محدودیت‌های سonden‌های روگووسکی در اندازه‌گیری SiC MOSFET

چکیده

در این مقاله، محدودیت‌های استفاده از سonden‌های جریان روگووسکی انعطاف‌پذیر (Flexible Rogowski Current Probes) در اندازه‌گیری فرآیندهای سوئیچینگ ماژول‌های فوق‌سریع SiC MOSFET بررسی می‌شود. این سonden‌ها پهنای باند محدودی (تا ۵۰ مگاهرتز) دارند و ممکن است در برابر اختلالات الکترومغناطیسی ناشی از سوئیچینگ‌های سریع آسیب‌پذیر باشند. الگوهای جریان ثبت‌شده از ماژول SiC MOSFET با امواج اندازه‌گیری‌شده توسط یک مقاومت شانت جریان کاکسیال کالیبره‌شده با پهنای باند ۲ گیگاهرتز مقایسه شده‌اند.

خلاصه (در زبان لهستانی)

این مقاله به بررسی محدودیت‌های استفاده از سonden‌های جریان روگووسکی انعطاف‌پذیر در اندازه‌گیری فرآیندهای سوئیچینگ ماژول‌های سوئیچینگ سریع SiC MOSFET می‌پردازد. پهنای باند این سonden‌ها تا ۵۰ مگاهرتز محدود است و احتمال آسیب‌پذیری آنها در برابر نویزهای الکتروماغنتیکی ناشی از سوئیچینگ سریع وجود دارد. در پی آزمایش‌های دو پالسه انجام‌شده، الگوهای جریان حاصل از سه سonden روگووسکی با امواج ثبت‌شده توسط یک مقاومت شانت جریان کاکسیال کالیبره‌شده با پهنای باند ۲ گیگاهرتز مقایسه و ارزیابی شدند.

کلمات کلیدی

SiC MOSFET، سوئیچینگ سریع، ماژول‌های قدرت، سonden‌های روگووسکی

کلمات کلیدی: SiC MOSFET، سوئیچینگ سریع، ماژول‌های سوئیچینگ، سonden‌های روگووسکی

مقدمه

اخیراً نیمه‌هادی‌های کاربید سیلیکون (SiC) در صنعت الکترونیک قدرت جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده‌اند و به انتخابی استاندارد برای راه‌حل‌های نوآورانه و پربازده تبدیل شده‌اند. بخش خودرو، که سهم عمده‌ای از رشد بازار SiC را به خود اختصاص داده، پیشران اصلی این موج است؛ به‌طوری‌که بسیاری از تولیدکنندگان بزرگ خودروهای الکتریکی با برد طولانی از قطعات SiC بهره می‌برند [۱-۵]. اما این پیشرفت تنها محدود به خودرو نیست؛ شرکت‌های تولیدکننده وسایل نقلیه عمومی مانند قطارها و ترامواها نیز از نیمه‌هادی‌های SiC به عنوان راه‌حلی استاندارد برای مبدل‌های پربازده استفاده می‌کنند [۶-۹]. بر اساس تحقیقات بازار، پیش‌بینی می‌شود بازار جهانی دستگاه‌های قدرت SiC در سال ۲۰۲۳ با نرخ رشد سالانه ۴۱.۴ درصدی همراه باشد [۱۰]. این روند عمدتاً ناشی از همکاری نزدیک تولیدکنندگان تراشه با بخش‌های حمل‌ونقل و انرژی تجدیدپذیر است و دست‌کم تا پنج سال آینده ادامه خواهد یافت.

