Які переваги та недоліки оптично ізольованої вимірювальної технології?

Завдяки своїй винятковій електричній ізоляції та стійкості до перешкод оптично ізольована технологія вимірювання демонструє значні переваги в складних середовищах високої-напруги та високої{1}}частоти; однак він також стикається з обмеженнями, такими як висока вартість і великий фізичний розмір.

I. Основні технічні переваги

1. Над-високий коефіцієнт відхилення загального режиму (CMRR)

Оптично ізольовані зонди можуть досягати CMRR -160 дБ у -діапазоні низьких частот і все ще підтримувати рівень понад -100 дБ на високій частоті 1 ГГц, що значно перевищує рівень традиційних диференціальних зондів (які зазвичай досягають лише -26 дБ на 100 МГц).

Вони здатні точно вловлювати диференціальні сигнали мілівольтового-рівня в середовищах із синфазною напругою ±6 кВ, що робить їх особливо-підходящими для вимірювання перехідних процесів перемикання в напівпровідниках третього-покоління (таких як SiC і GaN).

2. Висока напруга ізоляції для підвищення безпеки

Базуючись на принципі електричної ізоляції через оптичне волокно, ця технологія може досягти ізоляції напругою, що перевищує 60 кВ, тим самим повністю розриваючи електричний зв’язок між тестовою схемою та вимірювальним обладнанням.

Це ефективно запобігає високо{0}}пробою осцилографа під високою напругою та захищає обслуговуючий персонал, що робить його ідеальним для-сценаріїв тестування з високим{1}}ризиком, пов’язаних із контролерами двигунів нових енергетичних транспортних засобів, фотоелектричними інверторами та подібними системами.

3. Висока цілісність сигналу та мінімальний ефект навантаження

З вхідним опором, що досягає 10 МОм || 1 пФ ефект навантаження на ланцюг, що перевіряється, залишається нижчим за 0,1%, таким чином уникаючи спотворень сигналу, зазвичай спричинених індуктивністю свинцю, яка зустрічається у традиційних пробниках.

Час наростання може становити лише 700 пс, що забезпечує точне відтворення швидкості наростання напруги (dV/dt) до 100 В/нс у пристроях GaN і забезпечує надійні форми сигналів для розрахунку втрат при перемиканні.

4. Сильний імунітет до електромагнітних перешкод (EMI)

Шлях передачі оптичного волокна вільний від електромагнітного зв’язку; отже, на нього не впливає сильне електромагнітне середовище (наприклад, поблизу базових станцій зв’язку чи верстатів з ЧПК), що забезпечує чистоту сигналу.

Це робить цю технологію особливо придатною для вимірювань, пов’язаних із плаваючими-ланцюгами заземлення та кількома потенційними точками, що усуває потребу в загальному заземленні.

II. Основні обмеження застосування

1. Обмежена пропускна здатність і швидкість відгуку

Через швидкість модуляції лазерних діодів і час відгуку фотодіодів смуга пропускання основних моделей зазвичай обмежена 1 ГГц-, що нижче, ніж у пасивних зондів верхнього{2}}рівня (які можуть досягати 6 ГГц). Під час вимірювання над--сигналу надвисокої частоти (наприклад, підсилювачі потужності РЧ 5G) може виникнути затухання частотної характеристики, що призведе до спотворення сигналу.

2. Високе енергоспоживання та великий фізичний розмір

Для переднього-модуля потрібне незалежне джерело живлення (на основі акумулятора чи лазера). Завдяки конструкції термоуправління його фізичний об’єм у 3–5 разів більший, ніж у традиційних зондів, із вагою понад 500 г.

Робота обмежена під час тестування щільно заселених друкованих плат; тривале використання в руках викликає втому, що вимагає використання підставки.

3. Висока вартість і складне обслуговування

Завдяки лазерному драйверу, високо-модулю оптоелектронного перетворення високої точності та системі контролю температури вартість виробництва в 3–5 разів вища за вартість аналогічних диференціальних зондів.

Ціна моделей початкового-рівня перевищує 10 000 юанів, тоді як моделі високого{3}}класу сягають сотень тисяч юанів. Крім того, потрібне періодичне калібрування підсилення та лінійності, що призводить до високих довгострокових-експлуатаційних витрат.

4. Суворі вимоги до використання та обслуговування

Радіус вигину оптичного волокна має перевищувати 30 мм (деякі моделі вимагають більше або дорівнює 10 см); надмірний згин призведе до ослаблення оптичного сигналу.

Перед вимірюванням необхідно оцінити діапазон напруги та вибрати відповідний аттенюатор; повторне калібрування потрібне, якщо температура навколишнього середовища коливається більш ніж на 5 градусів.

III. Резюме застосовних сценаріїв

Trend Outlook: смуга пропускання нового покоління оптично ізольованих зондів тепер перевищила 2 ГГц. Завдяки інтеграції обробки сигналів на основі штучного інтелекту та периферійних обчислень ці зонди розвиваються до вищих рівнів інтеграції та інтелекту.