電力効率テスト

電力効率テストの課題

AIデータセンターへの電力供給 、 電気自動車（EV）の電力変換 、再生可能エネルギーインバーター、 モータードライブ といったアプリケーションには、ますます高い効率と広範囲の動作条件が求められています。効率目標が98～99 %近くあるいはそれ以上に及ぶ場合、測定の不確かさ自体が重要な課題となります。

電力効率テストでは、有効電力を測定する必要があります。ただし、ACシステムの有効電力の測定はますます困難になりつつあります。その理由は、最近のパワーコンバーターの出力が、スイッチング高調波、リップル、高速過渡信号、非線形電流動作などを含むきわめて動的で歪んだ波形になっているからです。そのため、従来の狭帯域幅パワー測定では、システムの真の動作を把握することは困難です。

その他にも、以下のような課題があります。

• オシロスコープを使用して効率を測定する場合、電圧、電流、チャネル間スキューの緊密なマッチングが必要です。
• 大きいdv/dtおよびdi/dtから生じるコモンモード電圧が測定経路に結合することで、オフセット、リンギング、無効電力が生じます。グランドループ、長いリード線、不適切なプローブ配置が、誤差バジェットの大半を占める場合があります。これは特に、ハーフブリッジのハイ側や、非参照ノードの場合に問題になります。
• 低負荷の場合、絶対損失は小さくても、相対的な不確かさは大きくなります。センサのオフセット、ADCの量子化、リーケージ、補助バイアス電力、ファン／コントロールの消費が測定信号で支配的になる場合があります。「ピーク効率99 %」という性能表示（メーカーやベンダーの主張）の多くは、10 %の条件下では、きわめて慎重なセットアップを使用しないと検証困難です。
• 損失およびRDS（on）、磁性体およびキャパシタのESRは、温度によって変化します。熱平衡と定義された周囲条件／フィクスチャを使用しないと、再現性が低下します。
• パワー損失は、温度に強く依存します。熱平衡、制御された周囲条件、再現可能なフィクスチャセットアップを使用しないと、効率測定は実行のたびに大きくドリフトする可能性があります。

電力効率テスト用の高性能ソリューション

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• 検証、コンプライアンス、エンドオブラインコンバーターテストのためのきわめて正確なパワーアナライザ
• 優れたチャネルマッチングおよびデスキュー機能を備え、精密なスイッチング解析が可能な広帯域幅マルチチャネルオシロスコープ
• WBGアプリケーションでも正確な効率測定が可能なプローブ
• デザインサイクル全体を通じて正確な効率評価を可能にするK31やK333などの専用パワー解析ソフトウェア
• 電力変換経路上の過渡イベントを捕捉することで、信号を可視化してデバッグを簡素化する高度なデジタルおよびゾーントリガ機能