SiC、GaNを使用した電力変換

電力変換の設計

SiC、GaNを使用した電力変換設計

より優れた製品を設計し、迅速に市場へ投入

電力変換設計の市場投入までの時間を短縮

SiCやGaNのような市場トレンドにより、電力変換回路がさらに複雑になっています。スイッチング速度が高速になり、パッシブ(誘導およびキャパシタンス)コンポーネントが小型化したことにより、正確な回路タイミングが求められています。ゲートのスレッショルド電圧とタイミングのための感度を上げる必要があります。また、高いスイッチング周波数によるEMI/EMC問題に対応した強固なPCB設計が必要になります。

高コモン・モード電圧への対応

ハイサイドVgsなどのフローティング差動測定は、周波数が高いため(高速のターンオン、ターンオフ)、またオシロスコープ用のプローブには高い周波数帯域で十分なコモンモード除去能力がないため、測定が困難、または測定できません。コモンモードの除去能力が十分にないと、測定値は実際の差動信号ではなく、コモンモードの誤差の影響を大きく受けます。

テクトロニクスには、GaN、SiCのデバイスの動作要件でも周波数性能が低下しない、唯一のソリューションである絶縁プローブ(ISOVu)があり、正確な差動測定が行えます。また、伝導損失、デッドタイム損失、スイッチング損失を正確に計算して実証できます。さらに、統合型のゲート・ドライバを使用していない場合、フローティング差動測定が行えるため、デバイスのオン/オフのデッドタイムを正確に測定して制御できます。また、ハード・スイッチングにおける過渡電圧(dv/dt)と過渡電流によるパワー・コンバータからの高周波放射の過大評価を回避できます。

高コモン・モード電圧(Vds)が存在する状況でのハイサイドVgsの測定

IsoVuを使用した測定誤差の原因究明の例

複数の制御信号とタイミング信号の同時測定

スイッチング周波数が高くなると、パワー・コンバータの制御、タイミング回路を調整しながら(ハイサイドVgs、ローサイドVgs、ハイサイドVds、ローサイドVgs、Id、IL、Iload、制御信号など)、複数の信号を同時にモニタする必要があります。また、高電圧信号(Vds)がある状態で低電圧信号(Vgs)を測定する必要もあります。さらに、多チャンネルで垂直分解能の高いオシロスコープも必要です。

 パワー・コンバータのコントロールおよびタイミング回路を示した回路図

タイミングと制御信号の測定ポイント

高速自動パワー測定

スイッチング損失の自動測定

スイッチング損失測定によるFETの電力損失の評価。波形は測定領域(Ton、Toff、および全サイクル)を表すマーカで色分けされており、対応する測定値が結果バッジに表示されている。結果バッジの設定でサイクル間を簡単に移動できる

高周波のSiC、GaNデバイスにおいて、正確で再現性のあるスイッチング損失、導通損失測定を行うには、高い分解能、複数回取込みのアベレージング、複雑な波形演算が必要です。電力品質、高調波、安全動作領域(SOA)、スイッチング損失の自動測定を行う必要があります。5-PWRを装備した5シリーズMSOとプロービング・ソリューションを組み合せることで、自動測定機能が実現でき、問題を解決できます。

適合性不合格の回避

電源効率、待機電力、高調波、EMIに関する規制および市場要件はますます厳しくなっています。プリコンプライアンスの実行は、後のコンプライアンス試験に合格するためにますます重要になっています。設計がコンプライアンスに不合格になった場合でも、市場投入までの時間と費用を節約できます。プリコンプライアンス・ソフトウェアを備えたパワーアナライザがあれば、正確な電源効率、高調波、待機電力が自動で測定できます。また、簡単で正確なEMIプリコンプライアンスのためには、プリコンプライアンス・ソフトウェアを備えたスペクトラム・アナライザも必要です。

EMIプリコンプライアンス・テストのセットアップ

手頃な価格のプリコンプライアンス・テストは簡単にセットアップでき、潜在的な問題を明らかにして、より高価なコンプライアンス・テスト施設でのテスト時間を最小限に抑えることができる

SiC MOSFET/GaN FETスイッチング・パワー・コンバータ解析キット

SiC MOSFET/GaN FETスイッチング・パワー・コンバータ解析キット

SiC、GaNデバイス本来のメリットを引き出すためには、きわめて高速なスイッチングが必要です。また、ゲート駆動の設計、ターンオン/ターンオフ時間やデッドタイムについても厳しいトレランスが求められます。正しい意思決定に基づいて設計を行うには、それらの信号をすべて正確に観測することがきわめて重要です。設計マージンを大きく取り、過度に複雑な設計をすると、コストが上昇するだけでなく、性能低下にもつながります。しかし、正しい計測機器を使用すれば状況は一変します。問題を観測できなければ、解決することも不可能だからです。

そうした難題に取り組むエンジニアの期待に応えるべく、テクトロニクスでは、新たにSiC MOSFET/GaN FETスイッチング・パワー・コンバータ解析キットを開発しました。これは、SiC、GaNなど、高速スイッチング・シリコン・パワー・デバイスの技術を使用した、パワー・エレクトロニクスのトポロジを最適化するために不可欠なパラメータを正確に特性評価できる、市場で唯一のソリューションです。

ライブラリ

ダウンロード
ダウンロード

マニュアル、データシート、ソフトウェアなどのダウンロード:

Go to top