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乞铎昌
5 years ago
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1 21 AUGUST 2018

2 泰克电源方案介绍 21 AUGUST 2018

3 泰克电源方案介绍挑战 Qg 变小开关速度变快 EMI 电压电流的延迟如何消除? 开启和断开损耗精确定位? 如何精准判定辐射大小? 21 AUGUST

4 泰克电源方案介绍挑战 Rdson 变小导通损耗降低效率提高如何精准判断导通损耗? 如何精判定换能系统效率? 21 AUGUST

5 泰克电源方案介绍功率器件测量开关电源板级测试电源整体评价开关电源 EMI 分析导通阻抗输入端测量谐波分析传导干扰预测试 Qg 转移特性漏电流等无源器件评价功率器件评价输出纹波测量效率分析待机功耗测量低功耗分析辐射干扰预测试辐射干扰定位瞬态效率分析 21 AUGUST

6 泰克电源方案介绍器件测试可配置方案单通道或双通道 SMU 源表完整方案半导体参数曲线追踪仪选件 : 软件 : ACS Basic, 内置测试程序库, 自动测试多种功率器件参数配件 : 测试夹具盒, 保护模块, 高压三同轴电缆完整的桌面级测试系统, 包括不同功率 SMU 配置, 电缆, 夹具盒和软件, 全面表征功率器件 21 AUGUST

7 泰克电源方案介绍功率器件测量开关电源板级测试电源整体评价开关电源 EMI 分析导通阻抗全桥时序测试谐波分析传导干扰预测试 Qg 转移特性漏电流等三相输出测试瞬态效率分析功率器件评价效率分析待机功耗测量低功耗分析辐射干扰预测试辐射干扰定位无源器件评价输出纹波测量 21 AUGUST

8 泰克电源方案介绍板级测试延迟消除共模电压过大损耗测量无源器件损耗测量 21 AUGUST

9 泰克电源方案介绍延迟校准 5.6% Error 21 AUGUST

10 泰克电源方案介绍电源开关时序 U 相上开关管驱动波形 U 相上开关管驱动波形 V 相上开关管驱动波形 V 相上开关管驱动波形 W 相上开关管驱动波形 W 相上开关管驱动波形 21 AUGUST

11 泰克电源方案介绍板级测试延迟消除共模电压过大开关损耗测量无源器件损耗测量 21 AUGUST

12 泰克电源方案介绍共模干扰当存在 100V 的共模电压时, 一个 5V 的差分信号能够被量测到吗? 105 V 5 V V Diff 5 V 5 V 100 V 100 V V CM 100 V 这取决于测量系统会引入多大的共模偏差探头的共模抑制能力依赖于 : 共模信号的量级共模信号的频率成分 21 AUGUST

13 泰克电源方案介绍共模干扰看看下面的图片, 其中一个共模信号从 0V 跳变到 100V 如果放大器的共模抑制比是 20dB, 那么信号的误差是多少? 10 V 误差 21 AUGUST

14 泰克电源方案介绍共模干扰探头引线连接到相同的测试点上 60 V 信号 < 1 ns 边沿速率 TIVM1 拥有 > 80 db 1 GHz TMDP0200 < 20 db 1 GHz 6 V CMRR 误差 < 5 mv CMRR 误差 TMDP0200 TIVM1 21 AUGUST

15 泰克电源方案介绍共模干扰这是一款带宽 100 MHz 的探头但是共模抑制比的规格只定义到 1 MHz WHY? 21 AUGUST

16 泰克电源方案介绍共模干扰 IsoVu 技术是一种全新的高电压隔离探测解决方案, 提供了精确和可重复的结果将测试设备与示波器完全电流隔离. 唯一同时提供杰出的带宽动态范围共模范围和共模抑制比的测量系统 1 GHz 带宽 60000V 共模电压高达 2500V 差分电压杰出的共模抑制比 DC ~ 100 MHz: :1 (120 db) CMRR 1 GHz 时 10,000:1 (80 db) CMRR 某些系统提供了其中一项或多项, 但没有能提供所有这些指标 21 AUGUST

