Koje su prednosti i nedostaci optički izolirane mjerne tehnologije?

Korištenjem svoje izuzetne sposobnosti električne izolacije i otpornosti na smetnje, optički izolirana mjerna tehnologija pokazuje značajne prednosti u složenim visoko-naponskim i visoko-frekvencijskim okruženjima; međutim, također se suočava s ograničenjima poput visoke cijene i velike fizičke veličine.

I. Osnovne tehničke prednosti

1. Ultra-visoki omjer odbijanja zajedničkog načina rada (CMRR)

Optički izolirane sonde mogu postići CMRR od -160 dB u niskom-frekvencijskom rasponu, a još uvijek održavati razinu od preko -100 dB na visokoj frekvenciji od 1 GHz-daleko više od one tradicionalnih diferencijalnih sondi (koje obično dosežu samo -26 dB na 100 MHz).

Sposobni su precizno uhvatiti diferencijalne signale na milivoltnoj-razini unutar okruženja podložnih ±6 kV zajedničkim naponima, što ih čini posebno-prikladnima za mjerenje sklopnih prijelaza u trećoj{3}}generaciji poluvodiča (kao što su SiC i GaN).

2. Visoki izolacijski napon za povećanu sigurnost

Na temelju načela električne izolacije putem optičkog vlakna, ova tehnologija može postići izolacijske napone veće od 60 kV, čime se potpuno prekida električna veza između kruga koji se testira i mjerne opreme.

Ovo učinkovito sprječava-ispad visokog napona osciloskopa i štiti operativno osoblje, što ga čini idealnim za-scenarije testiranja visokog rizika koji uključuju kontrolere motora novih energetskih vozila, fotonaponske pretvarače i slične sustave.

3. Visoki integritet signala i minimalni učinci opterećenja

S ulaznom impedancijom koja doseže čak 10 MΩ || 1 pF, učinak opterećenja na krug koji se ispituje ostaje ispod 0,1%, čime se izbjegava izobličenje signala koje obično uzrokuje induktivitet elektroda koji se nalazi u tradicionalnim sondama.

Vremena porasta mogu biti niska od 700 ps, ​​što omogućuje točnu reprodukciju brzina pada napona (dV/dt) do 100 V/ns u GaN uređajima i pruža pouzdane valne oblike za izračun prekidačkih gubitaka.

4. Jaka otpornost na elektromagnetske smetnje (EMI)

Prijenosna staza optičkog vlakna je bez elektromagnetskog spoja; posljedično, na njega ne utječu jaka elektromagnetska okruženja (kao što su ona u blizini komunikacijskih baznih stanica ili CNC alatnih strojeva), čime se osigurava čistoća signala.

To tehnologiju čini osobito prikladnom za mjerenja koja uključuju plutajuće-krugove uzemljenja i više potencijalnih točaka, eliminirajući potrebu za zajedničkim uzemljenjem.

II. Primarna ograničenja primjene

1. Ograničena propusnost i brzina odziva

Ograničena brzinama modulacije laserskih dioda i vremenima odziva fotodioda, širina pojasa glavnih modela obično je ograničena na unutar 1 GHz-niži raspon od onoga-slojeva pasivnih sondi (koje mogu doseći 6 GHz). U ultra--mjerenjima signala visoke frekvencije (npr. 5G RF pojačala snage), može doći do prigušenja frekvencijskog odziva, što dovodi do izobličenja signala.

2. Velika potrošnja energije i velika fizička veličina

Prednji-modul zahtijeva neovisno napajanje (baterijsko ili lasersko-). Zbog dizajna upravljanja toplinom, njegov fizički volumen je 3 do 5 puta veći od tradicionalnih sondi, s težinom većom od 500g.

Rad je ograničen pri ispitivanju gusto naseljenih PCB-a; dugotrajna uporaba u ruci uzrokuje umor, zbog čega je potrebna upotreba postolja.

3. Visoki troškovi i složeno održavanje

Sadrži laserski drajver, visoko{0}}precizni optoelektronički modul za pretvorbu i sustav kontrole temperature, a trošak proizvodnje je 3 do 5 puta veći od cijene usporedivih diferencijalnih sondi.

Početni-modeli imaju cijene veće od 10.000 RMB, dok-vrhunski modeli dostižu stotine tisuća RMB. Nadalje, potrebna je periodična kalibracija pojačanja i linearnosti, što rezultira visokim dugoročnim- operativnim troškovima.

4. Strogi zahtjevi za korištenje i održavanje

Radijus savijanja optičkog vlakna mora biti veći od 30 mm (neki modeli zahtijevaju veće od ili jednako 10 cm); prekomjerno savijanje rezultirat će slabljenjem optičkog signala.

Prije mjerenja potrebno je procijeniti raspon napona i odabrati odgovarajući prigušivač; rekalibracija je potrebna ako temperatura okoline varira za više od 5 stupnjeva.

III. Sažetak primjenjivih scenarija

Trend Outlook: Širina pojasa nove generacije optički izoliranih sondi sada je premašila 2 GHz. Integracijom obrade signala-pokrenute umjetnom inteligencijom i rubnog računalstva, te se sonde razvijaju prema višim razinama integracije i inteligencije.