¿Cuál es la diferencia entre sondas de aislamiento óptico y sondas diferenciales?
Los semiconductores de tercera generación de carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN) son semiconductores de potencia emergentes en los últimos años. En comparación con los semiconductores de potencia tradicionales basados en silicio (Si), el nitruro de galio y el silicio de carbono tienen una mayor importancia. banda prohibida y mayor intensidad de campo crítico, lo que hace que los semiconductores de potencia fabricados a base de estos dos materiales tengan excelentes características, como alta tensión soportada, baja resistencia y pequeños parámetros parásitos cuando se utilizan en el campo de las fuentes de alimentación conmutadas. de baja pérdida, alta frecuencia de operación y alta confiabilidad, y puede mejorar en gran medida la eficiencia, densidad de potencia y confiabilidad de las fuentes de alimentación conmutadas.
Figura 1: Tiempos de conmutación del carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN)
Tanto el carburo de silicio (SiC) como el nitruro de galio (GaN) tienen tiempos de conmutación en nanosegundos (ns ), una ventaja tan significativa es reducir la pérdida de la fuente de alimentación de conmutación, pero un tiempo de conmutación más corto significa un aumento significativo en los componentes armónicos de alto orden. En aplicaciones de circuitos de puente, el alto voltaje se superpone a la alta frecuencia y el brazo del puente superior. Las pruebas en suelo flotante plantean grandes desafíos a los ingenieros.
Figura 2: Distribución de frecuencia del carburo de silicio (SiC) y los IGBT tradicionales basados en silicio
Como se muestra en la Figura 2, en comparación con los IGBT tradicionales basados en silicio, el carburo de silicio tiene una mayor distribución de frecuencia y energía de alta frecuencia.
Figura 3: El voltaje Vgs del brazo superior se superpone al voltaje de interferencia en modo ***Vcm
En el circuito de medio puente que se muestra en la Figura 3, el voltaje Vgs flota por encima del oscilando Vcm y Vcm Es decir, el Vds del tubo inferior QL se enciende y apaga, Vcm salta entre 0 V y 1000 V. En términos generales, Vgs está dentro de 20 V, que es mucho más pequeño que Vcm. , nos preocupan las características de la señal Vgs, esta es una señal de modo diferencial. En este momento, Vcm se convierte en interferencia de modo ***. No queremos que aparezca en nuestra señal de prueba. La interferencia de modo no se puede eliminar en el circuito de alimentación como una sombra. Ya sea en la etapa de diseño de la fuente de alimentación o en la etapa de análisis de prueba, solo podemos encontrar formas de suprimir su peso tanto como sea posible: mejorar la señal del modo diferencial y suprimirla. la señal del modo ***. Existe un indicador especial para la capacidad de suprimir señales en modo ***, a saber, la tasa de rechazo en modo *** (CMRR).
Las sondas diferenciales de alto voltaje comunes tienen CMRR>60 dB a 100 KHz y CMRR>50 dB a 1 MHz. Sin embargo, cuando la frecuencia alcanza los 100 MHz, generalmente solo pueden alcanzar unos 20 dB. Se puede ver en el espectro de la Figura 2 que el carburo de silicio todavía tiene una energía enorme a 100 MHz. Esto puede entender bien por qué la sonda diferencial tradicional de alto voltaje no está calificada para este trabajo de prueba y por qué la precisión de la forma de onda presentada por ella. La prueba a menudo se ve afectada.
Figura 4: Forma de onda de la señal Vgs en el momento en que se enciende el carburo de silicio.
En la Figura 4, el amarillo es la forma de onda de prueba de la sonda diferencial de alto voltaje en el momento en que se enciende el carburo de silicio. encendido. Se puede ver que la señal tiene una oscilación grave. El voltaje de la señal en el círculo rojo ha excedido el valor límite Vgs del carburo de silicio, lo que causará daños al dispositivo. Sin embargo, el circuito funciona normalmente, lo cual es obviamente ilógico.
Figura 5: Forma de onda de la señal Vgs durante el período de apagado del carburo de silicio
Como se muestra en la Figura 5, el amarillo es la forma de onda de la señal de la sonda diferencial de alto voltaje durante el apagado del carburo de silicio. período de apagado, y el círculo rojo es El voltaje ha excedido con creces el voltaje negativo que el carburo de silicio puede soportar (generalmente dentro de -10 V), pero el dispositivo no está dañado, lo que obviamente es ilógico.
¿Cómo es la señal Vgs real? ¿El rendimiento del dispositivo cumple con las expectativas de diseño? ¿Existen redundancias de seguridad para los parámetros de los dispositivos de carburo de silicio o nitruro de galio en los circuitos de alimentación conmutados? ¿Son realistas los resultados de los cálculos de pérdidas por conmutación? Una serie de preguntas de ingenieros apuntan todas al mismo punto: los problemas de prueba de los semiconductores de tercera generación.
La sonda de aislamiento óptico de Micsig basada en la tecnología patentada SigOFIT? simplemente resuelve este problema.
Figura 6: Luz de Micsig basada en tecnología patentada de SigOFIT?
En las Figuras 4 y 5, la forma de onda azul es el resultado medido por la sonda de aislamiento óptico de Micsig. Puede ver la señal Vgs. La salida de la placa objetivo es muy suave, los parámetros del circuito están diseñados perfectamente y el dispositivo de carburo de silicio funciona dentro de parámetros seguros.
La sonda de aislamiento óptico puede observar la forma de onda real. Gracias a la capacidad de supresión de modo *** extremadamente alta, la sonda de aislamiento óptico Micsig todavía tiene una relación de supresión de modo *** de 80 dB a 200 MHz.
Además del carburo de silicio, las sondas de aislamiento óptico tienen ventajas incomparables en el entorno de prueba de nitruro de galio. El nitruro de galio tiene un tiempo de conmutación más corto que el carburo de silicio y requiere mayores capacidades de supresión de modo de la sonda de prueba, que es la especialidad de las sondas de aislamiento óptico. Debido a que el cable de una sonda diferencial generalmente no mide menos de decenas de centímetros, tiene una gran capacitancia parásita y un efecto de antena. Cuando se usa una sonda diferencial para tocar el electrodo de control de nitruro de galio, las vibraciones violentas harán que el dispositivo de nitruro de galio. quemarse y explotar en un instante (comúnmente conocido como explosión de tubo), muchos ingenieros que diseñan circuitos de nitruro de galio se quejan de que es común que los tubos exploten varias veces al día. nervioso. La sonda de aislamiento óptico Micsig utiliza una conexión MCX, el cable es extremadamente corto, casi no hay efecto de antena y la capacitancia parásita está dentro de unos pocos pF, lo que hace que sea muy seguro probar el nitruro de galio.
La sonda de aislamiento óptico Micsig adopta la exclusiva tecnología de aislamiento de fibra de señal SigOFIT, que resuelve eficazmente los problemas de seguridad personal y de instrumentos de back-end en condiciones de prueba de alto voltaje. El voltaje de modo máximo de la sonda de aislamiento óptico puede alcanzar más de 60 KVpk (completamente determinado por el aislamiento del entorno de prueba). La longitud de la fibra supera los 10 metros y no tiene ningún efecto en la señal. El usuario puede personalizar la longitud si es necesario. Este es el caso de todas las demás sondas que transmiten señales a través de cables. Características que no se poseen.