近年來，以汽車為首的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)交通工具正在向以電機(jī)為動(dòng)力源的電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，作為電動(dòng)汽車控制電機(jī)的利器，逆變器的轉(zhuǎn)換性能決定了能量利用效率。橫河高分辨率示波器DLM5000HD憑借其所具備的以下特點(diǎn)可為您針對(duì)性解決逆變器評(píng)估中的多種典型問題。本期推文將為您詳細(xì)解析如何解決開關(guān)損耗測(cè)試和逆變器動(dòng)作評(píng)估中的多點(diǎn)測(cè)量。

?  最大頻帶寬度500MHz，最高采樣率2.5Gs/s

?  最大記錄長度500M點(diǎn)(所有通道)，1G點(diǎn)(僅奇數(shù)通道)

?  最大輸入模擬8通道、邏輯32位+DLMsync功能

?  ADC分辨率 12位

?  開關(guān)損耗計(jì)算功能、兩個(gè)位置縮放功能、CAN/LIN觸發(fā)和分析功能、歷史功能、統(tǒng)計(jì)測(cè)量功能

01開關(guān)損耗測(cè)量項(xiàng)目背景

測(cè)量開關(guān)損耗是逆變器開發(fā)過程中不可或缺的一環(huán)。如圖一所示，工程師們通過使用開通/閉合區(qū)的電壓和電流乘積、導(dǎo)通區(qū)的電流、導(dǎo)通電阻RDS(on)和飽和電壓VCE(sat)等常數(shù)進(jìn)行功率計(jì)算后得出功率器件的開關(guān)損耗，在這一過程中往往難以避免錯(cuò)算漏算等問題的發(fā)生，而在橫河DLM系列示波器的助力下，用戶可直接通過電源分析功能中的開關(guān)損耗計(jì)算選項(xiàng)輕松完成各類測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算，并同時(shí)兼顧測(cè)試精度與測(cè)試效率。

圖1   開關(guān)損耗概要

例如，當(dāng)用戶在進(jìn)行MOSFET測(cè)試時(shí)，可直接在DLM設(shè)備中輸入電壓和電流的電平值以及導(dǎo)通電阻值選取開關(guān)區(qū)，并以功率[W]和消耗能量[J或Wh]的形式輕松計(jì)算出開通損耗、導(dǎo)通損耗、閉合損耗以及以上合計(jì)等內(nèi)容。

圖2  計(jì)算單周期開關(guān)損耗

如圖3所示，除基礎(chǔ)運(yùn)算外，橫河DLM系列還支持用戶同時(shí)縮放被測(cè)波形中的任意兩個(gè)位置，便于其通過放大周期中的開通部分和關(guān)斷部分確認(rèn)振鈴和干擾的狀態(tài)。

與此同時(shí)，用戶還能通過使用周期統(tǒng)計(jì)測(cè)量分別計(jì)算出對(duì)象范圍內(nèi)的所有周期損耗，并通過顯示在列表上的相應(yīng)結(jié)果查看對(duì)應(yīng)波形，圖3就是以圖2中的波形為例在應(yīng)用周期統(tǒng)計(jì)測(cè)量后的示例圖，按周期計(jì)算得出的4種參數(shù)在屏幕上一覽無余。用戶可在列表中以任意選取單元格的方式獲取該單元格所對(duì)應(yīng)的周期的波形，如此一來若遇異常情況用戶也能迅速發(fā)現(xiàn)并迅速鎖定對(duì)應(yīng)信號(hào)。

圖3  周期統(tǒng)計(jì)測(cè)量功能

在使用周期統(tǒng)計(jì)測(cè)量功能時(shí)，“最大記錄長度”這一關(guān)鍵性能顯得尤為重要。假設(shè)測(cè)量目的為用戶需捕獲電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的波形并確認(rèn)其損耗的變化情況。那么當(dāng)轉(zhuǎn)速為1000rpm時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間為60ms。如果在采樣率為2.5GS/s、時(shí)間軸刻度為10ms/div的情況下進(jìn)行測(cè)量，則需要250M點(diǎn)的記錄長度。如果使用最大500M點(diǎn)內(nèi)存來捕獲所有通道的DLM5000HD，則可順利進(jìn)行測(cè)量。

若逆變器的載波頻率為10kHz、電機(jī)為4極，則可在60ms內(nèi)存中獲取1200個(gè)周期波形。如果分別計(jì)算4種參數(shù)，則所獲得的參數(shù)總量為4800個(gè)，而橫河DLM系列不僅能囊括10萬個(gè)參數(shù)，還能將其以列表形式直接顯示或采用直方圖、趨勢(shì)圖的方式保留相關(guān)參數(shù)。

02逆變器動(dòng)作評(píng)估

在確認(rèn)逆變器的動(dòng)作時(shí)，通常會(huì)有大量的測(cè)量點(diǎn)。以圖4所示的MOSFET三相逆變器測(cè)試為例，在測(cè)量6個(gè)器件中每個(gè)器件的柵極-源極間電壓和漏極-源極間電壓會(huì)有12個(gè)測(cè)量點(diǎn)，而在此基礎(chǔ)上觀測(cè)3個(gè)系統(tǒng)的輸出電流則會(huì)有15個(gè)測(cè)量點(diǎn)。

圖4 逆變器的測(cè)量點(diǎn)示意

如何將多個(gè)測(cè)試點(diǎn)的數(shù)據(jù)一網(wǎng)打盡呢？一般的工程師會(huì)使用傳統(tǒng)的4通道示波器進(jìn)行多次測(cè)量，或通過觸發(fā)器同步多臺(tái)示波器以增加可同時(shí)測(cè)量的通道數(shù)。但是前者的測(cè)量效率非常低，后者會(huì)因?yàn)橛|發(fā)延遲對(duì)高速器件的較大影響，而需要工程師們頻繁進(jìn)行延遲校正。

而橫河DLM5000HD則能輕松解決這一測(cè)試難題，如圖5所示其模擬8通道及兩臺(tái)同步聯(lián)機(jī)功能(DLMsync)，可滿足用戶同時(shí)測(cè)量16個(gè)模擬通道的需求。同時(shí)DLMsync的設(shè)置也非常簡(jiǎn)單，用戶僅需使用一根專用連接電纜連接2臺(tái)儀器，然后按下菜單上的按鈕即可，屆時(shí)設(shè)備將根據(jù)采樣時(shí)鐘電平進(jìn)行同步，其同步準(zhǔn)確度高達(dá)±50ps。

圖5 DLMsync功能

有關(guān)開關(guān)損耗測(cè)試和逆變器動(dòng)作評(píng)估的測(cè)試解決方案就先介紹到這里，后續(xù)我們將繼續(xù)為您解析如何利用高分辨率示波器DLM5000HD的另外兩個(gè)特點(diǎn)來解決電動(dòng)汽車用逆變器評(píng)估中遇到的“浪涌測(cè)量”和“CAN信號(hào)測(cè)量”等問題，敬請(qǐng)期待！