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簡要描述：EA-10000 系列直流電源和電子負(fù)載可為您的應(yīng)用帶來各種功能和效率提升。其中的有源功率因數(shù)校正功能，能夠充分減少電網(wǎng)的能源浪費。雙向再生供電系統(tǒng)能夠回收能量并反饋給電網(wǎng)，效率高達 96% 以上。
產(chǎn)品型號：EA 10000 系列廠商性質(zhì)：代理商更新時間：2024-10-21訪 問 量：584產(chǎn)品分類CLASSIFICATION
詳細(xì)介紹
| 品牌 | TeKtronix/美國泰克 | 供貨周期 | 兩周 |
|---|---|---|---|
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 綜合 |
EA-10000 系列直流電源和電子負(fù)載可為您的應(yīng)用帶來各種功能和效率提升。其中的有源功率因數(shù)校正功能，能夠充分減少電網(wǎng)的能源浪費。雙向再生供電系統(tǒng)能夠回收能量并反饋給電網(wǎng)，效率高達 96% 以上。真正的自動量程功能，可以在更廣的電壓和電流值范圍內(nèi)提供最大功率。通過一套靈活可選的控制接口，您可以在幾乎任何生產(chǎn)環(huán)境中控制計算機。
EA-10000系列有超過180種不同的型號，以滿足您的需求。
首先要考慮哪個系列適合您的應(yīng)用:基礎(chǔ)電源、智能電源、雙向電源或電子負(fù)載。請閱讀下面的詳細(xì)信息，了解它們的區(qū)別。
一旦你知道哪個組件最shi合你，就決定你需要的電源量。這個決定會影響哪些外形可以滿足你的需要:2U、3U、4U或6U的機架高度。
PS和PSI模型
PS和PSI型號專注于提供電力，而無需將電力作為負(fù)載。基礎(chǔ)電源型號（PS）提供真正的自控功能，100%基于SiC的設(shè)計，以及4種不同的恒壓、恒流、功率或電阻控制模式。電源還可以與多達64個總計儀器并聯(lián)，為您的應(yīng)用帶來更多電力。
智能電源模型（PSI）包含了PS模型的所有功能，并添加了具有基本波形和任意能力的集成功能發(fā)電機。適用于EN 50530和 LV123、 LV124、 LV148 等標(biāo)準(zhǔn)的特殊光伏和汽車測試程序也附帶了PSI模型。
雙向電源模式（PSB）包括PSI模式的所有功能，并增加了吸收（吸收）電力并返回到本地電網(wǎng)的能力。從同一個箱子采購和吸收電力節(jié)省了寶貴的空間，PSB模式在返回電網(wǎng)的效率>96%，節(jié)省了電費和冷卻成本。PSB模式是EA-10000系列中最靈活的解決方案。
當(dāng)不需要采購而只需要下沉電力時，再生電子負(fù)荷模型（ELR）是明智的選擇。ELR模型可捕獲高達96%的下沉電流并將該電力反饋回本地電網(wǎng)，從而降低熱量、噪音和HVAC成本，從而節(jié)省運營費用。ELR還保留了PSI和PSB模型的內(nèi)置波形發(fā)生器和特殊測試程序模式。
針對最高能量密度需求和面向未來的應(yīng)用，EA-10000工業(yè)系列可供選擇。6U外形可提供高達 60kW 的功率，19“機架解決方案意味著您可以從0.6平方米的地板空間中提供 300 千瓦的功率 。 最多可組合13個機架，實現(xiàn)3.84MW的雙向輸電和回電。工業(yè)系列產(chǎn)品可作為基礎(chǔ)電源（PU）、雙向電源（PUB）和再生電子負(fù)載（EUL）提供。
| 系列 | 力量 | 電壓 | 目前的 |
|---|---|---|---|
| EA-PS 10000 2U | 0-1500瓦/0-3000瓦 | 0-60伏直至0-1500伏 | 0-6 A 至 0-120 A |
| EA-PS 10000 3U | 0-5kW/0-10kW/0-15kW | 0-60伏直至0-2000伏 | 0-20 A 至 0 - 510 A |
| EA-PS 10000 4U | 0-30000 W | 0-60伏直至0-2000伏 | 0-40 A 至 0-1000 A |