اگرچه قطعات مبتنی بر SiC اغلب گران‌تر از راه‌حل‌های سنتی سیلیکونی (Si) هستند، مزایایی چون بازدهی بالاتر، ابعاد و وزن کمتر مبدل‌های الکترونیکی قدرت، و امکان پیمایش مسافت بیشتر در خودروهای الکتریکی، آنها را به انتخاب اول تبدیل کرده است. بی‌شک این امر تأثیر قابل توجهی بر سهم بازار نیمه‌هادی‌ها در سال‌های پیش رو خواهد گذاشت. با این حال، افزایش چشمگیر سرعت سوئیچینگ در ترانزیستورهای نسل جدید، چالش‌های تازه‌ای را به همراه آورده است. یکی از مهم‌ترین دغدغه‌ها در طراحی مبدل‌های قدرت، اندازه‌گیری دقیق ولتاژ و جریان ترانزیستورها برای محاسبه دقیق توان سوئیچینگ است. به‌ویژه اندازه‌گیری جریان به دلیل محدودیت‌های پهنای باند، همواره با دشواری همراه بوده است.

در مورد ماژول‌های قدرت مورد بحث، رایج‌ترین سonden‌های جریان شامل سonden‌های روگووسکی، ترانسفورماتورهای جریان و شانت‌های جریان هستند. در میان این سه، سonden‌های روگووسکی انعطاف‌پذیر بیشترین کاربرد را دارند. اما پهنای باند نسبتاً پایین این سonden‌ها (که اخیراً به ۵۰ مگاهرتز رسیده است [۱۱]) نگرانی ایجاد می‌کند. با توجه به اینکه SiC MOSFETها قادرند صدها آمپر جریان را در بازه‌های زمانی ده‌ها نانوثانیه سوئیچ کنند، این پرسش مطرح است که آیا این سonden‌ها برای اندازه‌گیری دقیق جریان ماژول‌های قدرت جدید مناسب هستند. در یک یادداشت کاربردی شرکت Tektronix [۱۲] نیز اشاره شده است که سonden‌های روگووسکی برای اندازه‌گیری جریان ماژول‌های SiC MOSFET نامناسب به نظر می‌رسند. با این وجود، در آن یادداشت صرفاً از یک سonden با پهنای باند محدود به ۳۰ مگاهرتز استفاده شده بود. از سوی دیگر، تولیدکننده سonden جریان روگووسکی ۵۰ مگاهرتزی مورد استفاده در این تحقیق [۱۱] به صراحت اعلام کرده است که محصول خود را برای دستگاه‌های سوئیچینگ سریع مانند SiC بهینه‌سازی کرده است.

در این مقاله، عملکرد چند سonden جریان روگووسکی انعطاف‌پذیر موجود در بازار (با پهنای باند در محدوده ۲۳ تا ۵۰ مگاهرتز) با یک مقاومت شانت جریان کاکسیال مرجع ۲ گیگاهرتزی مقایسه می‌شود. برای این منظور، از یک ماژول SiC MOSFET سوئیچینگ سریع (Microchip MSCSM120AM042CT6LIAG) و روش استاندارد آزمون دو پالسه (DPT) [۱۳] استفاده شده است. در ادامه، نتایج آزمایشی ارائه و مورد بحث قرار می‌گیرند.

چالش‌های جدید مرتبط با سرعت سوئیچینگ نیمه‌هادی‌های SiC – اندازه‌گیری جریان ترانزیستور

همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، ماژول‌های قدرت SiC MOSFET به بلوک‌های اساسی مبدل‌های الکترونیکی قدرت نسل جدید با توان بالا بدل شده‌اند. از آنجا که رفتار سوئیچینگ آنها بسیار متفاوت از نیمه‌هادی‌های سنتی سیلیکونی (مانند IGBTها) است – که سرعت سوئیچینگ بسیار کمتری دارند – پدیده‌های پارازیتی وابسته به خود نیمه‌هادی و کل مسیر قدرت نیز اهمیت می‌یابند [۱۴]. در غیر این صورت، نتایج اندازه‌گیری‌ها می‌تواند بسیار نادقیق باشد [۱۵] و در نتیجه مبدل‌های طراحی‌شده از شرایط بهینه فاصله بگیرند. بنابراین، برای دستیابی به اندازه‌گیری‌های صحیح از ماژول‌های نسل جدید SiC MOSFET، توجه ویژه‌ای نه‌تنها به طراحی حلقه قدرت، بلکه به دقت و کیفیت خود تجهیزات اندازه‌گیری نیز ضروری است.

