oは同等です。これらの試験回路および測定回路は、Measurement Category CAT II、CAT III、またはCAT IVのMAINS設置建造物に直接接続することを目的としていない他の回路用です。

DC電流レンジ

4 A

40 A

物理値

外形寸法

3U、3スロット、PXI Express/CompactPCI Expressモジュール

6.0 cm x 13.0 cm x 23.7 cm (2.4 in. x 5.1 in. x 9.3 in.)

重量

PXIe-4051

1010 g (35.6 oz)

フロントパネルコネクタ

入力チャンネル

OMNIMATE Hybrid、7.62 mm (4ポジション)、2.54 mm (6ポジション)

AUX I/O

MICRO COMBICON - DFMC 0、5、2.54 mm (8ポジション)

キャリブレーション間隔

推奨キャリブレーション間隔

2年

所要電力

PXI Express所要電力

PXIe-4051

3.3 Vレールから1 A、12 Vレールから1.7 A

環境特性

温度

動作時

0℃～40℃

保管時

-40℃～71℃

湿度

動作時

10% RH～90% RH (結露なきこと)

保管時

5% RH～95% RH (結露なきこと)

汚染度

2

最大使用高度

2000 m

耐衝撃/振動

動作時振動

5 Hz～500 Hz、0.3 g RMS

非動作時振動

5 Hz～500 Hz、2.4 g RMS

動作時衝撃

30 g、半正弦波、11 msパルス

確度計算の例

メモ 例で使用している仕様値は説明を目的としたものであり、必ずしもこのデバイスの仕様値を表すものではありません。

例1: 5℃確度を計算する

以下の条件に従い、40 Aレンジでの20 A入力のプログラミング/測定の確度を計算します。

周囲温度 28℃
デバイスの内部温度 cal内[17]17 Tcalは、前回のセルフキャリブレーションの終了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。 ± 5 °C
セルフキャリブレーション 直近24時間以内。

計算方法

デバイスの内部温度がTcal[18]18 Tcalは、前回のセルフキャリブレーションの終了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。±5℃の範囲内にあり、周囲温度が 23℃±5℃の範囲内にあるため、適切な確度仕様は次のようになります。

0.07%+ 13 mA

確度は以下の式で計算できます。

確度 ⁢ = 20 ⁢ ⁢ A ⁢ * 0.07 % + 13 ⁢ mA

= 14 ⁢ mA ⁢ + 13 ⁢ mA

= 27 ⁢ mA

したがって、実際の入力は20 Aの27 mA以内になります。

例2: リモートセンス確度を計算する

60 Vレンジで15 Vを測定した場合のリモートセンス確度を計算します。条件は、以下の条件以外は例1と同じであると仮定します。

HIセンスリード線の抵抗 5 Ω
LOセンスリード線の抵抗 1.5 Ω

計算方法

デバイスの内部温度がTcal[19]19 Tcalは、前回のセルフキャリブレーションの終了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。±5℃の範囲内にあり、周囲温度が 23℃±5℃の範囲内にあるため、適切な確度仕様は次のようになります。

0.03% + 6 mV

デバイスはリモートセンスを使用しており、センスリード線の抵抗がセンスリード線の最大抵抗仕様を超えているため、リモートセンスの確度仕様を使用します。

センスリード線の抵抗1 Ωあたり5 ppmの電圧測定値を加算します。

リモートセンス確度は、以下の式で計算できます。

確度 ⁢ = ( 15 ⁢ V ⁢ * 0.03 % + 6 mV ) + ⁢ ( 15 ⁢ V ⁢ * 5 ppm/Ω ) * ( 5 ⁢ Ω ⁢ + ⁢ 1.5 Ω ⁢ - 1 Ω )

= 10.5 ⁢ mV ⁢ + 488 ⁢ μV

= 10.988 mV

したがって、実際の入力は15 Vの10.988 mV以内になります。

例3: 温度係数を使用して確度を計算する

40 Aレンジでの10 A負荷の確度を計算します。条件は、以下の条件以外は例1と同じであると仮定します。

周囲温度 15℃

計算方法

デバイスの内部温度がTcal[20]20 Tcalは、前回のセルフキャリブレーションの終了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。±5℃の範囲内にあるため、適切な確度仕様は次のようになります。

0.07% + 13 mA

周囲温度が23℃±5℃の範囲外であるため、23℃±5℃の範囲から外れている摂氏温度あたり、以下の温度係数を使用します。

0.0039% + 20 µA

確度は以下の式で計算できます。

温度 ⁢ ⁢ 変化 = ( 23 ⁢ ° C ⁢ − 5 ⁢ ⁢ ° C ) − 15 ⁢ ° C ⁢ = 3 ⁢ ° C

確度 ⁢ = ( 10 ⁢ A ⁢ * 0.07 % + 13 ⁢ mA ) + ( 10 ⁢ A ⁢ * 0.0039 % / ° C + 20 ⁢ μA / ° C ) ⁢ * 3 ° C

= 20 mA + 1.23 mA

= 21.23 mA

したがって、実際の入力は10 Aの21.23 mA以内になります。

1 PXI Platform Servicesドライバは、バージョン2023 Q2以降に更新する必要があります。

2 確度の低下と条件については、「リモートセンス」セクションを参照してください。

3 温度係数は、Tcalの±5℃以内で周囲温度が23℃ ±5℃を超える値に適用されます。

4 Tcalは、前回のセルフキャリブレーション完了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。

5 温度係数は、Tcalの±5℃以内で周囲温度が23℃ ±5℃を超える値に適用されます。

6 Tcalは、前回のセルフキャリブレーション完了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。

7 設定値過渡の10%から90%に過渡する時間として測定されます。

8 設定値過渡の10%ポイントから90%ポイントまでの時間で除算された電流の変化として測定されます。

9 設定値過渡の10%から90%に過渡する時間として測定されます。

10 設定値過渡の10%ポイントから90%ポイントまでの時間で除算された電流の変化として測定されます。

11 ソースと測定を同時に行う場合は、ソース遅延とアパーチャ遅延の両方がサンプリングレートに影響します。測定レコードを記録する場合は、アパーチャ遅延のみがサンプリングレートに影響します。

12 ソース遅延を調整するか、または上級シーケンスを使用する場合、最大アップデートレートは変わります。

13 パルス幅および論理レベルは、「PXI Express Hardware Specification Revision 1.0 ECN 1」に準拠しています。

14 入力トリガは再度エクスポートすることができます。

15 パルス幅および論理レベルは、「PXI Express Hardware Specification Revision 1.0 ECN 1」に準拠しています。

16 出力トリガは再度エクスポートすることができます。

17 Tcalは、前回のセルフキャリブレーションの終了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。

18 Tcalは、前回のセルフキャリブレーションの終了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。

19 Tcalは、前回のセルフキャリブレーションの終了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。

20 Tcalは、前回のセルフキャリブレーションの終了時にPXIe-4051で記録されたデバイスの内部温度です。