泰克电源方案介绍共模干扰 IsoVu 利用光电传感器将输入信号转换为光学调制 Scope 由 4 个独立的激光器, 一个光传感器,5 组光纤, 一种复杂的回馈及控制技术组成 50Ω Term 通过光纤连接 Control Circuitry Controller Signal Laser Optical-to- Electrical Converter TekVPI Interface

17 泰克电源方案介绍共模干扰 IsoVu 利用光电传感器将输入信号转换为光学调制 Scope 由 4 个独立的激光器, 一个光传感器,5 组光纤, 一种复杂的回馈及控制技术组成 50Ω Term 通过光纤连接 Control Circuitry Controller Signal Laser Optical-to- Electrical Converter TekVPI Interface Power over Fiber Laser Optical Comm Receiver Optical Comm Transmitter Power over Fiber Converter Optical Comm Transmitter Optical Comm Receiver 不需要额外电源 Sensor Head Control Circuitry Electricalto-Optical Converter Probe Tip/ ID/ Readout Attenuator Probe Tip 21 AUGUST

泰克电源方案介绍共模干扰 Simultaneously measure high-side V GS, V DS, and I S Optimize and tune switching characteristics (edge rates, overshoot, ringing, dead time) Characterize time alignment of high and low

18 泰克电源方案介绍共模干扰 Simultaneously measure high-side V GS, V DS, and I S Optimize and tune switching characteristics (edge rates, overshoot, ringing, dead time) Characterize time alignment of high and low side events ISOVU TIVM SERIES ISOVU TIVH SERIES Bandwidth Up to 1 GHz Up to 800 MHz Rise Time Down to 350 ps Down to 450 ps Differential Voltage Range ±5mV up to ± 50 V ±5mV up to ± 2.5 kv Common Mode Voltage Range 60 kv 60 kv Common Mode Rejection Ratio Input Impedance DC 1 MHz: 160 db (100 Million to 1) 1 MHz 100 MHz: 120 db (1 Million to 1) 1 GHz: 80 db (10,000 to 1) Up to 2.5 kω < 1 pf DC 1 MHz: 160 db (100 Million to 1) 1 MHz 100 MHz: 120 db (1 Million to 1) 800 MHz: 80 db (10,000 to 1) Up to 40 MΩ As low as 2 pf Fiber Cable Length 3 meters or 10 meters 3 meters or 10 meters Power Over Fiber Powered over the fiber connection no batteries required Powered over the fiber connection no batteries required Input Offset Up to ± 100 V Up to ± 1000 V Input Coupling DC DC or AC 21 AUGUST

客户 : 某知名半导体公司 SiC MOSFET 驱动器测试客户测试内容 : 客户新的 SiC MOSFET 开关管研发, 客户的 DUT 需要准确评价 Vgs 电压波形特性测试挑战 :

普通无缘探头 Elemental Scope TIVM 测试结果 : 客户对于我们使用 Elmental 和 TIVM01 探头能非常准确的测试该 Vgs 信号波形, 最大程度去除了噪声,

6 英寸大的触摸屏对于多个通道, 客户有提到后续会有同时测试多个开关管的需求, 觉得这个还是有帮助的后续需求 : 客户还是想评估最新的 TIVH08 来测试驱动电压备注 : 客户对于目前 HDO

Elemental Elemental Scope 图 1 Elemental Scope 图 2 The Tektronix TIVM Series IsoVu Measurement System 浅蓝色