| EA-PU 10000 4U | 0-30000 W | 0-60伏直至0-2000伏 | 0-40 A 至 0-1000 A |
| EA-PU 10000 6U | 0-60000 W | 0-360伏直至0-2000伏 | 0-40 A 直至 0 - 1000 A 0-80 A 直直到 0 - 480 A |
| EA-PSI 10000 2U | 0-1500瓦/0-3000瓦 | 0-60伏直至0-1500伏 | 0-6 A 至 0-120 A |
| EA-PSI 10000 3U | 0-5kW/0-10 kW/0-15 kW | 0-60伏直至0-2000伏 | 0-20 A 至 0-510 A |
| EA-PSI 10000 4U | 0-30000 W | 0-60伏直至0-2000伏 | 0-40 A 至 0 - 1000 A |
在汽車和工業(yè)應(yīng)用中，由于硅基半導(dǎo)體性能的局限性， 功率電子中使用的半導(dǎo)體材料正逐漸從硅過渡到如碳 化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）這類寬禁帶半導(dǎo)體。GaN 和SiC 支持更小、更快、更高效的設(shè)計。規(guī)制和經(jīng)濟壓 力持續(xù)促使高壓功率電子設(shè)計的效率提高。在空間受限 和/ 或移動應(yīng)用（例如電動汽車）中，更小、更輕的設(shè)計 的功率密度優(yōu)勢尤為明顯，而從系統(tǒng)成本降低的角度來 看，更緊湊的功率電子設(shè)備也普遍受到青睞。同時，隨著 政府推出財政激勵措施和更嚴(yán)格的能效規(guī)定，效率的重 要性日益增長。例如，歐盟的Eco-design 指令、美國能 源部2016 年效率標(biāo)準(zhǔn)、中國質(zhì)量認(rèn)證中心（CQC）標(biāo)志 等全球?qū)嶓w發(fā)布的指南，都在管理電氣產(chǎn)品和設(shè)備的能 效要求。從電力生成到消耗的各個階段，功率電子都需 要實現(xiàn)更高的能效，如圖1 所示。功率轉(zhuǎn)換器在生成、 傳輸和消耗鏈的多個階段運作，由于這些操作沒有一個 是100% 高效的，因此每一步都會有一些功率損失。主 要由于熱能損失，這些效率的整體下降在整個周期中不 斷加劇.
然而，開關(guān)損耗是不可避免的。因此，目標(biāo)是通過設(shè)計 優(yōu)化來最小化損失。與效率相關(guān)的設(shè)計參數(shù)必須經(jīng)過嚴(yán) 格的測量。 典型的轉(zhuǎn)換器效率約為87% 到90%，這意味著10% 到 13% 的輸入功率在轉(zhuǎn)換器內(nèi)部消耗掉，大部分以廢熱的 形式。這種損失的一大部分發(fā)生在開關(guān)設(shè)備如MOSFET 或IGBT 上。
理想情況下，開關(guān)設(shè)備只有“開"或“關(guān)"兩種狀態(tài)，如 圖3 所示，并能瞬間在這兩種狀態(tài)間切換。在“開"狀態(tài)時， 開關(guān)的阻抗為零歐姆，無論通過開關(guān)的電流有多大，都不 會在開關(guān)中耗散任何功率。在“關(guān)"狀態(tài)時，開關(guān)的阻抗 為無限大，無電流流過，因此不耗散任何功率。 然而，實際上在“開"到“關(guān)"（關(guān)斷）和“關(guān)"到“開"（開 通）的轉(zhuǎn)換過程中會耗散功率。這些非理想行為是由于電 路中的寄生元件造成的。如圖4 所示，門極上的寄生電容 會減緩器件的切換速度，延長開通和關(guān)斷時間。MOSFET 的漏極和源極之間的寄生電阻在漏電流流動時會耗散功 率。
還需要考慮MOSFET 體二極管的反向恢復(fù)損失。二極 管的反向恢復(fù)時間是衡量二極管切換速度的一個指標(biāo)， 因此會影響轉(zhuǎn)換器設(shè)計中的切換損失。
因此，設(shè)計工程師需要測量所有這些時間參數(shù)，以盡量 減少切換損失，從而設(shè)計出更高效的轉(zhuǎn)換器。
