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SiC MOSFET/GaN FETスイッチング・パワー・コンバータ解析キット

今日のパワー・エレクトロニクス技術を支えるSiCやGaNなどの超高速パワー半導体スイッチング技術では、最適化がきわめて困難です。SiC MOSFET/GaN FETスイッチング・パワー・コンバータ解析キットは、SiC、GaNなどの技術を使用したパワー・エレクトロニクス回路のトポロジを最適化するために不可欠な、以下のようなパラメータを正確に特性評価できる唯一のソリューションです。

  • ハイサイド／ローサイドでのゲート・チャージ、ゲート・ドライブ性能
  • 正確なターンオン／ターンオフ／ゲート・ドライブ・タイミングを含む、デッドタイムの最適化
  • ハイサイド、ローサイド・スイッチのVGS、VDS、ID測定
  • スイッチング損失、伝導損失、磁気損失の解析

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POWERSOL1

デッドタイムの最適化とフォールス・リンギングの解消

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GaNベースのハーフブリッジ回路の特性評価

従来の差動プローブまたはフローティング測定用のオシロスコープでは、測定ループに寄生キャパシタンス、インダクタンスがあるため、高周波、フローティング・ゲート（VGS）、ドレイン（VDS）または電流（ID）を測定するのは事実上不可能です。

SiC MOSFET/GaN FETスイッチング・パワー・コンバータ解析キットには、数多くの特許技術を使用した光アイソレーション型差動プローブ（IsoVu）が付属しており、差動信号のコモンモードの影響を排除できます。超高速なスイッチング周波数であっても、IsoVuのレーザベースのデータ転送システムは電気的な接続を完全に絶縁するため、優れた同相除去比（CMRR）を実現できます。

  • ハイサイドとローサイドで同時にVGS/VDS測定を実施することでデッドタイムを最適化
  • 実際の負荷条件でのゲート負荷の正確な特性評価とゲート・ドライブ性能の最適化が可能
  • 差動電圧レンジ：1mV～2,500V
  • 周波数帯域が最高1GHzで超高速スイッチングにも対応
  • コモンモード電圧：60kV
  • 低入力容量（トップサイド）：1pF未満
  • 高CMRRによりどんなフローティング電流シャントでもドレイン（ID）電流の正確な測定が可能

実際の動作条件での自動損失測定が可能

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スイッチング損失測定によるFETの電力損失の評価。波形は測定領域（Ton、Toff、および全サイクル）を表すマーカで色分けされており、対応する測定値が結果バッジに表示されている。結果バッジのコントロールでサイクル間を簡単に移動できる

電源の測定と解析

SiCまたはGaNの電源設計の最適化、検証のために、電力品質、効率、損失測定を手動で行うことも可能です。しかし、多くのエンジニアはオシロスコープの自動化ツールを使用することで、より短時間で再現性のある測定結果を得ています。このソリューションには、5-PWR拡張パワー測定／解析ソフトウェア・パッケージが付属しており、スイッチング・デバイス、回路内のインダクタやトランス、DC出力、ACラインの電力品質、効率、損失を自動測定できます。

実際の動作条件でそれぞれのサブシステムを測定し、最適化することで、電源設計で最高の効率が得られます。

主要な測定項目：

  • スイッチング・デバイス測定（GaN、SiC、シリコンFETでのスイッチング損失解析や安全動作領域など）
  • 回路内インダクタ／トランス測定（インダクタンスのBH曲線や磁気損失解析など）
  • DC出力測定（効率、リップル、ターンオン／ターンオフなど）
  • ACライン測定（高調波を含むACパワー解析）

PowerSol1システムとは

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  1. 5シリーズMSOオシロスコープ - 高分解能（12ビット）で実際の動作条件におけるVgs、RDS_ON、伝導損失のテストに最適
  2. 5-PWRソフトウェア – 正確で再現性の高い測定結果が得られる自動測定ツールにより、実際の動作条件でのスイッチング損失、伝導損失、RDS_ON、磁気損失、SOAなどの計算が可能
  3. GaNハーフブリッジ・デモ・ボード・ガイド – 初心者向けのインストラクション・ガイド
  4. TIVH08型IsoVu光アイソレーション型差動プローブ – 差動電圧の定格は2.5KVで、高電圧SiC/GaNパワー・コンバータでのVDS信号のテストが可能。さらに周波数帯域は800MHzで、SiC/GaNパワー・デバイスでの超高速dv/dtの測定にも対応
  5. TIVH05型IsoVu光アイソレーション型差動プローブ（オプション） – 差動電圧の定格は2.5KVで、高電圧SiC/GaNパワー・コンバータでのVDS信号のテストが可能。さらに周波数帯域は800MHzで、SiC/GaNパワー・デバイスでの超高速なdv/dtの測定にも対応
  6. TIVM1型IsoVu光アイソレーション型差動プローブ（オプション）– 周波数帯域は1GHzで、VGSやシャント電圧などの低電圧（50V未満）信号での超高速なdv/dtの測定にも対応
  7. TPP1000型広帯域受動プローブ（スタンダード・アクセサリ） - オシロスコープに付属（1本／チャンネル）。周波数帯域は1GHz。VGS_LOWやシャント電圧などのグランド基準による高いdv/dt信号のテストが可能
  8. 広帯域受動プローブ用MMCXシールド・チップ（オプション）：グランド・ループを解消することで、より精度の高いグランド基準による高周波測定を実現（このビデオでは、MMCXコネクタ（206-0663-xx）を使用してテスト・ポイントを作成するデモをご覧になれます）

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