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전력 컨버터에 SiC 및 GaN을 사용하고 계십니까?

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전력 변환 설계에 SiC 및 GaN을 사용하고 계십니까?

더 나은 제품을 설계할 수 있습니다. 시장 출시 기간을 단축할 수 있습니다.

전력 변환 설계의 시장 출시 기간 단축

SiC 및 GaN과 같은 시장 트랜드에서는, 패시브 인덕턴스 및 커패시턴스 크기를 줄이기 위해 빠른 스위칭 속도를 요구하며, 빠른 전력 변환 회로는 회로 타이밍이 정확해야 합니다. 게이트 임계 전압 값 및 타이밍에 대한 보다 높은 감도를 처리해야 합니다. 또한 보다 높은 스위칭 주파수로 인한 EMI/EMC 문제를 위해 보다 안정적인 PCB 설계가 필요합니다.

커먼 모드(common mode) 고전압 해결

플로팅 디퍼런셜 측정(예: 높은 쪽 Vgs)은 높은 주파수(빠른 Turn-on과 Turn-off)와 높은 커먼 모드 고전압(예: Vds)으로 인해 까다롭거나 불가능합니다. 이는 오실로스코프 프로브가 높은 대역폭에서 커먼 모드를 충분히 제거할 수 없기 때문입니다. 커먼 모드 제거가 불량하면 측정이 실제 디퍼런셜 신호 대신 커먼 모드 오류의 영향을 받게 됩니다.

Tektronix에는 GaN 및 SiC 장치의 작동 요구 사항에서 주파수에 따라 감소되지 않는 절연 프로브(ISOVu)를 제공하는 유일한 솔루션이 있으므로 정확한 디퍼런셜 측정이 가능합니다. 따라서 전도 손실, 데드 타임(dead time) 손실 및 스위칭 손실을 정확하게 계산하고 검증할 수 있습니다. 또한 통합 게이트 드라이버를 사용하지 않는 경우 플로팅 디퍼런셜 측정 기능을 통해 장치를 켜고 끄는 동안 데드 타임을 정확하게 측정 및 제어할 수 있습니다. 뿐만 아니라 이제 하드 스위칭(hard switching) 동안 생성되는 과도 전압(dv/dt) 및 전류로 인한 전력 변환기의 고주파수 신호의 방출에 대한 영향을 완벽하게 배제할 수 있습니다.

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IsoVu를 사용하여 측정 오류의 일반적인 원인을 해결할 수 있습니다.

여러 제어 및 타이밍 신호를 동시에 측정

주파수가 더 빠르게 전환되는 경우 전력 컨버터의 컨트롤 및 타이밍 회로로 작업하면서 여러 신호(예: 높은 쪽 Vgs, 낮은 쪽 Vgs, 높은 쪽 Vds, 낮은 쪽 Vgs, Id, IL 및 Iload, 제어 신호 등)를 동시에 모니터링해야 합니다. 또한 고전압 신호(Vds)가 있는 경우에는 저전압 신호(Vgs)도 측정해야 합니다. 높은 채널 수 및 높은 수직 해상도의 오실로스코프가 필요합니다.

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시간 및 제어 신호에 대한 측정 포인트

보다 빠른 자동 전력 측정

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스위칭 손실은 FET에서 전력 손실을 나타냅니다. 파형은 결과 값에 해당하는 Ton, Toff 및 전체 사이클의 측정 영역을 나타내는 컬러 코딩(color-coded) 마커로 표시됩니다. 결과 배지의 컨트롤을 사용하여 사이클 간을 쉽게 이동할 수 있습니다.

고주파수 SiC 및 GaN 장치에서 스위칭 및 전도 손실을 정확하고 반복 가능하게 측정하려면 해상도, DATA획득의 평균 및 복잡한 파형 계산이 필요합니다. 전력 품질, 고조파, 안전 동작 영역 및 스위칭 손실에 대한 자동화된 측정을 수행해야 합니다. 5-PWR 및 프로빙 솔루션을 갖춘 5 시리즈 MSO 오실로스코프는 문제 해결 기능과 함께 자동화된 측정 기능을 제공합니다.

적합성 테스트 요구 조건 만족

전력 효율성, 대기 전력 및 EMI에 대한 규정과 시장 요구 사항이 점점 엄격해지고 있습니다. 이제 일찍 사전 컴플라이언스 테스트를 수행하는 것이 이후 컴플라이언스를 통과하고, 설계가 컴플라이언스를 이행하지 못했을 때 발생하는시장 출시 기간 지연 및 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다. 따라서 자동화되고 정확한 전력 효율성, 고조파 및 사전 컴플라이언스를 위해 사전 컴플라이언스 소프트웨어가 탑재된 파워 애널라이저가 필요합니다. 또한 쉽고 정확한 EMI 사전 컴플라이언스를 위해 사전 컴플라이언스 소프트웨어가 탑재된 스펙트럼 애널라이저도 필요합니다.

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경제적인 사전 컴플라이언스 테스트를 손쉽게 설정하여 잠재적 문제를 파악할 수 있으므로 비용이 많이 드는 컴플라이언스 테스트 시설에서 소요되는 테스트 시간을 최소화할 수 있습니다.

SiC MOSFET 및 GaN FET 스위칭 전력 컨버터 분석 키트

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SiC 및 GaN 장치 사용의 이점을 확실히 누리려면 스위칭 속도가 빨라야 하며 게이트 드라이브 설계, 활성화/비활성화 시간 및 데드 타임에 대한 허용 오차의 범위가 매우 좁아야 합니다. 이러한 모든 신호를 정확하게 파악하는 것이 매우 중요한데, 그래야 개발 방향에 대한 올바른 의사결정이 가능하기 때문입니다. 설계 마진의 증가 및 설계 과정의 불필요한 중복은 비용의 상승과 성능 저하를 초래할 뿐입니다. 따라서 모든 차이는 정확한 측정 장비에 달려 있습니다. 직접 확인할 수 없다면 수정할 수 없기 때문입니다.

이와 같이 어려운 상황에서 고군분투하는 엔지니어가 직면한 문제를 해결하기 위해 텍트로닉스에서는 SiC MOSFET 및 GaN FET 스위칭 전력 컨버터 분석 키트를 출시했습니다. 이 제품은 SiC, GaN 또는 기타 고속 스위칭 실리콘 전원 장치 등과 같은 기술을 사용하는 파워 일렉트로닉스 토폴로지를 최적화하기 위한 대부분의 중요 파라미터를 정확하게 특성화할 수 있는 시판 중인 유일한 솔루션입니다.

Title
The Making of IsoVu™ Isolated Probes
It’s 2012 and Tektronix was introducing the new high voltage differential probe – but it wasn’t enough. Engineers working on Wide bandgap (SiC and GaN) needed more performance for these impossible …