19 客户 : 某知名半导体公司 SiC MOSFET 驱动器测试客户测试内容 : 客户新的 SiC MOSFET 开关管研发, 客户的 DUT 需要准确评价 Vgs 电压波形特性测试挑战 : 含有高共模电压小信号测试波形测试不准确, 无法计算损耗等特性如何准确测试这类信号客户目前使用设备 : Lecroy HDO 示波器德国 PMK 探头 ( 价格 6 万 RMB,80dBCMRR)& 普通无缘探头 Elemental Scope TIVM 测试结果 : 客户对于我们使用 Elmental 和 TIVM01 探头能非常准确的测试该 Vgs 信号波形, 最大程度去除了噪声, 了解波形的真实情况非常满意 Lecroy 普通无缘探头深蓝色是德国 PMK 探头测试客户对于 Elemental 机器还是感兴趣的, 尤其对于 12bit ADC 及 15.6 英寸大的触摸屏对于多个通道, 客户有提到后续会有同时测试多个开关管的需求, 觉得这个还是有帮助的后续需求 : 客户还是想评估最新的 TIVH08 来测试驱动电压备注 : 客户对于目前 HDO lecroy 示波器大屏, 高分辨率,windows 操作系统还是满意的, 但是客户反馈这个机器发热厉害, 导致使用必须要支起来否则会死机黄色 TIVM (Tek Probe) work with Elemental Elemental Scope 图 1 Elemental Scope 图 2 The Tektronix TIVM Series IsoVu Measurement System 浅蓝色 TIVM (Tek Probe) work with Elemental The Tektronix TIVM Series IsoVu Measurement System 左图 1: 黄色 TIVM ; 粉红色 lecroy 普通无缘探头右图 2: 浅蓝色 TIVM ; 深蓝色是德国 PMK 探头测试

20 泰克电源方案介绍板级测试延迟消除共模电压过大开关损耗测量无源器件损耗测量 21 AUGUST

电源板级测试要求开关损耗测量输入电源质量分析电源质量谐波分析自定义 IEC61000-3-2 MIL-STD-1399 AM14 幅度分析 Cycle Amplitude, Cycle Top, Cycle Base, Cycle Peak-to- Peak, Cycle Maximum, Cycle Minimum 电源效率分析时间分析

21 电源板级测试要求开关损耗测量输入电源质量分析电源质量谐波分析自定义 IEC MIL-STD-1399 AM14 幅度分析 Cycle Amplitude, Cycle Top, Cycle Base, Cycle Peak-to- Peak, Cycle Maximum, Cycle Minimum 电源效率分析时间分析 Period, Frequency, Positive Duty Cycle, Negative Duty Cycle, Positive Pulse Width, Negative Pulse Width 开关损耗测量开关损耗安全工作区 dv/dt di/dit 导通阻抗磁损耗测量输出分析线性纹波开关噪声 21 AUGUST

22 电源板级测试要求开关损耗测量 Turn-on loss : 开启损耗 Conduction loss : 导通损耗 Turn-off loss: 关断损耗 di/dt : 电流转换速率 dv/dt : 电压转换速率 21 AUGUST

23 电源板级测试要求开关损耗测量通过设定最大功率最大电流最大电压观察不同负载压力下开关管是否会突破指标极限 Max. Current Amps Switching Device Safe Operating Area Mask Volts Max. Voltage 21 AUGUST

24 电源板级测试要求开关损耗测量通过一种最简单的方法来计算开关管的在最坏和最好情况下的动态导通电阻只需要利用光标选定好导通时刻即可 21 AUGUST

25 泰克电源方案介绍板级测试延迟消除共模电压过大开关损耗测量无源器件损耗测量 21 AUGUST

26 电源板级测试要求无源器件损耗测量磁性元件是开关电源设备中的重要元件, 它对开关电源设备的体积效率有很大影响在高频下, 磁性元件损耗占整机的比重很大因此对磁性元件的损耗进行相关研究是十分重要的在交流磁化过程中, 磁芯损耗功率 (Pv) 由磁滞损耗 (Ph) 涡流损耗(Pe) 和剩余损耗 (Pc) 组成 TotalPowerLoss PowerLoss PowerLoss PowerLoss L1 L2 L3 磁性能电感系数 I vs V 21 AUGUST

27 泰克电源方案介绍功率器件测量开关电源板级测试电源整体评价开关电源 EMI 分析导通阻抗输入端测量待机功耗测量传导干扰预测试 Qg 转移特性漏电流等无源器件评价功率器件评价输出纹波测量低功耗分析谐波分析效率分析辐射干扰预测试辐射干扰定位瞬态效率分析 21 AUGUST

28 电源整体评价待机功耗接线目前常见的采用的是电流表内置或者电流表外置两种方式采用 1 电流表外置, 这时测试电压就是待机产品的电压没问题, 但是电流测试数据会引入电压表分流的电流值, 导致测试的误差采用 2 电流表内置, 这时测试的电流是真正负载的电流, 电压是源端电压, 会引入电流表分压的误差, 导致测试的误差相对比较可以得到, 因为本身待机功耗的电流非常小, 所以电流测试的误差是影响最终的测试结果所以经过和认证机构的沟通, 电流表内置 2 是普遍采用的一种接线方式 21 AUGUST

