В кінці 2024 року в готелі у Шеньчжені урочисто відкрився 15-й Форум з розвитку енергетичних технологій в Азії, організований Century Power Network. Micsig було запрошено взяти участь у цьому форумі, де фахівці брали участь у поглибленому обміні з численними експертами галузі щодо нових технологій і рішеннях у галузі тестування та вимірювання силової електроніки. На гала-церемоні Power Industry Supporting Brand Awards компанія Micsig отримала нагороду Optical Isolation Probe Excellence Award за потужні науково-дослідні можливості та високу якість продукції.
У день форуму стенд Micsig кипів, люди ділилися своїм практичним досвідом у сфері енергетики. Професійні експерти «прийшли не з пустими руками», а разом з тестовими платами для проведення вимірювань у реальному часі за допомогою оптичних ізоляційних зондів й були задоволені результатами тестування.
Компанія Micsig активно бере участь у галузі протягом багатьох років, будучи лідером у плоських осцилографах і оптичних ізоляційних пробниках. Компанія завжди прагне вирішувати проблеми та задовольняти потреби виробників електроенергетики, пропонуючи сценарії тестування та вимірювання силових напівпровідників.
Застосування зондів оптичної ізоляції в експериментах з подвійним імпульсом
Зонди оптичної ізоляції відіграють вирішальну роль у подвійних імпульсних тестах. Взявши для прикладу напівмостову схему керування затвором MOSFET, потрібно перевірити Vds, Id та Vgs нижньої трубки, а також спостерігати Vgs верхньої трубки. Тут фахівці брендів використовують зонди оптичної ізоляції для перевірки сигналу Vgs верхньої трубки, а також рекомендують використовувати осцилограф високої роздільної здатності Micsig серії 3 із смугою пропускання до 500 МГц, частотою дискретизації 3GSa/с і 4 каналами, який може підтримувати одночасне спостереження за перемиканням верхньої та нижньої трубок, а також Id сигналу.
Багато користувачів можуть запитати: «Ми використовували високовольтні диференціальні пробники серії DP від Micsig, які добре працюють під час тестування кремнієвих пристроїв, здатних вимірювати напругу до 7000 В, з невеликою смугою пропускання (500 МГц). Тепер ми перейшли на пристрої GaN і SiC, які повинні відповідати вимогам пропускної здатності для цих пристроїв і можуть тестувати нижню трубку, але чому завжди виникає проблема, коли проходить тестування напруги верхньої трубки?"
Завдяки аналізу даних і порівнянню наведеного вище графіка ми виявили, що швидкість перемикання карбіду кремнію (SiC) і нітриду галію (GaN) досягла рівня ns. Значною перевагою цієї функції є те, що вона зменшує енергоспоживання імпульсного джерела живлення, але також створює величезні труднощі для тестування. У напівмостовій схемі напруга Vgs верхньої трубки підвищена на безперервно провідній та перемикаючій нижній трубці Vds. Напруга Vds може завершити стрибок від нуля до тисяч вольт за кілька наносекунд, при цьому висока напруга накладається на високу частоту, викликаючи значне збільшення гармонійних компонентів високого порядку. Диференціальна напруга Vgs нашого виміряного об’єкта часто становить лише кілька десятків вольт, на що суттєво впливатимуть синфазні перешкоди, викликані гармоніками високого порядку Vds. Нам потрібно спробувати придушити цю синфазну перешкоду під час вимірювання, яке вимагає, щоб випробувальне обладнання все ще мало високу здатність відхилення синфазного сигналу у високочастотному діапазоні, і цей показник параметра називається коефіцієнтом відхилення синфазного сигналу (CMRR).
Візьмемо як приклад високовольтний диференціальний пробник Micsig серії DP, на 100 кГц, CMRR > -70 дБ; на 20 МГц, CMRR > -40 дБ; на 120 МГц CMRR > -26 дБ. Для диференціальних зондів цей CMRR вже є чудовим у промисловості, але його все ще далеко недостатньо, щоб задовольнити наші вимоги щодо вимірювання Vgs верхньої трубки. Нам потрібен тестовий пристрій, який все ще має високий CMRR у діапазоні високих частот.