محدودیت‌های سوندهای روگووسکی در اندازه‌گیری SiC MOSFET

امروزه ترانزیستورهای SiC MOSFET در ماژول‌های قدرت توانایی سوئیچینگ با شیب ولتاژ درین-سورس بیش از ۵۰ kV/μs را دارند و در حین سوئیچینگ، جریان‌های نامی صدها آمپر را در مدت زمان ده‌ها نانوثانیه منتقل می‌کنند. به علاوه، نسل‌های آینده نیمه‌هادی‌های SiC امید است که قابلیت‌های سوئیچینگ حتی سریع‌تری را به نمایش بگذارند. این فرآیندهای سریع سوئیچینگ، با تابش قابل توجهی از تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) همراه هستند که می‌تواند بر سیگنال‌های خروجی پروب‌های اندازه‌گیری ولتاژ و جریان تأثیر بگذارد.

پروب‌های ولتاژ درین-سورس

برای اندازه‌گیری ولتاژ درین-سورس، به شدت توصیه می‌شود از پروب‌های ولتاژ تفاضلی با پهنای باند بالا و نسبت حذف مد مشترک (CMRR) بالا استفاده شود تا انحرافات مربوط به اشکال موج به حداقل برسد. در زمینه اندازه‌گیری‌های جریان، جریان ترانزیستور می‌تواند یا با استفاده از سوند روگووسکی، که یک ترانسفورماتور جریان است، یا یک مقاومت شانت جریان کواکسیال (CCSR) اندازه‌گیری شود [۱۶]. به نظر می‌رسد بهترین گزینه‌ها CCSRها باشند، زیرا آن‌ها دارای پهنای باندی تا ۲ GHz هستند [۱۷]. با این حال، استفاده از آن‌ها در کاربردهای صنعتی واقعی می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، زیرا اغلب نیاز به حلقه‌های قدرت مکانیکی پیچیده‌ای دارند که معمولاً از لحاظ طراحی اتصالات با خازن‌های لینک DC بهینه نیستند و همچنین القیدگی پارازیت را به حداقل می‌رسانند. این مشاهدات در مورد ترانسفورماتورهای جریان (CTs) نیز صادق است. امروزه ترانسفورماتورهای جریان به پهنای باند اندازه‌گیری تا ۲۵۰ MHz [۱۸] دست یافته‌اند. اما این پیشرفت همراه با یک معامله است، زیرا محدودیت اشباع هسته مغناطیسی نیاز به یک سطح مقطع نسبتاً بزرگ دارد که به ابعاد نسبتاً بزرگ‌تری منجر می‌شود. مهم است که توجه داشته باشیم که استفاده از هر دو CCSR یا CTها در اکثر موارد به طور قابل توجهی القیدگی پارازیت کلی حلقه قدرت را افزایش می‌دهد. در مورد CCSR، این مشکل به اتصال‌های جریانی ناشی می‌شود که به طور کامل به صورت مغناطیسی جفت نشده‌اند، حتی اگر طول آن‌ها به حداقل رسیده باشد. در مورد CT، افزایشی که در القیدگی پارازیت در حلقه قدرت رخ می‌دهد می‌تواند به قدری زیاد باشد که بخاطر قسمت‌های نوارهای اتصالی که به طور مغناطیسی جفت نشده‌اند، استفاده از آن‌ها معقول به نظر نرسد. افزون بر این، تغییرات در القیدگی پارازیت حلقه قدرت می‌تواند بر مقدار انرژی ذخیره‌شده در القیدگی پارازیت توزیع‌شده در سرتاسر حلقه قدرت و فرکانس تشدید آن تأثیر بگذارد، که به طور مستقیم بر اشکال موج سوئیچینگ تأثیر خواهد گذاشت.

