パワーエレクトロニクステストの克服 | Rohde & Schwarz

パワーエレクトロニクステストの克服

パワーエレクトロニクス・デザインテストをリードするソリューション

パワーエレクトロニクス・システムがデジタル処理基板上にある場合、論理回路の課題とは異なるものの同種の問題に直面します。これらの問題には、デザインの決定に影響を与えるトレードオフが含まれます。パワーエレクトロニクスコンバーターのワイドバンドギャップ半導体、例えば窒化ガリウム（GaN）や炭化ケイ素（SiC）には次のような利点があります：

電源サイズの縮小
スイッチング損失の低下
効率の向上

しかし、使用されるスイッチング周波数が上昇すると、パワーコンバーター内で寄生成分が発生する可能性も増大します。

パワーエレクトロニクスのテスト／デザインでの課題

スイッチング電源の動作周波数が上昇すると、インダクター電流リップル、出力電圧リップル、静電容量を減らすことができ、電源のサイズも縮小することができます。しかし、電源の損失や発熱が増大し、ハイ側とロー側のトランジスタ間の相互作用やショートスルーも増加します。
電源ノイズの増加は、EMIの主な原因です。
コンパクトなレイアウトが、発熱や熱変動が増加する原因となり、レギュレーター、アンプ、コンバーターなどのコンポーネントでのエラーを引き起こします。
電圧が低いほど、許容値が小さくなり、精度要件が高まります。さまざまなパワードメインにさまざまな電圧を供給するために、パワーツリーはますます複雑になっているため、すべての集積回路ピンに達する、より多くのレールが必要になります。
レイアウトをコンパクトにしてレイアウトの複雑さを管理するために、幅の狭いDCレールを使う方法がありますが、過熱やインダクタンスの増加の影響を受けやすくなります。

パワーエレクトロニクス回路での信頼性の確保

信頼性は、パワーエレクトロニクス回路のクリティカルな要件です。電源回路に障害が起きれば、デバイスは動作しなくなります。高い効率により、発熱の原因となるエネルギー損失を最小限に抑えれば、信頼性の向上に役立ちます。最も効率的なパワーエレクトロニクス回路でも発熱するので、十分な放熱設計と適切な材料選択が不可欠です。パワーエレクトロニクス回路は、EMI要件にも適合する必要があります。エミッションは、そのデバイスと近隣のデバイスの双方に影響を与えます。

ローデ・シュワルツのパワーエレクトロニクス・テストソリューション

スイッチング解析

AC/DCコンバーターの基本動作の検証、パワーコンバーターデザインでの信頼性テスト、AC/DCコンバーターの入力と出力間の電気的アイソレーションの検証手法などが含まれます。

制御ループ解析

電源の目的は、デバイスの負荷が変化しても一定の出力レベルを維持することです。ボード線図は、電源制御ループ解析に最適なツールです。

EMIデバッグ

EMIの原因を開発プロセスの早い段階で検出、解析、補正することは、EMIコンプライアンステストに合格して、プロジェクト後期での再設計、遅延、および追加コストを回避するための最も確実な方法です。

消費電力

バッテリー動作デバイスでは、バッテリー寿命が設計において重要な検討事項です。消費電力を最小限に抑えることは、バッテリー動作機器では絶対に不可欠であり、主電源で動作する機器でも同様に重要です。

パワーインテグリティー

PCB上の電源供給回路の性能を解析することは、回路設計プロセスの一環として非常に重要です。

設計検証

起動中の動的な動作や負荷変動による影響を検証するには、より複雑なテスト機器が必要になります。

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