В преобразователях электроэнергии используются устройства на основе SiC и GaN?

Схема преобразователя электроэнергии

В конструкциях преобразователей электроэнергии используются устройства на основе SiC и GaN?

Разработайте лучшие изделия. И ускорьте выход на рынок.

Ускорение вывода на рынок новых преобразователей электроэнергии

Рыночные тенденции, такие как использование устройств на основе SiC и GaN, привели к возникновению новых проблем в схемах преобразователей электроэнергии с более высокой скоростью переключения, и они связаны с уменьшением размеров пассивных компонентов (индуктивностей и ёмкостей) и требованием к особой точности синхронизации схем. Кроме того, приходится решать проблему высокой чувствительности порогового напряжения затвора и синхронизации. Также из-за более высоких частот переключения, которые могут создавать проблемы с электромагнитными помехами/совместимостью, требуется более надёжная конструкция печатной платы.

Устранение проблем с высоким напряжением синфазного сигнала

Выполнение дифференциальных измерений (с плавающим потенциалом), например Vgs на стороне высокого напряжения, сложно или практически невозможно из-за высокой частоты (быстрое включение/выключение) и наличия больших синфазных напряжений (таких как Vds), так как у пробников осциллографа недостаточный коэффициент ослабления синфазного сигнала на высоких частотах. Из-за недостаточного коэффициента ослабления синфазного сигнала в результате измерений получается не фактический дифференциальный сигнал, а преимущественно синфазная ошибка.

Tektronix является единственной компанией, предлагающей решение с использованием пробника с гальванической развязкой (ISOVu), параметры которого не зависят от частоты в диапазоне рабочих характеристик устройств на основе GaN и SiC, что позволяет выполнять точные дифференциальные измерения. С его помощью можно точно рассчитать и подтвердить потери проводимости, потери на мёртвое время и потери переключения. Кроме того, если затвор не управляется встроенным драйвером, дифференциальные измерения с плавающим потенциалом позволяют точно измерять и контролировать мёртвое время между включением и выключением устройств. Это помогает избежать завышенной оценки высокочастотного излучения преобразователей электроэнергии, возникающего из-за переходных напряжений (dv/dt), а также тока, генерируемого при жёстком переключении.

Измерение Vgs на стороне высокого напряжения в присутствии высоких синфазных напряжений (Vds)

Устранение типичных источников погрешности измерений при помощи пробников IsoVu.

Одновременное измерение нескольких управляющих и синхросигналов

По мере роста частоты переключения, при разработке схем управления и синхронизации преобразователя электроэнергии приходится одновременно отслеживать множество сигналов (например, Vgs [затвор-исток] на стороне высокого напряжения, Vgs на стороне низкого напряжения, Vds [сток-исток] на стороне высокого напряжения, Vgs на стороне низкого напряжения, токи Id, IL и Iload, сигналы управления и т. п.). Кроме того, необходимо измерять низковольтные сигналы (Vgs) в присутствии высоковольтных (Vds). С этой задачей может справиться осциллограф с большим числом каналов и высоким разрешением по вертикали.

 схема преобразователя электроэнергии с выделением цепей управления и синхронизации

Точки измерения временных характеристик и управляющих сигналов.

Ускорение автоматических измерений характеристик систем питания

автоматические измерения потерь переключения

Потери переключения отображают рассеивание мощности в полевых транзисторах. Сигналы обозначаются маркерами с разной цветовой кодировкой. указывающими на области измерения Ton, Toff и Total cycle (времени включения. выключения и длительности цикла), с отображением результатов в соответствующем ярлыке. Элементы управления ярлыка результатов позволяют быстро перемещаться между циклами.

Для точных повторяемых измерений потерь переключения и проводимости высокочастотных устройств на основе SiC и GaN требуются приборы с высоким разрешением, возможностью периодического усреднения нескольких сигналов и математической обработки сложных сигналов. Необходимы автоматические измерения качества электропитания, гармоник, области устойчивой работы и потерь переключения. Осциллографы MSO Серии 5 в сочетании с решением, включающим пакет 5-PWR и пробники, поддерживает функции автоматических измерений, а также поиска и устранения проблем.

Не пропускайте тестирование на соответствие

Нормативные и рыночные требования к коэффициенту полезного действия, энергопотреблению в режиме ожидания, гармоникам и электромагнитным помехам становятся всё строже. Предварительное тестирование на соответствие на ранних этапах разработки становится критически важным для окончательного тестирования соответствия, потому что если конструкция будет признана несоответствующей на последних этапах, будут потеряны средства и нарушены сроки выхода на рынок. С этой задачей справляются анализаторы качества электроэнергии, оснащённые программным обеспечением для предварительного тестирования соответствия, обеспечивающие высокоточное автоматическое предварительное тестирование кпд, гармоник и энергопотребления в режиме ожидания. Кроме того, простое и точное предварительное тестирование на соответствие требованиям по электромагнитным помехам могут обеспечить анализаторы спектра с ПО для предварительного тестирования.

Настройка предтестирования на соответствие требованиям к ЭМП

Недорогое предварительное тестирование на соответствие, которое можно быстро и просто настроить, позволяет обнаружить потенциальные проблемы и тем самым свести к минимуму время испытания на более дорогих устройствах для тестирования соответствия.

Комплект для анализа преобразователей электроэнергии с силовыми ключами на основе SiC МОП-транзисторов и GaN полевых транзисторов

Комплект для анализа преобразователей электроэнергии с силовыми ключами на основе SiC МОП-транзисторов и GaN полевых транзисторов

Чтобы получить реальные преимущества от использования устройств на основе SiC и GaN, требуются очень высокие скорости переключения, а также крайне жёсткие допуски в конструкции драйвера затвора, на время включения/выключения и мёртвое время. Точное представление обо всех этих сигналах критически важно для принятия правильных инженерных решений. Увеличение расчётных запасов и избыточность проектирования приводит только к ухудшению характеристик и удорожанию конструкции. Ситуацию можно изменить, только используя правильное измерительное оборудование. Если проблема видна и понятна, её можно устранить.

В ответ на новые проблемы, с которыми столкнулись инженеры, компания Tektronix предложила комплект для анализа преобразователей электроэнергии с силовыми ключами на основе карбид-кремниевых (SiC) полевых МОП-транзисторов и нитрид-галлиевых (GaN) полевых транзисторов. В настоящее время этот комплект является единственным на рынке решением, позволяющим получить точные характеристики большинства критически важных параметров для оптимизации схем силовой электроники, использующих такие технологии, как SiC, GaN или другие силовые полупроводниковые устройства с быстрым переключением.

Загрузки
Загрузить

Загрузить руководства, технические описания, программное обеспечение и т. д.:

Go to top