Kakšne so prednosti in slabosti optično izolirane merilne tehnologije?

Z izkoriščanjem svoje izjemne zmogljivosti električne izolacije in odpornosti na motnje optično izolirana merilna tehnologija dokazuje znatne prednosti v zapletenih visoko-napetostnih in-frekvenčnih okoljih; vendar se sooča tudi z omejitvami, kot so visoki stroški in velika fizična velikost.

I. Osnovne tehnične prednosti

1. Ultra-visoko razmerje zavrnitve običajnega načina (CMRR)

Optično izolirane sonde lahko dosežejo CMRR -160 dB v nizko-frekvenčnem območju in še vedno vzdržujejo raven nad –100 dB pri visoki frekvenci 1 GHz – daleč več kot običajne diferencialne sonde (ki običajno dosežejo samo –26 dB pri 100 MHz).

Zmožni so natančnega zajemanja milivoltnih-diferencialnih signalov v okoljih, ki so podvrženi običajnim napetostim ±6 kV, zaradi česar so posebej-primerni za merjenje preklopnih prehodov v-polprevodnikih tretje generacije (kot sta SiC in GaN).

2. Visoka izolacijska napetost za večjo varnost

Na podlagi načela električne izolacije prek optičnih vlaken lahko ta tehnologija doseže izolacijske napetosti, ki presegajo 60 kV, s čimer popolnoma prekine električno povezavo med preskušanim vezjem in merilno opremo.

To učinkovito preprečuje visoko{0}}napetostni izpad osciloskopa in ščiti operativno osebje, zaradi česar je idealen za-scenarije testiranja visokega tveganja, ki vključujejo krmilnike motorjev novih energetskih vozil, fotovoltaične pretvornike in podobne sisteme.

3. Visoka integriteta signala in minimalni učinki obremenitve

Z vhodno impedanco do 10 MΩ || 1 pF ostane učinek obremenitve na preizkušano vezje pod 0,1 %, s čimer se izognemo popačenju signala, ki ga tipično povzroča induktivnost svinca v tradicionalnih sondah.

Časi vzpona so lahko tako nizki kot 700 ps, ​​kar omogoča natančno reprodukcijo hitrosti padanja napetosti (dV/dt) do 100 V/ns v GaN napravah in zagotavlja zanesljive valovne oblike za izračun preklopnih izgub.

4. Močna odpornost na elektromagnetne motnje (EMI)

Prenosna pot optičnega vlakna je brez elektromagnetne sklopke; posledično nanj ne vplivajo močna elektromagnetna okolja (kot so tista v bližini komunikacijskih baznih postaj ali CNC obdelovalnih strojev), s čimer je zagotovljena čistost signala.

Zaradi tega je tehnologija posebej primerna za meritve, ki vključujejo lebdeča{0}}ozemljitvena vezja in več potencialnih točk, s čimer odpade potreba po skupni ozemljitveni povezavi.

II. Primarne omejitve uporabe

1. Omejena pasovna širina in hitrost odziva

Omejena s hitrostjo modulacije laserskih diod in odzivnimi časi fotodiod, je pasovna širina običajnih modelov običajno omejena na 1 GHz-nižji razpon kot pri najvišjih-nivojih pasivnih sond (ki lahko dosežejo 6 GHz). Pri ultra--meritvah signala visoke frekvence (npr. močnostni ojačevalniki 5G RF) lahko pride do oslabitve frekvenčnega odziva, kar povzroči popačenje signala.

2. Visoka poraba energije in velika fizična velikost

Sprednji-modul zahteva neodvisno napajanje (baterijsko ali lasersko-). Zaradi zasnove toplotnega upravljanja je njegova fizična prostornina 3- do 5-krat večja kot pri tradicionalnih sondah, s težo, ki presega 500 g.

Delovanje je omejeno pri testiranju gosto poseljenih PCB-jev; dolgotrajna uporaba v roki povzroča utrujenost, zaradi česar je potrebna uporaba podpornega stojala.

3. Visoki stroški in zapleteno vzdrževanje

Proizvodni strošek, ki ga sestavljajo laserski gonilnik, visoko-natančen optoelektronski pretvorbeni modul in sistem za nadzor temperature, je 3- do 5-krat višji kot pri primerljivih diferencialnih sondah.

Cene-začetnih modelov so višje od 10.000 RMB, medtem ko-višji modeli dosegajo na stotine tisoč RMB. Poleg tega je potrebno redno umerjanje ojačanja in linearnosti, kar ima za posledico visoke dolgoročne-stroške delovanja.

4. Stroge zahteve glede uporabe in vzdrževanja

Polmer upogiba optičnega vlakna mora presegati 30 mm (nekateri modeli zahtevajo več kot ali enako 10 cm); čezmerno upogibanje bo povzročilo oslabitev optičnega signala.

Pred meritvijo je treba oceniti območje napetosti in izbrati ustrezen dušilnik; ponovno umerjanje je potrebno, če temperatura okolja niha za več kot 5 stopinj.

III. Povzetek veljavnih scenarijev

Trend Outlook: Pasovna širina nove generacije optično izoliranih sond je zdaj presegla 2 GHz. Z integracijo obdelave signalov, ki jo poganja-umetna inteligenca, in robnega računalništva se te sonde razvijajo proti višjim stopnjam integracije in inteligence.