德国罗德与施瓦茨功率电子测试与测量解决方案

现在的功率电子面临的最大挑战是对使用了碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等宽禁带(WBG)半导体的系统进行测试。电源转换器等功率设备使用这些宽禁带材料后，工作频率、电压和温度会更高。这给转换器设计带来了诸多优点，提高了功率效率，减少了尺寸和重量，还降低了制造成本。许多注重功率密度和尺寸的设备早已使用WBG材料，包括太阳能设施、电动车(EV)、电动车充电器和消费类电子设备。

有一点需要注意，尽管SiC和GaN材料具有许多优点，测试采用这些技术的电路时会面临一些特殊的挑战：

▶ 电磁干扰：开关频率、边沿斜率和电压变得更高，加剧了过冲和振铃，从而产生更大的频率谐波。转换器设计中会由此出现更严重的传导和辐射发射。

▶ 寄生效应：无源器件的寄生特性在高频下会降低功率设备的性能，需要正确识别这些寄生效应。

▶ 动态范围：功率电子设备的电流和电压量程较大，难以准确测量。

▶ 量化损耗：快速斜率变化给估计晶体管的开关损耗带来了挑战。寄生效应、传播延迟和测试与测量设备的带宽等因素都会影响损耗的计算。

除了需要应对使用WBG材料带来的新挑战之外，设计工程师还需要进行各种测试来验证功率设备能否用作开关电源(SMPS)。这些测试包括效率、纹波、启动和关闭行为、电能质量、浪涌电流、输入谐波、模拟实际场景（例如电动车中的电池单元）和稳定性等。

除此之外，工程师还需要进行详细的电池建模和模拟，这对于预测电池在实际应用时的性能和使用寿命非常重要。这些模拟能够提供有用数据来优化电池设计和开发有效的电池管理系统(BMS)。

监测设备的功耗在整个开发过程中也有着重要作用。这些信息有益于评估设备效率，确保设备符合监管要求。所有这些测试带来了不同的挑战，在从调试原型到验证SMPS的所有设计阶段，都需要使用合适的测试与测量设备来获取准确可靠的结果。

海洋仪器代理的罗德与施瓦茨提供高质量的测试与测量(T&M)设备，涵盖功率电子设备测量的所有阶段。我们的产品涵盖从设计到交付的所有环节，包括整个设备服务和维护期间的无源和有源器件测试。

我们提供不同的解决方案，满足使用WBG材料的功率设备的测试要求。这些解决方案旨在解决使用SiC或GaN材料的电源转换器或SMPS在设计过程中遇到的主要挑战。

首先，罗德与施瓦茨提供满足EMC测量要求的解决方案，包括从早期开发阶段的初始EMI测量到完整的EMC一致性测量。罗德与施瓦茨示波器提供快速强大的FFT功能，非常适合在早期设计阶段调试EMI问题，同时还节约了成本。验证了原型设计的性能后，就可以使用罗德与施瓦茨的频谱分析仪(如FPH频谱分析仪)和EMI接收机进行一致性测量。

在早期开发阶段选择合适的无源和有源器件并识别其寄生元件时，可以使用LCR表(如LCX100/LCX200电桥)。LCR表可以模拟电路的实际工作条件（例如频率、电压/电流电平和直流偏置），进而评估器件性能。这可以减轻因高频下的寄生效应而导致转换器行为不确定的问题，让测量结果更接近模拟情况。

此外，罗德与施瓦茨示波器和高压差分探头具有宽动态开发电源转换器和逆变器，所用测试与测量设备需要灵活且准确。除了示波器和LCR表之外，罗德与施瓦茨电源同样可以模拟功率设备的实际工作条件，例如模拟不同的输入和负载场景。对于需要电源和电子负载的应用，可以首选支持双象限操作的台式电源。这可以简化设置，节约成本和空间。

我们的电源产品有基础型号和高性能型号可选，能够满足不同被测设备(DUT)和应用的要求。此外，罗德与施瓦茨还提供专业型电源，专为模拟电池管理系统等特定应用量身定制。罗德与施瓦茨示波器和功率分析仪非常适合生产环境。这些仪器还可用于常见家用电器的常规制造验证测试。它们的自动测量功能便于轻松快速地表征SMPS的特性。在安装和服务方面，罗德与施瓦茨提供具有实验室级性能的手持式示波器，能够满足所有外场测试的要求。

全文包括以下几个方案：

一、器件表征

二、电池模拟

三、功率电子设计

四、开关分析

五、EMI调试

六、验证和生产测试

七、标准实验室设备

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