전력 컨버터에 SiC 및 GaN을 사용하고 계십니까?

전력 변환 설계

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.

커먼 모드 전압(Vds)이 높은 상태에서 높은 쪽 Vgs 측정

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.

 컨트롤을 보여주는 회로 다이어그램 및 전력 컨버터를 위한 타이밍 회로

시간 및 제어 신호에 대한 측정 포인트

보다 빠른 자동 전력 측정

자동화된 스위칭 손실 측정

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.

EMI 사전 컴플라이언스 테스트 설정

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

SiC MOSFET 및 GaN FET 스위칭 전력 컨버터 분석 키트

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.

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