راه حل جایگزین: سوند روگووسکی (Rogowski Coil)

به عنوان یک راه حل جایگزین، حسگر جریانی وجود دارد که به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد: سوند روگووسکی (RC)، که بر اساس قانون القای فاراده [۱۹,۲۰] عمل می‌کند. این پروب با استفاده از یک سیم‌پیچ هلیکس، به طور مستقیم مشتق جریان را ضبط کرده و سپس سیگنال جریان اصلی را از طریق یک مدار یکپارچه‌سازی فعال یا غیرفعال بازسازی می‌کند (شکل ۱)، کاری که در معادله ۱ به تفصیل توضیح داده شده است.

این نوع پروب جریانی، یک روش رایج برای اندازه‌گیری جریان ترانزیستور در ماژول‌های قدرت در آزمایش‌های دو پالس به شمار می‌رود. با این حال، پروب‌های جریان سوند روگووسکی انعطاف‌پذیر (RCCP) که به طور عملی در نمونه‌سازی سریع کاربرد دارند و می‌توانند به راحتی در آزمایش‌های ماژول‌های قدرت در بسته‌بندی‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرند، متأسفانه با محدودیت‌های قابل توجهی رو به رو هستند. به تازگی، این پروب‌ها دارای پهنای باند محدودی تا ۵۰ MHz هستند، در حالی که RCCPهای منعطف موجود در بازار معمولاً دارای پهنای باند حتی کمتری در محدوده ۲۰-۳۰ MHz هستند.

مقایسه عملکرد RCCPها با CCSR کالیبره شده با پهنای باند ۲ GHz

سه پروب جریان سوند روگووسکی که به طور معمول در بازار در دسترس هستند، برای اهداف آزمایشی انتخاب شده‌اند. مدل‌های CWTMini50HF/۱۵، CWTUM30 و CWTMiniHF30 (همه تولید شده توسط شرکت PEM) به ترتیب با پهنای باندهای ۵۰ MHz، ۳۰ MHz و ۲۳ MHz آزمایش شدند. یک CCSR کالیبره شده Powertek SDN-۴۱۴-۱۰ با پهنای باند ۲ GHz به عنوان حسگر جریان مرجع برای مقایسه مورد استفاده قرار گرفت. به منظور بهره‌برداری کامل از قابلیت‌های سوئیچینگ سریع ماژول‌های SiC MOSFET نسل جدید، یک تست‌بنج منحصر به فرد مبتنی بر خازن فیلمی قدرت Advanced Conversion 700D590 و نوارهای اتصالی خاص آماده شده است.

ماژول SiC MOSFET MSCSM120AM042CT6-LIAG با ولتاژ ۱۲۰۰ V و جریان ۴۹۵ A به نوارهای اتصالی لمینت شده متصل شد که طراحی شده بودند تا اجازه ورود CCSR به حلقه قدرت را فراهم کنند. CCSR دستخوش تغییرات مکانیکی شد تا القیدگی پارازیت اضافی وارد شده به حلقه قدرت به حداقل برسد. در نتیجه، مجموع القیدگی پارازیت به ۲۴ nH محدود شد، حتی با نصب CCSR. ماژول SiC MOSFET تحت آزمایش، همراه با CCSR و سوند روگووسکی با پهنای باند ۵۰ MHz که در حلقه قدرت نصب شده، در شکل ۲ نمایش داده شده است.