雙脈沖測試是一種測量功率設(shè)備的切換參數(shù)和評估動態(tài) 行為的方法。使用這種應(yīng)用的用戶通常希望測量以下切換 參數(shù)：
開通參數(shù)：開通延遲（t d(on)）、上升時間（tr）、開通時間（t on）、 開通能量（Eon）、電壓變化率（dv/dt）和電流變化率（di/ dt）。然后確定能量損失。
關(guān)斷參數(shù)：關(guān)斷延遲（td(off )）、下降時間（tf）、關(guān)斷時 間（toff）、關(guān)斷能量（Eoff）、電壓變化率（dv/dt）和電 流變化率（di/dt）。然后確定能量損失。
反向恢復(fù)參數(shù)：反向恢復(fù)時間（trr）、反向恢復(fù)電流（Irr）、 反向恢復(fù)電荷（Qrr）、反向恢復(fù)能量（Err）、電流變化率（di / dt）和正向?qū)妷海╒sd）。
此測試的執(zhí)行目的是：
保證像MOSFET 和IGBT 這類功率設(shè)備的規(guī)格。
確認(rèn)功率設(shè)備或功率模塊的實際值或偏差。
在各種負(fù)載條件下測量這些切換參數(shù)，并驗證多個設(shè)備的 性能。
第一步，由第一次開通脈沖代表，是初始調(diào)整的脈寬。這 建立了電感中的電流。調(diào)整此脈沖以達到圖8 所示的所需 測試電流（Id）。
第二步（2）是關(guān)閉第一個脈沖，這在自由輪二極管中產(chǎn) 生電流。關(guān)斷周期很短，以保持電感中的負(fù)載電流盡可能 接近恒定值。圖8 顯示低側(cè)MOSFET 上的Id 在第二步 歸零；然而，電流通過電感和高側(cè)二極管流動。這可以在 圖6 和圖7 中看到，電流通過高側(cè)MOSFET（未被開通的 MOSFET）的二極管流動。
第三步（3）由第二次開通脈沖代表。脈沖寬度比第一次脈 沖短，以防設(shè)備過熱。第二個脈沖需要足夠長，以便進行 測量。圖8 中看到的電流超調(diào)是由于高側(cè)MOSFET/IGBT 的自由輪二極管反向恢復(fù)所致。
然后在第一次脈沖的關(guān)斷和第二次脈沖的開通時捕獲關(guān) 斷和開通時間測量。
下一部分將討論測試設(shè)置和測量方式。
圖9 展示了進行雙脈沖測試的設(shè)備設(shè)置。需要以下設(shè)備：
AFG31000：連接到隔離門驅(qū)動器，并使用設(shè)備上的雙脈 沖測試應(yīng)用快速生成不同脈寬的脈沖。隔離門驅(qū)動器用于 開通MOSFET。
示波器：4/5/6 系列MSO（此設(shè)置使用Tektronix 5 系列 MSO）：測量VDS、VGS 和ID。
示波器上的雙脈沖測試軟件：4/5/6 系列MSO 上的Opt. WBG-DPT，用于自動化測量。
用于低側(cè)設(shè)備和高側(cè)二極管反向恢復(fù)的探頭：
低側(cè)探測：
高側(cè)探測：
– Ch4：IRR - TCP 系列電流探頭
– Ch5：VDS - THDP/TMDP 系列電壓探頭
– Ch1：VDS - TPP 系列或THDP/TMDP 系列電壓探頭
– Ch2：VGS - TPP 系列或帶MMCX 適配器jian端的TIVP 隔 離探頭。
– Ch3：ID - TCP 系列電流探頭
直流電源
高壓電源：
門驅(qū)動電路電源：
– 2230 系列或2280S 系列直流電源
– EA-PSI 10000 可編程電源，最高2 千伏，30 千瓦
– 2657A 高壓源表單元（SMU），最高3 千伏
– 2260B-800-2，可編程直流電源，最高800 伏
雙脈沖測試應(yīng)用讓用戶能夠創(chuàng)建具有不同脈寬的脈沖，這一直是主要的用戶痛點，因為創(chuàng)建具有不同脈寬的脈沖的 方法耗時。這些方法包括在PC 上創(chuàng)建波形并上傳到函數(shù)發(fā)生器。其他方法是使用需要大量編程工作和時間的微控 制器。AFG31000 上的雙脈沖測試應(yīng)用使得用戶能夠直接從前端顯示屏進行操作。該應(yīng)用直觀且快速設(shè)置。第一個 脈寬調(diào)整以獲得所需的開關(guān)電流值。第二個脈沖也可以獨立于第一個脈沖進行調(diào)整，通常比第一個脈沖短，以防止功 率設(shè)備被破壞。用戶還可以定義每個脈沖之間的時間間隔。
