技術(shù)文章
以氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)為代表的第三代半導(dǎo)體,憑借其在物理性能上對(duì)硅的“降維打擊",展現(xiàn)出高效率、耐高壓、耐高溫、高頻率特性,正成為支撐新能源汽車(chē)、5G/6G通信、快充技術(shù)、數(shù)據(jù)中心、光伏儲(chǔ)能及工業(yè)自動(dòng)化等一系列“新基建"和未來(lái)產(chǎn)業(yè)的核心基石。GaN的電子飽和速率是硅的2倍以上,使其在高頻應(yīng)用中擁有天然優(yōu)勢(shì)。它能夠處理更高頻率的信號(hào),并且讓整個(gè)系統(tǒng)(如電源)可以工作在更高的開(kāi)關(guān)頻率上。根據(jù)電源設(shè)計(jì)公式,開(kāi)關(guān)頻率的提升,可以直接讓系統(tǒng)中體積和成本占比較大的電感和電容等被動(dòng)元器件的體積和重量成比例減小,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力電子系統(tǒng)的小型化和輕量化。
一、測(cè)量難題
傳統(tǒng)的高頻交直流探頭只能測(cè)試瞬間的脈沖信號(hào)和低頻大電流信號(hào),無(wú)法測(cè)試持續(xù)的高頻大電流信號(hào),而柔性電流探頭的頻率范圍為50MHz以下,對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率日漸高漲的現(xiàn)在,無(wú)法滿(mǎn)足10納秒級(jí)以?xún)?nèi)的信號(hào)變化。
二、解決方法
1、同軸分流器(接觸式)
同軸分流器是一種純電阻的結(jié)構(gòu),在高頻的電流下的損耗沒(méi)有增加,使得其非常適合用于高頻電流的檢測(cè)。超寬帶同軸分流器有兩種連接方式:
引線(xiàn)型:CSDxxxA/B系列同軸分流器是用兩個(gè)引腳焊接到電路板上的。
螺栓型:CSDxxxM系列同軸分流器,是采用螺栓螺母方式固定在電路板上的。
① 超寬帶技術(shù)帶寬2GHz
② 無(wú)高頻插入損耗
③ 0.005Ω-0.1Ω多種阻值可以選擇
④ 高可靠單螺母固定螺栓型結(jié)構(gòu)
⑤ 螺栓型同軸分流器占用PCB板的面積較小
⑥ 適用于SiC和GaN半導(dǎo)體的電流測(cè)量
2、剛性羅氏線(xiàn)圈(需要斷開(kāi)電路或者打孔)
(1)CPH9000 系列高頻羅氏線(xiàn)圈電流探頭是僅測(cè)試 AC 電流信號(hào)的高頻電流探頭,具有高帶寬,高精度(典型值 2%)等特點(diǎn)。帶寬高達(dá) 100MHz,標(biāo)準(zhǔn)的 BNC 輸出接口,很方便實(shí)現(xiàn)與示波器,數(shù)據(jù)采集器等連接,觀測(cè)電流波形;USB 供電接口設(shè)計(jì),使用更加靈活方便;探頭環(huán)和連接線(xiàn)長(zhǎng)度可以根據(jù)客戶(hù)要求定制,滿(mǎn)足特殊場(chǎng)合測(cè)試要求。
(2)CPHX9000A/B系列高頻羅氏線(xiàn)圈電流探頭是測(cè)試AC電流信號(hào)的高頻電流探頭,具有高帶寬,高精度(典型值2%)等特點(diǎn)。探頭具有通訊功能,可以和智能探頭控制器OT7001搭配使用,實(shí)時(shí)控制示波器設(shè)置用戶(hù)所接入智能探頭的產(chǎn)品型號(hào)、電壓電流類(lèi)型、衰減比、延時(shí)等參數(shù)。解決了長(zhǎng)期以來(lái)用戶(hù)使用第三方示波器探頭必須手動(dòng)設(shè)置探頭參數(shù)的困難,實(shí)現(xiàn)和示波器專(zhuān)用接口探頭一樣的用戶(hù)體驗(yàn)。
帶寬高達(dá)220MHz,耐壓值高達(dá)1kVpk,標(biāo)準(zhǔn)的BNC輸出接口,很方便實(shí)現(xiàn)與示波器,數(shù)據(jù)采集器等連接,觀測(cè)電流波形;4 節(jié)5號(hào)電池供電或者外部USBDC5V電源供電,使用更加靈活方便;探頭環(huán)和連接線(xiàn)長(zhǎng)度可以根據(jù)客戶(hù)要求定制,滿(mǎn)足特殊場(chǎng)合測(cè)試要求。
3、光隔離電壓探頭
光隔離探頭本身主要用于測(cè)量電壓,若要測(cè)量電流,通常需搭配其他測(cè)量組件,如同軸分流器或羅氏線(xiàn)圈,通過(guò)間接方式實(shí)現(xiàn)電流測(cè)量。
(1)同軸分流器是一種低阻值的電阻元件,當(dāng)電流通過(guò)時(shí),會(huì)在其兩端產(chǎn)生微小電壓降。光隔離探頭測(cè)量該電壓降,再通過(guò)已知的分流器阻值計(jì)算出電流值,公式為 I = V / R(其中 I 為電流, V 為電壓降, R 為分流器阻值)。
(2)光隔離探頭通過(guò)光纖傳輸信號(hào),實(shí)現(xiàn)測(cè)量端與示波器之間的電氣隔離。這避免了地環(huán)路干擾,尤其在高壓、浮地或不同電位的電路中,能有效防止觸電風(fēng)險(xiǎn),確保操作人員和設(shè)備安全。
(3)光隔離探頭的帶寬可達(dá)1GHz以上,能快速響應(yīng)高頻電流信號(hào),滿(mǎn)足寬禁帶半導(dǎo)體器件(如SiC、GaN)的高速開(kāi)關(guān)測(cè)試需求,準(zhǔn)確捕捉納秒級(jí)的電流變化。