شکل ۱. دیاگرام مدار پروب جریان روگووسکی

شکل ۲. ماژول SiC MOSFET Microchip MSCSM120AM042CT6LIAG متصل به تست‌بنج دو پالس، مورد استفاده برای مقایسه عملکرد پروب‌های جریان سوند روگووسکی انتخاب شده

محدودیت‌های سنسورهای روگووسکی در اندازه‌گیری SiC MOSFET

علاوه بر این، یک سلف ۵۰ میکروهنری با هسته هوایی، به‌صورت سفارشی ساخته شده، به‌عنوان اندوکتانس بار به کار رفته است. گیت MOSFET توسط یک درایور گیت با کارایی بالا و امپدانس خروجی پایین از شرکت مدکام کنترل می‌شود که ولتاژ‌های +۲۰ ولت و -۵ ولت را تأمین می‌کند — دقیقاً مطابق با توصیه تولیدکننده ماژول قدرت SiC تحت آزمایش. برای دستیابی به سریع‌ترین تغییرات ممکن، هیچ مقاومتی اضافه در مدار گیت (RG = ۰ اهم) قرار نگرفته شده است. خروجی درایور گیت و ترمینال‌های گیت و منبع MOSFET مورد آزمایش از طریق یک کابل کواکسیال باند پهنای بالا به هم متصل شده‌اند تا اندوکتانس پارازیت در حلقه گیت به حداقل برسد. شکل موج ولتاژ درین-سورس ترانزیستور SiC MOSFET تحت آزمایش با استفاده از پروب ولتاژ تفاضلی Tektronix THDP0200 ثبت شده است. برای ثبت شکل موج‌ها از یک اسیلوسکوپ سری Tektronix MSO46 استفاده شده است. سیگنال‌های خروجی پروب‌های ولتاژ و جریان با دقت زمانی هم‌راستا شده‌اند، روشی که در منبع [۱۴] توصیف شده است. با توجه به قرارگیری عمداً نادرست (غیرمتمرکز) کویل روگووسکی نسبت به هادی اولیه در این تحقیق، دقت ±۲٪ پیش‌بینی می‌شود، طبق اعلام تولیدکننده. یک نقطه عملیاتی با ولتاژ منبع تغذیه ۶۰۰ ولت انتخاب شده است، زیرا DUT یک دستگاه کلاس ۱.۲ کیلوولت است. آزمایش‌های DPT با همه سه کویل روگووسکی انتخاب شده به‌ترتیب انجام گرفت، چرا که امکان جا دادن هر سه کویل به‌صورت همزمان بر روی باسبارهای بهینه‌شده با اندوکتانس پارازیت پایین وجود نداشت.

اشکال موج انتخابی روشن و خاموش

اشکال موج انتخابی روشن و خاموش، ثبت شده در حین تغییر جریان منبع ۴۰۰ آمپری، در اشکال ۳ تا ۵ ارائه شده‌اند. این اشکال موج‌ها مقایسه‌ای از جریان‌های به‌دست آمده با RCCPها و CCSR مرجع را نشان می‌دهند. مشاهده می‌شود که پس از هم‌راستایی زمانی، شیب‌های اصلی برای هر دو فرآیند روشن و خاموش تقریباً مشابه از نظر شکل‌اند، در مقایسه با شکل موج مرجع مقاومسی کواکسیال. با این حال، اشکال موج جریانی که توسط RCCPها حاصل شده دچار اعوجاج‌اند، به‌ویژه در فاز نوسان پس از تغییر. هرچه باند پهنای RCCP کمتر باشد، شکل موج مربوطه بیشتر دچار اختلال می‌شود. RCCP با باند پهنای ۵۰ مگاهرتز شکل موجی ارائه می‌دهد که دامنه نوسانات آن به‌مراتب کاهش یافته است (۷۶٪ دامنه در شکل موج CCSR)، حتی اگر فرکانس نوسانات ۱۷.۱۵ مگاهرتز باشد که از باند پهنای ادعای ۵۰ مگاهرتز (-۳ دسی‌بل) بسیار دورتر است. با این حال، شکل موج به طور قابل اعتمادی بدون اعوجاج‌های قابل توجه ناشی از EMI بازتولید شده است. RCCP با باند پهنای ۳۰ مگاهرتز عملکردی مشابه RCCP ۵۰ مگاهرتز دارد، اما اعوجاج‌های قابل توجه‌تری در شکل موج مشهود است؛ این بدان معناست که این مدل در برابر EMI آسیب‌پذیرتر است. اشکال موج‌های جریان اندازه‌گیری شده ممکن است بسیار دور از واقعیت باشند، که می‌تواند نشان‌دهنده نوسانات بزرگ در خود ماژول قدرت، توزیع نابرابر جریان بین چیپ‌های درون ماژول، یا کنترل ناکافی ولتاژ گیت-منبع در ماژول قدرت تحت آزمایش باشد. در مورد RCCP با باند پهنای ۲۳ مگاهرتز (شکل ۵)، شکل جریان به شدت دچار اختلال و خارج از فاز شده است. این امر نشان‌دهنده آسیب‌پذیری چشمگیر در برابر EMI منتشر شده در حین فرآیندهای سریع تغییر است. این RCCP قطعاً برای اندازه‌گیری ماژول‌های قدرت SiC با تغییرات سریع مناسب نیست، چون شکل موج‌های حاصل قابل اعتماد نیستند. به نظر نویسندگان، این ناکارآمدی به‌ویژه ریشه در آسیب‌پذیری RCCP انتخاب شده به EMI ناشی از فرآیندهای تغییر سریع دارد.