Порівняння високовольтних диференціальних зондів і оптичних ізоляційних зондів у фактичних вимірюваннях
Що стосується впливу CMRR на тестування, давайте зробимо порівняння, щоб побачити проблеми, спричинені високовольтними диференціальними пробниками під час тестування пристроїв із SiC, а також порівняння тестів із зондами з високим CMRR:
Випробовуваний пристрій являє собою SiC-перемикач з верхньою та нижньою трубками з напругою Vce приблизно 500 В. Диференціальні зонди високої напруги та зонди оптичної ізоляції (з використанням пробника оптичної ізоляції Micsig серії MOIP) одночасно підключаються до сигналу Vge верхньої трубки для перевірки подвійного імпульсу.
Наведене вище зображення є діаграмою результатів тесту. Білий сигнал на малюнку є результатом тестування високовольтного диференціального зонда. Можна побачити, що під час підвищення Vge відбуваються сильні коливання вгору та вниз, і вихідну форму хвилі майже неможливо розрізнити. Ми використовували високовольтні диференціальні зонди для перевірки сигналу Vge верхньої трубки, коли напруга Vce досягає 800 В. Коливання перевищили напругу вимкнення SiC, що серйозно вплине на судження інженерів.
Червона форма сигналу на малюнку перевіряється за допомогою оптичного ізоляційного зонда, і перешкоди сигналу набагато менші. Якщо пробник оптичної ізоляції тестується окремо, перешкод майже немає. Тут спостерігаються перешкоди – це вплив диференціального зонда високої напруги на зонд оптичної ізоляції. Насправді нижній шум зонда оптичної ізоляції нижчий, ніж шум диференціального датчика високої напруги, точність вища, а синфазна напруга, яку можна виміряти, також більша. Як це досягається?
Переваги оптичних ізоляційних зондів
Micsig використовує свою ексклюзивну технологію SigOFIT™ для вибору відповідного атенюатора для розміру вимірюваного сигналу перед тестуванням, що дозволяє проводити повномасштабне тестування диференціальних сигналів від ±0,01 В до ±6250 В. Адаптуючись до широкого діапазону тестів, він покращує точність тесту (досягає 1%), зменшує донний шум і збільшує відношення сигнал/шум.
Серія оптичних ізоляційних зондів Micsig MOIP може досягати смуги пропускання до 1 ГГц з мінімальним нижнім шумом менше 0,45 мВ (середньоквадратичне значення). У діапазоні 1 ГГц CMRR все ще перевищує 100 дБ. Таким чином, використання зондів оптичної ізоляції для вимірювання Vgs верхньої трубки більше не потребує врахування впливу синфазних перешкод, ідеально вирішуючи проблему недостатнього CMRR високовольтних диференціальних зондів.
Крім того, через довгі підвідні дроти (зазвичай близько 20 см) два вхідні дроти диференціального зонда можна розглядати як антену, яка сприймає перешкоди зовнішнього магнітного поля. Завдяки надзвичайно високій швидкості перемикання нітриду галію магнітне поле, створене ним, проходячи через вхідний кінець високовольтного диференціального зонда, спричинить коливання. Іноді це коливання перевищує певну межу, в результаті чого пристрій з нітриду галію перегорає і миттєво вибухає. Зонд з оптичною ізоляцією використовує з’єднання MCX або MMCX із надзвичайно короткими проводами, майже без ефекту антени та паразитною ємністю в межах кількох пФ, що усуває загрози, спричинені тестуванням.
Підсумок
Дивлячись у майбутнє, Micsig продовжуватиме підтримувати концепції інновацій, професіоналізму та досконалості, постійно збільшуючи інвестиції в дослідження та розробки.
