WISSEN FÜR DIE PRAXIS
Was ist ein Logic Analyzer?
Bei einem Logic Analyzer handelt es sich um ein elektronisches Messgerät, das digitale Signale im zeitlichen Verlauf auszeichnen und bildlich darstellen kann.
Beitrag lesenSichere Gate-Messungen an SiC- und GaN-Leistungselektronik mit optisch isolierten Sonden
SiC- und GaN-Leistungshalbleiter ermöglichen extrem schnelle Schaltflanken und hohe Sperrspannungen – stellen aber hohe Anforderungen an die Messtechnik. In diesem Beitrag zeigen wir, wie Sie Gate-Signale sicher und reproduzierbar erfassen, ohne Ihren Gate-Treiber, das Oszilloskop oder die Applikation zu gefährden.
Herausforderung: Schnelle Flanken, hohe dv/dt und Gleichtaktstörungen
Bei SiC- und GaN-Halbbrücken treten extrem hohe Spannungssteilheiten und Gleichtaktspannungen auf. Klassische passive Hochspannungstastköpfe geraten hier schnell an ihre Grenzen: Kapazitive Belastung, begrenzte Bandbreite und unzureichende Gleichtaktunterdrückung verfälschen das Messergebnis oder gefährden die Isolation.
Optisch isolierte Sonden wie das Micsig SigOFIT-System entkoppeln die Gate-Treiber-Stufe galvanisch vom Oszilloskop. Dadurch lassen sich Gleichtaktstörungen deutlich reduzieren, während Bandbreite und Genauigkeit erhalten bleiben.
Typischer Messaufbau mit optisch isolierter Sonde
Für sichere Gate-Messungen an SiC- und GaN-Halbbrücken hat sich folgender Aufbau bewährt:
- Leistungsstufe (Halbbrücke) mit SiC-/GaN-Transistoren
- Gate-Treiber mit definierter Bezugserde
- Optisch isolierte Gate-Sonde an der Gate-Emitter-/Gate-Source-Strecke des High-Side- oder Low-Side-Schalters
- Oszilloskop mit hoher Abtastrate und ausreichender Bandbreite (z. B. Power-Electronics-Oszilloskope im eVision Webshop)
- Saubere, kurze Masseführung und konsequente Trennung von Leistungspfad und Signalerfassung
In der Shop-Kategorie „Power electronics tester" finden Sie passende Messgeräte und Zubehör für diesen Aufbau.
Typische Fehler bei Gate-Messungen
- Falscher Massebezug: Direktes Messen gegen Leistungserde führt zu gefährlichen Potentialverschiebungen und Überschlägen.
- Zu hohe Tastkopflast: Kapazitive Last am Gate verfälscht Anstiegs- und Abfallzeiten und kann das Schaltverhalten destabilisieren.
- Schleifen und Störeinkopplung: Große Messschleifen wirken wie Antennen und koppeln Schaltflanken und EMV-Störungen ein.
- Unzureichende Bandbreite: Zu langsame Messtechnik „glättet“ kritische Details wie Überschwinger und Ringing.
Best Practices für sichere Gate-Messungen
- Setzen Sie optisch isolierte Sonden mit hoher Gleichtaktunterdrückung und ausreichender Bandbreite ein (z. B. Micsig SigOFIT).
- Verkürzen Sie Leitungen und Schleifen im Messpfad auf ein Minimum.
- Arbeiten Sie mit klar definierten Massepunkten und vermeiden Sie Mehrfacherdungen.
- Nutzen Sie Oszilloskope mit speziellen Power-Electronics-Funktionen (z. B. Messung von Anstiegszeiten, Überschwingern, Verlustleistung).
- Validieren Sie neue Messaufbauten zunächst bei reduzierter Spannung/Strom und erhöhen Sie die Betriebsparameter schrittweise.
Fazit
SiC- und GaN-Leistungselektronik erschließt neue Effizienz- und Leistungsbereiche – setzt aber eine messtechnisch saubere Gate-Ansteuerung voraus. Mit optisch isolierten Sonden und passenden Power-Electronics-Oszilloskopen lassen sich Gate-Signale sicher erfassen, typische Fehler vermeiden und Designreserven optimal nutzen.
Im eVision Webshop finden Sie unter anderem optisch isolierte Sonden für Gate-Treiber-Anwendungen, Micsig SigOFIT-Lösungen sowie Messgeräte und Zubehör in der Kategorie „Power electronics tester“.