29 电源整体评价效率测试 21 AUGUST

30 电源整体评价低功耗 Source DUT 21 AUGUST

31 电源整体评价低功耗 We can zoom in to the graph with the touchscreen, seems like a power-up transient 21 AUGUST

32 电源整体评价低功耗图形化显示采集数据, 原始数据保存, 多种数据分析方式长时间记录功能连续采集更多的数据, 以小时或天为单位连续记录数据采集蓝牙设备开机过程的功耗变化 21 AUGUST

33 泰克电源方案介绍功率器件测量开关电源板级测试电源整体评价开关电源 EMI 分析导通阻抗输入端测量待机功耗测量传导干扰预测试 Qg 转移特性漏电流等无源器件评价功率器件评价输出纹波测量低功耗分析谐波分析效率分析辐射干扰预测试辐射干扰定位瞬态效率分析 21 AUGUST

34 开关电源 EMI 分析 EMCvu 软件全功能 EMC 测试系统 : 辐射骚扰传导骚扰 EMI 诊断快速简便易用 : 故障定向的准峰值加拨测试向导内置通用 EMI 标准高精度 : 预定义测试附件的增益与衰减随机噪声比较自动生成测试报告 : PDF, RTF 等格式报告 21 AUGUST

35 支持全部泰克实时频谱分析仪阵列 MDO4000C ( 混合域 ) RSA5100B ( 专业 ) RSA600A/500A ( 台式 / 便携 ) EMI 预认证需外接 SVPC 有有有 CISPER 准峰值检波无有有有快速杂散查找极慢快速中速中速 RSA306B ( 轻巧 ) 杂散指标 (SFDR) 65 dbc 80 dbc (HD 选件 ) 70 dbc 60 dbc EMI 诊断可以示波器 + 频谱仪可以 DPX 实时触发可以 DPX 可以 DPX 实时频谱显示 (DPX) 无 POI nsec POI - 26 usec POI - 26 usec 多域分析跨域分析多域分析多域分析多域分析最佳应用 EMI 诊断 EMI 诊断 EMI 预认证 EMI 诊断 EMI 预认证 EMI 诊断 EMI 预认证系统价格 $13,000 起 (3 GHz) $34,000 (3 GHz) $7,800 (3 GHz) 起 $4,900 (6 GHz) 起 21 AUGUST

36 开关电源 EMI 分析 EMCvu 软件全功能 EMC 预认证测试系统提供多种测试配件, 可分为如下三类 : 发射辐射测试天线三脚架放大器传到辐射测试人工电源网络 (LISN) 限幅器放大器预放对数周期天线双菱锥天线三脚架 EMC/EMI 诊断测试近场探头近场探头及放大器交流人工电源网络 (LISN) 直流人工电源网络 (LISN) 限幅器 21 AUGUST

37 EMCVu 专业的 EMI 预认证软件测试向导, 简便易用 21 AUGUST

38 EMCVu 专业的 EMI 预认证软件预选扫描方式, 加快预认证测试速度 21 AUGUST

39 EMCVu 专业的 EMI 预认证软件剔除环境噪声因素测试环境噪声 21 AUGUST

40 EMCVu 专业的 EMI 预认证软件可订制报告格式, 自动生成测试报告 21 AUGUST

41 Measurement Solutions to Accelerate Innovation

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Microsoft PowerPoint - ?????????????????.pptx 从测试的角度来看当今电源产品的设计 ----- 泰克电源方案介绍 22 OCTOBER 2018 泰克科技王跃伟 Yuewei.wang@tek.com 泰克电源方案介绍挑战 Qg 变小开关速度变快 EMI 电压电流的延迟如何消除? 开启和断开损耗精确定位? 如何精准判定辐射大小? 22 OCTOBER 2018 2 泰克电源方案介绍挑战 Rdson 变小导通损耗降低效率提高如何精准判断导通损耗?