在全球節能環(huán)保和智能互聯(lián)終端花樣翻新的大環(huán)境下,節能、高頻、高效、微型、智能化是電源行業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢。新低能耗器件的廣泛應用,PMIC設計優(yōu)化、第三代半導體材料SiC/GaN MOSFET技術(shù)的出現,正推動(dòng)著(zhù)功率電子行業(yè)發(fā)生顛覆式的變革。這些新型器件把整個(gè)電源轉換系統的效率提高多個(gè)百分點(diǎn)。
電源設計開(kāi)發(fā)是個(gè)技術(shù)活兒,也是累活兒,工作繁雜挑戰諸多。電源設計工程師根據任務(wù)書(shū)選擇合適的器件和拓撲結構,設計符合功能的原型版,電源設計優(yōu)化尤其重要。既要保證功能的實(shí)現,又要兼顧效率、成本及EMC各個(gè)方面,最終產(chǎn)品還需要進(jìn)行整體電源質(zhì)量評價(jià)及行業(yè)標準的認證。
電源測試工程師在做電源測試過(guò)程中都會(huì )經(jīng)歷功率器件選擇、電源原型版設計、電源質(zhì)量分析、產(chǎn)品最終認證這四個(gè)階段,每個(gè)階段都會(huì )面對不同的痛。
什么才是電源測試工程師所關(guān)注的測試難點(diǎn)?走訪(fǎng)了百位測試工程師,泰克將工程師的測試痛點(diǎn)總結出來(lái),發(fā)現效率是電源設計工程師非常關(guān)注的,如何確定主要的功率損耗點(diǎn)是非常重要的。傳統的理論計算方法有諸多不足,因為實(shí)際的電源不同,設計的結構不同以及期間的損耗都有很大區別,所以工程師需要能準確測試功率主要損耗開(kāi)關(guān)器件及無(wú)源器件的工具及方法。
階段1:功率器件選擇的痛點(diǎn)
對市場(chǎng)新推出的低功耗IC 及功率器件特性無(wú)法準確把握?是否真正在自己的電源設計中發(fā)揮最大的作用,缺少一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟的評價(jià)方法。
對于電源產(chǎn)品設計,大功率開(kāi)關(guān)管的選擇是非常關(guān)鍵也是非常困難的。 如何在系統調試之前對IGBT模塊特性進(jìn)行測試,尤其基于橋式拓撲結構,在不同的負載條件測試IGBT及相應的二極管的特性?成為工程師非常頭疼的問(wèn)題。
階段2:原型版設計的痛點(diǎn)
對于電源功能設計中輸入輸出的信號進(jìn)行測試,信號波形及主要的參數指標。對于系統的評價(jià),測試設備是否能可靠地,準確的反應真實(shí)的信號特點(diǎn)是工程師非常關(guān)注的問(wèn)題,擔心某一次測試帶來(lái)誤導。
作為開(kāi)關(guān)電源做主要的器件,MOSFET和IGBT成為影響電源整體效率最主要的因素,不同的應用中,驅動(dòng)條件不同,功耗千差萬(wàn)別,如何能量化評價(jià)在真實(shí)電源中的損耗成為非常在意的問(wèn)題。
第三代寬禁帶半導體器件GaN、SiC 出現,推動(dòng)著(zhù)功率電子行業(yè)發(fā)生顛覆式的變革。新型開(kāi)關(guān)器件技能實(shí)現低開(kāi)關(guān)損耗,又能處理超高速的dv/dt轉換,且支持超快速的開(kāi)關(guān)切換頻率,帶來(lái)的測試挑戰也成了工程師的噩夢(mèng)。
如何評價(jià)磁性器件對電源穩定性和整體效率的影響?如何測試電感,磁損,BH曲線(xiàn),磁性屬性等指標是擺在工程師面前的難題。
工程師就需要花更多的時(shí)間和精力在電源的完整性上面(PDN),除了我們經(jīng)常提到的開(kāi)關(guān)損耗、輸入電源質(zhì)量、輸出紋波測試等以外,我們還會(huì )涉及到環(huán)路響應測試,通過(guò)環(huán)路響應測試我們可以知道了解我們的反饋環(huán)路的穩定性到底如何?
電源輸出質(zhì)量是電源評價(jià)重要的一環(huán),尤其對于DC輸出,不但要測試電壓,電流大小,還要對輸出的紋波進(jìn)行準確的測試,尤其對于某些特殊的電源,紋波需要控制在很小的范圍,如何準確測試微小的紋波信號非常棘手。
階段3:電源質(zhì)量分析的痛點(diǎn)
產(chǎn)品設計完成,效率是其最重要的指標,如何準確評價(jià)電源質(zhì)量? 有功功率,功率因數,效率等項目?
為滿(mǎn)足電源行業(yè)的標準諧波是非常關(guān)鍵的指標。如何準確評價(jià)電源諧波,如何一次性通過(guò)IEC61000-3-2標準一致性測試?
對于電源產(chǎn)品節能認證非常重要,如何準確評價(jià)電源待機功耗的預一致性標準IEC62301 v2.0?
階段4:產(chǎn)品最終認證的痛點(diǎn)
電源在上市前需要通過(guò)CE認證,其中非常重要的就是EMC 一致性認證。很多工程師在實(shí)現功能設計同時(shí)還要兼顧EMC 的挑戰,如何能讓工程師了解電源產(chǎn)品的EMC狀況,一次性通過(guò)認證呢?
電源產(chǎn)品最后一道工序需要進(jìn)行長(cháng)時(shí)間烤機測試,如何提高效率,尤其對于大批量生產(chǎn)的情景,既準確又高效的測試方法非常重要。