パワーエレクトロニクステスト

パワーエレクトロニクステスト

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

電源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、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、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。レイアウトがコンパクトになるとこれが熱変動による発熱が増加する原因となり、レギュレーター、アンプ、および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。しかし、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・シュワルツによるパワーエレクトロニクスのテスト

ローデ・シュワルツは、正確かつ高速で信頼性の高い電子計測ツールを提供しています。これらは、以下の分野のパワーエレクトロニクスに対応しており、最適なデザイン決定と、問題のトラブルシューティングに役立ちます。

  • 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。
  • 制御ループ測定: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。バッテリー動作機器でも主電源で動作する機器でも、消費電力を最小限に抑えることが不可欠です。
  • 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。

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

スイッチング解析

スイッチング周波数を上昇させれば、パワーコンバーターの効率と性能を最大化することができます。しかし、同時にショートスルーや過剰なEMIなどの不要な結果も発生します。ローデ・シュワルツのオシロスコープ、プローブ、解析ソフトウェアを使用すれば、電子機器設計者は、スイッチング性能を向上させて設計の評価と最適化を行うという課題に対応することができます。

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EMIデバッグ

EMIデバッグおよび解析

EMIはパワーエレクトロニクスにおける主要な検討事項で、スイッチング速度が上昇するにつれて、ますます重要度を増しています。したがって、開発サイクルの早期にEMIに対応して、コストのかかる再設計を回避することが不可欠です。ローデ・シュワルツのオシロスコープは高度なスペクトラム解析機能を備えていて、研究開発フェーズで既にEMIの課題に対応することができます。

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制御ループ解析

制御ループ解析

それぞれのパワーコンバーターやインバーターのコアでは、制御ループが出力電圧の安定を確実に維持しています。ローデ・シュワルツのオシロスコープは、専用の解析機能によって制御ループの動作を解析します。

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設計検証

設計検証

設計中に、パワーコンバーターの動作と性能を検証することは困難です。お客様の仕様や関連する規格など、満たす必要のあるさまざまな要件があります。ローデ・シュワルツは、こうした要件を満たすことのできる高品質の製品とソリューションを幅広く提供しています。これらを使用すれば、確信を持ってパワーコンバーターの設計/製造テストを実行することができます。

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パワーインテグリティーテスト

パワーインテグリティーテスト

安定したクリーンなパワーレール信号により、信頼性の高い電子機器性能を確保することができます。電圧がますます低下して許容範囲が縮小しているため、パワーレールの正確な測定は困難です。ローデ・シュワルツのオシロスコープのアクセサリと解析機能は、このような作業をフルサポートします。

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電力効率テスト

電力効率テスト

パワーコンバーターの設計では、規格への準拠と効率といった異なる目標のバランスを取る必要があります。これは、高い電力レベルだけではなく、組み込みのバッテリー駆動設計にも適用され、多くのテストが必要になります。ローデ・シュワルツの幅広いポートフォリオのソリューションが、このような課題の解決を支援します。

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このウェビナーは、バッテリー駆動デバイスの電気部品の設計に取り組むエンジニアを対象としています。

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