优化宽禁带半导体开关以符合 emi 要求 -九游官网下载

您的任务

使用碳化硅 (sic) 和氮化镓 (gan) 等宽禁带材料可实现高开关频率、陡峭上升沿以及高电压。这些特性可提高开关电源的效率，但也增加了符合 emi 要求的难度。因此，需要在开发阶段遵循降低 emi 的设计原则，这与进行测试和优化以符合 emi 要求一样重要。

罗德与施瓦茨九游官网下载的解决方案

强大的示波器工具可帮助电气工程师完成日常任务。目前，示波器的灵敏度和性能可确保在新产品的设计阶段优化 emi。罗德与施瓦茨示波器具备多种有用功能，包括直接频率和分辨率带宽输入，以及高波形捕获率。与用于电场和磁场近场测量的 r&s®hz-15 紧凑型探头组以及 r&s®hz-17 紧凑型磁场近场探头组（均具备 3 ghz 带宽）结合使用时，可以轻松确定印刷电路板 (pcb) 上的无用辐射源及其传输路径。

应用

用于时频相关性分析的选通 fft 功能

r&s®rte1000 和 r&s®rto6 示波器的选通 fft 功能可有效用于高级分析，例如时域和频域信号的相关性分析。此功能可将频谱分析限定于用户自定义的捕获的时域信号范围。

因此，过量频谱辐射可关联到连续信号的特定时间段。在 emi 测试中，这不仅有助于识别时域信号中的无用电磁辐射源，还可以直接测试不同的操作场景。

针对 emi 辐射优化门极驱动电压

在功率电子电路中，快速开关的 mosfet 电桥是 emi 辐射源之一。调整开关晶体管的门极驱动电压可以有效降低 emi。这需要并行测量门极驱动电压、输出信号和发射辐射及其各自频谱。

下图中分析了 mosfet 电桥的不同驱动信号及其对发射辐射的影响。图 (1) 中应用了矩形门极驱动信号，图 (2) 中使用了级联双电平矩形门极驱动信号（绿色）。使用近场探头并行监测 emi 辐射，明确证明该方法非常有效：emi 信号（红色）中高频分量的幅度有效降低。

优化门极驱动电压（绿色）显著降低了 mosfet 电桥的 emi（红色）。图 (1) 中应用了矩形门极驱动信号，图 (2) 中使用了修改后的双电平门极驱动信号。© 奥地利格拉茨科技大学电子研究所

进一步优化步骤

为确定最优门极驱动电压，必须分析其他参数。开关损耗是一个重要因素，可能会随着门极驱动信号变化而增加。为测量开关损耗，需要使用电流探头和高压差分探头，而这些探头的最大电压、电流以及带宽则非常关键。必须校正电流和电压信号，以避免开关损耗测量出现误差：

• r&s®rt-zhd 高压差分探头非常适用于快速开关的半导体。它们支持高达 200 mhz 带宽、750 v 至 6 kv 最大可测量电压，以及高共模抑制比。
• r&s®rt-zc 电流探头支持 2 mhz 至 120 mhz 带宽，可进行 5 a (rms) 至 500 a (rms) 电流测量。
• r&s®rt-zf20 电源去偏移和校准测试夹具可补偿电流和电压探头之间的不同延迟。这可以确保准确测量开关损耗。

摘要

罗德与施瓦茨示波器具备快速灵活的 fft 功能，可在高级电子设备的早期开发阶段详尽测试功率电子的 emi。利用新型用户界面，仅需在 r&s®rto6 示波器的大触摸屏上进行几次点触操作，即可设置和更改 fft。与近场探头和高压差分探头或电流探头结合使用时，无需使用其他测试工具即可全面优化功率电子电路。这可以在设备设计阶段加快功率电子的开发速度，有助于设备通过 emc 认证测试。