1.5 测量

  • 本课程为精品课,您可以登陆eeworld继续观看:
  • 1.5 测量
  • 继续观看
展开字幕 关闭字幕 时长:7分18秒
评论 收藏 上传者:hi5
第五部分,宽禁带器件应用的测试 宽禁带器件可以在 数百皮秒内进行导通或者关断 由此带来了对于 EMI 和测试信号的挑战 用来测试 WBG 电源的探头测试系统 要比现有的硅 FET 的带宽更高 EMI 兼容的预测试工作也显得尤为重要 我们在这一节里面将会 来看一下 48V 转 1V Buck 线路的开关波形 我们把测量所得的已知参数在 Spice 里建模 并且用 3D 电磁场求解器 来分析 PCB 板上隐藏的寄生参数 为精确测量开关节点上 300ps 的上升时间 我们需要示波器和探头的带宽不低于 2GHz 低于 5GS/s 的数字存储示波器 可能会错过 我们使用宽禁带器件时一些细节的事情 既然 EMC 和 dv/dt、di/dt 密切相关 测试台的 EMC 兼容性预测 是可以帮助我们节省一大批的时间和金钱 花费在 EMC 认证实验室 为了隔离 PCB 板问题的区域 我们所需要的设备为一个好的频谱分析仪 TEM Cell 横向电子波箱 电流探头、场强探头 装备了这些设备 我们就可以判断布线问题 并且在送 EMC 认证实验室之前 修正在共模和差模噪声问题 和板上谐振等问题 之前我们提到 LMG5200 是个半桥功率模块 它集成了两个 18mΩ eGaN 晶体管 以及专属的驱动器 它还集成了 UVLO 保护和可调死区的功能 LMG5200 设计时采用了 独特的倒装芯片技术 把寄生电感最小化 使得它的工作频率可以在 高达 1MHz 以上 这个图显示了它优化后的封装 以及 Layout 在下面这个线路里 我们用 LMG5200 评估板 来产生一个 48V 转成 1V、10A 的输出 我们采用一个数字控制器来产生 PWM 控制信号连接到 PCB 板左侧的接口 如这个图所示 虽然 LMG5200 里集成了 eGaN 支持 FET 关断以后第三象限的电流 但是漏源电压 会是硅 FET 体二极管电压降的三倍 因此精准的死区控制 是 eGaN 器件获得高效的关键因素 EVM 板上提供了死区的控制线路 当然我们也可以 独立地控制 LMG5200 的上管和下管 我们需要注意 LMG5200 控制引脚和功率线路 各自有它的回流路径 但是这些地最终需要连接在一起 这样我们保证了噪声远离控制线路 基本原则是输出的回路电流 和去耦回路必须连接到功率地上 而不能让他们 轻而易举地流入到控制地上 LMG5200 控制参考引脚 受到的干扰可以导致环路不稳 开关节点的抖动 甚至潜在的器件失效 在 500K 工作频率下面 为了把 48V 转到 1V 导通的时间需要为 50ns 占空比为 2.7% 这么低占空比的控制 实在是一个很抓头皮的一个麻烦事情 甚至能不能实现都是一个问题 我们的控制方式有没有足够的分辨率 能否准确地控制死区的时间 即使是这样做 我们的效率又会是多少 好消息是我们这里采用了 F28069 Piccolo MCU 它的 PWM 分辨率为 150ps 因此它有足够的分辨率 来满足输入和负载调整率的要求 MCU 通过 Vsim 来编程 这是一个包含所有编程模块的图像编程语言 可以用来和 Piccolo 开发系统进行对接 我们只需要在 Vsim 里简单地构建功能框图 软件就会把它编译成 C 代码 因此我们不需要成为一个软件工程 右手显示了 Vsim 里 实现高分辨率的定时器的模块 这里显示了完整的 48V 转 1V LMG5200 的测试台 Piccolo USB 控制开发板控制 产生了48V 50ns 开关节点的脉冲 示波器采用了泰科 MDO4000 混合域示波器 这里我们采用 1GHz 的 TPP1000 高带宽无源探头用来抓取开关节点的波形 这个 1GHz 的探头仅有 3.3pF 的尖端电容 为了保证正确的采样 我们需要正确设置记录的长度 以及时间轴来获得足够的采样点数 观察上升的波形 同时我们也需要考虑到 有可能发生的振荡 我们会经常看到 160MHz 或者是更高频率的振荡 因此 1GHz 的探头和示波器 几乎是我们用来能够 真实测试 GaN 的开关波形的最低要求 需要记住的一点是 示波器带宽它意味着 在该点示波器会有 30% 的幅度衰减 这里还没有包括探头带宽限制的影响 这里我们显示了 开关节点导通的时候的脉冲波形 输出电压在这里用浅蓝色显示出来 从 0V 到 48V 上升的时间测得为 1.8ns 考虑示波器带宽的影响 实际的上升时间为 1.73ns 这里的计算表达式 显示了 1GHz 的示波器和探头 它导致了大概四个点的误差 如果我们把实际的损耗考虑在里面 占空比实际上会是 2.55% 导通时间为 51ns 这里的死区时间我们可以看到 还没有做到优化 开关瞬间的时候 我们可以看到浅蓝色的输出电压 它的扰动仅为 ±50mV 这个显示了我们的 PCB 布线 和测试方法做得相当不错 在 10A 输出时 48V 转 1V 的效率 这里测下来为 75% 如果我们优化了输出电感和死区的时间 转换效率可以在 80% 以上 在本节内容里 我们主要介绍了开关节点的 测量以及配置要求 谢谢大家
课程介绍 共计6课时,42分48秒

碳化硅和氮化镓器件在高频电源中的应用

新兴的宽禁带(WBG)碳化硅氮化镓功率器件越来越广泛地应用在电力电子产品中来提升效率和功率密度. 培训内容介绍了WBG功率器件特性, 及应用. 并且详细的分析了开关性能,损耗计算以及测试,仿真技巧.
展开

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新文章 手机版

站点相关: EEWORLD首页 EE大学堂 论坛 下载中心 Datasheet 活动专区 博客

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved