电力电子测试

电力电子测试

应对电力电子测试的挑战

利用先进解决方案测试电力电子设计

数字处理板上的电力电子系统和逻辑电路面临着相似的挑战,但又不尽相同。这些挑战要求权衡影响设计决策的诸多因素。宽禁带半导体(例如氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC))在电源转换器中得到应用,有助于:

  • 减小电源体积
  • 减少开关损耗
  • 提高效率

但是,所用的开关频率越高,电源转换器内部出现寄生效应的可能性越大。

电力电子测试和设计的挑战

  • 增加开关电源的工作频率,能够减小电感电流纹波、输出电压纹波、电容和电源体积,但也会增加电源损耗和热量,引起高压侧和低压侧晶体管之间的相互作用以及直通事件。
  • 电源噪声增加,是导致 EMI 问题的主要原因。
  • 电源布局紧凑,会引起热变化并导致热量增加,从而造成稳压器、放大器和转换器等器件出现错误
  • 电压降低,会减小容差并提高精度要求。为了向不同的电源域提供各种电压,电源树变得更加复杂,需要部署更多的电源路径以便连接所有集成电路引脚。
  • 较薄的直流电源路径能够让电路布局更加紧凑,有助于管理复杂布局,但是这种设计容易导致过热和电感增加。

保证电力电子电路的可靠性

可靠性是电力电子电路的一个重要要求:如果电源电路出现故障,设备将无法正常工作。提高效率能够最大程度地减少导致热量产生的能量损失,有助于增强可靠性。即使是最高效的电力电子电路也会产生热量,因此,良好的散热设计和合适的材料选择至关重要。电力电子电路还必须满足 EMI 要求:干扰发射会影响设备本身和周围的其他设备。

罗德与施瓦茨的电力电子测试解决方案

开关分析

包括交直流转换器基础、测试电源转换器设计的可靠性、验证交直流转换器输入输出之间的电气隔离。

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控制环路分析

电源设计用于在设备负载变化的情况下仍保持输出电平不变。波特图是用于分析电源控制环路的理想工具。

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EMI 调试

在开发过程中的早期检测、分析和纠正 EMI 成因,能够可靠地确保通过 EMI 一致性测试,避免在项目后期重新进行设计、推迟产品开发和额外增加成本。

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功耗

电池供电型设备的电池寿命是一个重要的设计因素。对于采用电池和市电供电的设备,最大程度地减少功耗非常重要。

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电源完整性

分析 PCB 的供电网络性能,是电路设计流程中的重要环节。

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设计验证

验证启动阶段的动态行为和负载变化的影响,需要利用更加复杂的测试设备。

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