نتایج

به طور کلی، متأسفانه هیچ‌کدام از RCCPهای انتخاب شده به‌طور کامل معیارهای تولید اشکال موج جریان قابل اعتماد را برآورده نکردند؛ این موضوع نشان می‌دهد که نیاز به تحقیقات و توسعه بیشتر در زمینه RCCPهای انعطاف‌پذیر با باند پهنای بالاتر که در برابر EMI مقاوم باشند، به شدت احساس می‌شود.

شکل ۳. اشکال موج انتخابی روشن و خاموش ولتاژ درین-سورس vDS و جریان منبع SiC MOSFET تحت آزمایش، اندازه‌گیری شده با پروب جریان کویل روگووسکی CWTMini50HF/۱۵ با باند پهنای ۵۰ مگاهرتز (iS_COIL_50_MHz) و مقاومت شنت جریان (iS_SHUNT)

شکل ۴. اشکال موج انتخابی روشن و خاموش ولتاژ درین-سورس vDS و جریان منبع SiC MOSFET تحت آزمایش، اندازه‌گیری شده با پروب جریان کویل روگووسکی CWTUM30 با باند پهنای ۳۰ مگاهرتز (iS_COIL_30_MHz) و مقاومت شنت جریان (iS_SHUNT)

شکل ۵. اشکال موج انتخابی روشن و خاموش ولتاژ درین-سورس vDS و جریان منبع SiC MOSFET تحت آزمایش، اندازه‌گیری شده با پروب جریان کویل روگووسکی CWTMiniHF30 با باند پهنای ۲۳ مگاهرتز (iS_COIL_23_MHz) و مقاومت شنت جریان (iS_SHUNT)

مراجع

• [1] Robles E., Matallana A., Aretxabaleta I., Andreu J., Fernandez M., Martin J., The role of power device technology in the electric vehicle powertrain, International Journal of Energy Research, vol. 46, Issue 15, 22222-22265
• [2] Yadlapalli R., Tagore K., Anuradha K., Rajani K., Chandra S., A review on energy efficient technologies for electric vehicle applications, Journal of Energy Storage, vol. 50, Issue January, 104212