圖11展示了雙脈沖測試應(yīng)用窗口。在這里，用戶可以設(shè)置：
脈沖數(shù)量：2 至30 脈沖
高低電壓幅度（V）
觸發(fā)延遲（秒）
觸發(fā)源 - 手動、外部或定時器
負(fù)載 - 50Ω 或高阻（high Z）
脈泰克(Tektronix) 4、5 或6 系列MSO 示波器
泰克電流探頭TCP0030A-120 MHz
泰克高壓差分探頭：TMDP0200
凱斯利(Kiethley) 直流電源 - 2280S（為門驅(qū)動IC 供電）
凱斯利2461 SMU 儀器（為電感供電）
電感：約1 mH
電源連接如下：
MOSFET 焊接在電路板上。Q2 是低側(cè)，Q1 是高側(cè)。
Q1 的門和源需要短接，因為Q1 不會被打開。
Q2 的門電阻已焊接。R = 100Ω。
AF31000 的CH1 連接到評估板上的PWM_L 和GND 輸 入。
凱斯利電源連接到評估板上的Vcc 和GND 輸入，為門驅(qū) 動IC 供電。
凱斯利2461 SMU 儀器連接到HV 和GND，為電感供電。
然后將電感連接到HV 和OUT。
一旦所有電源連接都已安全連接，我們可以將示波器的 探頭連接到Q2（低側(cè)MOSFET）。
一個被動探頭連接到VGS。
差分電壓探頭連接到VDS。
TCP0030A 電流探頭通過 MOSFET源引腳上的環(huán)路。
4/5/6 系列MSO 上的雙脈沖測試軟件
WBG-DPT 應(yīng)用相較于手動測試提供了幾個重要優(yōu)勢：
縮短測試時間
即使在帶有振鈴的信號上也能實現(xiàn)可重復(fù)的測量
根據(jù)JEDEC/IEC 標(biāo)準(zhǔn)或使用自定義參數(shù)進行測量
預(yù)設(shè)功能以便于示波器設(shè)置
在脈沖之間和注釋之間輕松導(dǎo)航
在結(jié)果表中總結(jié)測量結(jié)果
通過報告、會話文件和波形記錄結(jié)果
完整的編程接口實現(xiàn)自動化
使用可配置的限制和對失敗采取的行動進行合格/ 不合 格測試
有關(guān)WBG-DPT 應(yīng)用的更多信息，請參閱數(shù)據(jù)表。
測量分為開關(guān)參數(shù)分析、開關(guān)定時分析和二極管恢復(fù)分 析。
脈沖的幅度設(shè)置為2.5 伏。第一個脈沖的脈寬設(shè)置為 10 微秒，間隙設(shè)置為5 微秒，第二個脈沖設(shè)置為5 微秒。 觸發(fā)設(shè)置為手動。
SMU 儀器設(shè)置為向HV 源輸入100 伏。配置好門驅(qū)動 信號和電源后，現(xiàn)在可以使用示波器上的WBG-DPT 應(yīng) 用來配置和執(zhí)行雙脈沖測試。
注意圖18 中的波形與圖8 中顯示的波形相似。再次提到，Ids 上看到的電流超調(diào)是由于高側(cè)MOSFET/IGBT 的自由 輪二極管的反向恢復(fù)。這個尖峰是被使用設(shè)備的固有特性，并將導(dǎo)致?lián)p耗。
測量開通和關(guān)斷時序及能量損失
為了計算開通和關(guān)斷參數(shù)，我們查看第一個脈沖的下降 沿和第二個脈沖的上升沿。
td(on): VGS 在其峰值的10% 與VDS 在其峰值的90% 之間 的時間間隔。
Tr: Vds 從90% 降到10% 的峰值之間的時間間隔。
td(off): VGS 在其峰值的90% 與VDS 在其峰值的10% 之間 的時間間隔。
Tf: Vds 從10% 升到90% 的峰值之間的時間間隔。
展示了在示波器上捕獲的波形和開通參數(shù)的測量。 在示波器上，啟動WBG-DPT 應(yīng)用。選擇功率設(shè)備類型 為MOSFET。配置VDS、ID和VGS 源。
轉(zhuǎn)到開關(guān)定時分析組。添加Td(on)、Td(off)、Tr 和Tf 測量。
配置Td(on) 測量，點擊預(yù)設(shè)。這將示波器設(shè)置為單次采集。
開啟電源。
開啟AFG31000 以產(chǎn)生輸出脈沖。
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