Какви са предимствата и недостатъците на технологията за оптично изолирано измерване?

Използвайки своята изключителна електрическа изолация и способности за устойчивост на смущения, оптично изолираната технология за измерване демонстрира значителни предимства в сложни среди с високо-напрежение и висока-честота; но също така е изправен пред ограничения като висока цена и голям физически размер.

I. Основни технически предимства

1. Ултра-висок коефициент на отхвърляне на общ режим (CMRR)

Оптично изолираните сонди могат да постигнат CMRR от -160 dB в ниския-честотен диапазон и все пак да поддържат ниво от над -100 dB при висока честота от 1 GHz – далеч надвишаващо това на традиционните диференциални сонди (които обикновено достигат само -26 dB при 100 MHz).

Те са в състояние прецизно да улавят диференциални сигнали на ниво миливолт-в среди, подложени на напрежение от ±6 kV общ режим, което ги прави особено-подходящи за измерване на преходни процеси при превключване в полупроводници от трето-поколение (като SiC и GaN).

2. Високо изолиращо напрежение за повишена безопасност

Въз основа на принципа на електрическа изолация чрез оптично влакно, тази технология може да постигне изолационни напрежения, надвишаващи 60 kV, като по този начин напълно прекъсва електрическата връзка между тестваната верига и измервателното оборудване.

Това ефективно предотвратява високо-напрежение на осцилоскопа и защитава оперативния персонал, което го прави идеален за сценарии за тестване с висок-риск, включващи нови енергийни моторни контролери за превозни средства, фотоволтаични инвертори и подобни системи.

3. Висока цялост на сигнала и минимални ефекти на натоварване

С входен импеданс, достигащ до 10 MΩ || 1 pF, ефектът на натоварване върху тестваната верига остава под 0,1%, като по този начин се избягва изкривяването на сигнала, обикновено причинено от индуктивността на оловото, срещано в традиционните сонди.

Времената на нарастване могат да бъдат толкова ниски, колкото 700 ps, ​​което позволява точно възпроизвеждане на скоростите на нарастване на напрежението (dV/dt) до 100 V/ns в GaN устройства и осигурява надеждни вълнови форми за изчисляване на загубите при превключване.

4. Силен имунитет към електромагнитни смущения (EMI)

Пътят на предаване на оптични влакна е свободен от електромагнитно свързване; следователно остава незасегнат от силни електромагнитни среди (като тези в близост до комуникационни базови станции или CNC машини), като по този начин се гарантира чистота на сигнала.

Това прави технологията особено подходяща за измервания, включващи плаващи-земни вериги и множество потенциални точки, елиминирайки необходимостта от обща заземяваща връзка.

II. Основни ограничения на приложението

1. Ограничена честотна лента и скорост на реакция

Ограничена от скоростите на модулация на лазерните диоди и времето за реакция на фотодиодите, честотната лента на масовите модели обикновено е ограничена до 1 GHz-диапазон по-нисък от този на пасивните сонди от най-високо-ниво (които могат да достигнат 6 GHz). При ултра{5}}-измервания на сигнали с висока честота (напр. 5G RF усилватели на мощност) може да възникне затихване на честотната характеристика, което да доведе до изкривяване на сигнала.

2. Висока консумация на енергия и голям физически размер

Предният-модул изисква независимо захранване (батерийно или лазерно-). Благодарение на дизайна за термично управление, неговият физически обем е 3 до 5 пъти по-голям от този на традиционните сонди, с тегло над 500 g.

Работата е ограничена при тестване на гъсто населени ПХБ; продължителната употреба с ръка причинява умора, което налага използването на опорна стойка.

3. Висока цена и сложна поддръжка

Състои се от лазерен драйвер, високо{0}}прецизен оптоелектронен модул за преобразуване и система за контрол на температурата, производствените разходи са 3 до 5 пъти по-високи от тези на сравними диференциални сонди.

Началните-модели са на цени над 10 000 RMB, докато моделите от висок{3}}клас достигат стотици хиляди RMB. Освен това е необходимо периодично калибриране на усилването и линейността, което води до високи дългосрочни-оперативни разходи.

4. Строги изисквания за използване и поддръжка

Радиусът на огъване на оптичното влакно трябва да надвишава 30 mm (някои модели изискват По-голямо или равно на 10 cm); прекомерното огъване ще доведе до затихване на оптичния сигнал.

Преди измерването трябва да се оцени обхватът на напрежението и да се избере подходящ атенюатор; необходимо е повторно калибриране, ако температурата на околната среда се колебае с повече от 5 градуса.

III. Обобщение на приложимите сценарии

Прогноза за тенденция: Честотната лента на новото поколение оптично изолирани сонди вече надхвърли 2GHz. Чрез интегриране на управлявана от AI-обработка на сигнали и крайно изчисление, тези сонди се развиват към по-високи нива на интеграция и интелигентност.