مراجع

• Comyn R., چشم‌انداز رقابتی دستگاه‌های توان SiC: نگاهی از دریچه ثبت اختراع‌ها، کنفرانس PCIM اروپا ۲۰۲۳، ۹ تا ۱۱ مه ۲۰۲۳، نورنبرگ
• Kumar A., Moradpour M., Losito M., Franke W., Ramasamy S., Baccoli R., Gatto G., دستگاه‌های باندگپ‌ پهن و کاربرد آن‌ها در الکترونیک توان، نشریه Energies، ۲۰۲۲، جلد ۱۵، مقاله ۹۱۷۲
• Rąbkowski J., Harasimczuk M., Kopacz R., Sobieski R., مبدل DC/DC سه‌سطحی درهم‌تنیده و بدون ایزولاسیون به‌عنوان رابط باتری در سیستم شارژ خودروی برقی با خط DC دوقطبی، نشریه Przegląd Elektrotechniczny، ۲۰۲۳، شماره ۵، صفحه ۲۰۲
• Helsper M., Ocklenburg M., منبع تغذیه کمکی مبتنی بر SiC MOSFET برای واگن‌های ریلی، بیستمین کنفرانس اروپایی الکترونیک توان و کاربردها (EPE’۱۸ ECCE Europe)، ۲۰۱۸، صفحات ۱ تا ۸
• Shepard P., مبدل‌های ۱۷۵ کیلوولت‌آمپر SiC در لوکوموتیو جدید Dragon ۲، ۲۰۱۸، آنلاین. در دسترس: https://eepower.com/news/175kva-sic-converters-in-the-newdragon-2-locomotive/ (بازدید: ۱۴۰۱/۰۴/۳۰)
• Lindahl M., Velander E., Johansson M. H., Blomberg A., Nee H., اینورتر کششی SiC MOSFET به‌کارگرفته‌شده در سیستم متروی استکهلم که ارزش‌های مشتری را نشان می‌دهد، کنفرانس بین‌المللی IEEE Vehicle Power and Propulsion (VPPC)، ۲۰۱۸، صفحات ۱ تا ۶
• Biliński J., نسل جدید سیستم محرک اتوبوس‌های برقی مبتنی بر فناوری SiC برای بهره‌وری انرژی بالا، کنفرانس‌های وب MATEC، جلد ۱۸۰ (۲۰۱۸)
• Telford M., بازار دستگاه‌های توان SiC با رشد ۴۱/۴ درصدی به ۲/۲۸ میلیارد دلار در ۲۰۲۳ می‌رسد، نشریه Semicontuctor Today، بخش نیمه‌رساناهای ترکیبی و سیلیکون پیشرفته، جلد ۱۸، ۲۰۲۳، مارس، شماره ۲، صفحه ۶
• اندازه‌گیری‌های الکترونیک توان، آنلاین. در دسترس: https://www.pemuk.com/products/cwt-currentprobe/cwtmini50hf.aspx (بازدید: ۱۴۰۲/۰۵/۰۷).
• راهنمای کاربردی: اندازه‌گیری مؤثر سیگنال‌ها در سیستم‌های الکترونیک توان سیلیکون کاربید (SiC)، آنلاین. در دسترس: https://download.tek.com/document/Effective-Measurement-SiC-Power-Systems_48W-73812-0.pdf (بازدید: ۱۴۰۲/۰۷/۰۸).
• برگه داده ماژول توان SiC MOSFET مدل MSCSM120AM042CT6LIAG از شرکت Microchip Microsemi، آنلاین. در دسترس: https://www.microchip.com/en-us/product/MSCSM120AM042CT6LIAG-Module (بازدید: ۱۴۰۲/۰۵/۰۷).
• Zięba D., Rąbkowski J., چالش‌های تعیین درست تلفات توان سوییچینگ در ماژول‌های توان SiC MOSFET پرسرعت، نشریه Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences، جلد ۷۰، ۲۰۲۲، شماره ۲
• Zięba D., Rąbkowski J., ارزیابی عملکرد پویای ماژول توان فوق‌سریع SiC MOSFET – رویکردی جامع، نشریه Przegląd Elektrotechniczny، ۲۰۲۳، شماره ۵، صفحه ۱۹۰
• Zhang Z., Guo B., Wang F., Jones E., Tolbert L., متدولوژی مشخصه‌یابی پویای دستگاه‌های باندگپ‌ پهن، نشریه IEEE Transactions on Power Electronics، جلد ۳۲، شماره ۱۲، صفحات ۹۳۰۷ تا ۹۳۱۸
• T&M Research، مقاومت‌های نمایش جریان، آنلاین. در دسترس: https://www.tandmresearch.com/index.php?page=products (بازدید: ۱۴۰۲/۰۵/۰۷)
• Pearson Electronics، پایش‌گر جریان Pearson، آنلاین. در دسترس: https://www.pearsonelectronics.com/pdf/7713-03.pdf (بازدید: ۱۴۰۲/۰۵/۰۷).
• Rogowski W., Steinhaus W., اندازه‌گیری ولتاژ مغناطیسی، نشریه Archiv fur Elektrotechnik، جلد ۱، ۱۹۱۲، شماره ۴، صفحات ۱۴۱ تا ۱۵۰
• Samimi M., Mahari A., Farahnakian M., Mohseni H., اصول و کاربردهای سیم‌پیچ روگوفسکی: یک مرور، نشریه IEEE Sensors Journal، جلد ۱۵، ۲۰۱۵، شماره ۲، صفحات ۶۵۱ تا ۶۵۸
• Ma H., Yang Y., Wu L., Wen Y., Li Q., مروری بر طراحی‌های بسته‌بندی نیم‌پل سیلیکون کاربید با القای کم، نشریه IET Power Electronics، جلد ۱۵، ۲۰۲۲، شماره ۱۱، صفحات ۹۸۹ تا ۱۰۰۳

نویسندگان

دویید زبا، شرکت مدکام، خیابان یوتزنکی ۷۸A، ۰۲-۲۳۰ ورشو، ایمیل: dawid.zieba@medcom.com.pl؛ همچنین یاسک راوبکوسکی، دانشگاه هنرهای تکنولوژی ورشو، موسسه کنترل و الکترونیک صنعتی، خیابان کزوکیوا ۷۵، ۰۰-۶۶۲ ورشو، ایمیل: jacek.rabkowski@pw.edu.pl.

شناسه ناشر و منبع

نشریه PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY، شماره استاندارد بین‌المللی ۰۰۳۳-۲۰۹۷، سال ۱۰۰، شماره ۷/۲۰۲۴. doi:۱۰.۱۵۱۹۹/۴۸.۲۰۲۴.۰۷.۰۱

این مطلب توسط PQBlog منتشر شده است

مهندس برق

مشاهده پست‌های بیشتر

پرسش‌های متداول

آیا سonden‌های روگووسکی انعطاف‌پذیر برای اندازه‌گیری جریان ماژول‌های SiC MOSFET فوق سریع مناسب هستند؟

نه، به دلیل پهنای باند محدود (~۵۰ مگاهرتز) و احتمال آسیب‌پذیری در برابر اختلالات الکترومغناطیسی ناشی از سوئیچینگ سریع، این سonden‌ها برای این کار مناسب نیستند.

چه روش‌های جایگزینی برای اندازه‌گیری دقیق جریان در این ماژول‌ها وجود دارد؟

مقاومت‌های شانت جریان کاکسیال کالیبره‌شده با پهنای باند بالا (تا ۲ گیگاهرتز) می‌توانند دقت بالاتری ارائه دهند و برای این اندازه‌گیری‌ها مناسب‌تر هستند.

چرا ماژول‌های SiC MOSFET در خودروهای الکتریکی محبوب شده‌اند؟

به دلیل کارایی بالای بالاتر، اندازه و وزن کمتر مبدل‌های الکترونیکی قدرت و برد اضافی احتمالی با همان باتری در خودروهای الکتریکی.

منبع: powerquality.blog