ESR und ESL von Zwischenkreiskondensatoren

Ihre Anforderung

Zwischenkreiskondensatoren werden häufig in der Wechselrichterstufe verwendet, wo Gleichstrom wieder in Wechselstrom umgewandelt wird. In Elektrofahrzeugen wird beispielsweise beim Abschalten des gekoppelten Bipolartransistors mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) eine Spannungsspitze induziert, die proportional zur parasitären Induktivität ist. Die Reduzierung der äquivalenten Serieninduktivität (ESL) des Kondensators ist daher wichtig, um Schäden durch Spannungsstöße zu vermeiden. Darüber hinaus ist ein niedriger äquivalenter Serienwiderstand (ESR) wünschenswert, um die Geräteeffizienz zu verbessern und die Wärmeableitung zu reduzieren. Die Charakterisierung von Low-ESL und Low-ESR mit einem Impedanz-Analysator ist daher bei der Verifizierung der Kondensator-Performance über den interessierenden Frequenzbereich von entscheidender Bedeutung. Mit solchen Messungen wird der Vergleichsmaßstab für die zukünftige Komponentenentwicklung festgelegt.

Lösung von Rohde & Schwarz

Ein Mehrgeräteaufbau zur Charakterisierung von ESL und ESR umfasst ein LCR-Meter und eine Kombination von Oszilloskop und Signalgenerator, um ESL und ESR aus der Gleichung für die Impedanz bei Eigenresonanz bei einer festen Frequenz abzuleiten. Die Verwendung eines Impedanz-Analysators mit einem geeigneten Adapter vereinfacht den Aufbau und erweitert die Messmöglichkeiten: Es können die ESR- und ESL-Eigenschaften bei der tatsächlichen Betriebsfrequenz und nicht nur der im Datenblatt angegebenen Frequenz bestimmt werden. Sowohl Hersteller von Zwischenkreiskondensatoren als auch Integratoren können so frühzeitig ihre Risiken reduzieren.

Der MFIA Impedanz-Analysator von Zurich Instruments, einem Unternehmen von Rohde & Schwarz, ist das perfekte Gerät zur Charakterisierung von Zwischenkreiskondensatoren. Er ist in der Lage, Impedanzmessungen über einen weiten Bereich durchzuführen, von weniger als 1 mΩ bis 1 TΩ und höher – und dank seiner innovativen Architektur ist er bei diesen Messungen auch sehr schnell. Die LabOne Gerätesteuersoftware bietet Zugriff auf einen umfassenden Werkzeugsatz, der einen Sweeper, einen Plotter, ein Oszilloskop und viele weitere Tools beinhaltet. Die Software ermöglicht die parallele Aufzeichnung mehrerer Parameter wie ESR, ESL, C und D.

Vorteile

• Integriert: Ein einziges Gerät ermöglicht die Messung von ESR, ESL und vielen anderen Parametern wie C oder D
• Präzise: Low-Z-Benutzerkompensation ermöglicht zuverlässige und wiederholbare Messungen im Sub-mΩ-Bereich
• Intuitiv: Mit der LabOne Benutzeroberfläche können dank dem Zeitbereichsplotter und Frequenzbereich-Sweeper-Tool mehrere Messkurven im gleichen Diagramm visualisiert werden
• Umfassend: Impedanzspektroskopie liefert mehr Informationen als eine Festfrequenzlösung
• Vergleichsmöglichkeit: Durch den Export und Reimport von Messkurven können beispielsweise Alterungseffekte von Komponenten untersucht oder die Reproduzierbarkeit von Messungen überprüft werden

Warum die Lösung von Rohde & Schwarz wählen?

• Enthält einen Kompensationsberater, der durch ein Kurzlast-Kompensationsverfahren die Einstellung der Messebene am Geräteanschluss ermöglicht
• Erreicht eine Messbasislinie von nur 10 pH und 10 μΩ über einen Frequenzbereich von 100 Hz bis 5 MHz
• Zeigt in-situ automatisch mehrere Werte und Kurven an, die mit Hilfe des Sweeper- und Plotter-Tools von LabOne aus den integrierten Ersatzschaltungen ermittelt werden
• Ermöglicht die vollständige API-Fernsteuerung zur Integration in komplexe Laborumgebungen oder Produktionsaufbauten
• Verbessert die Rückführbarkeit durch die Verwendung eindeutiger Geräte- und Kompensationseinstellungsdateien
• Erreicht hohe Zuverlässigkeit und Wiederholgenauigkeit dank präzise definiertem Low-ESL-Adapter

Fazit

Mit dem MFIA Impedanz-Analysator von Zurich Instruments können ESR und ESL von Zwischenkreiskondensatoren über einen weiten Frequenzbereich – anstatt nur bei festen Frequenzen – gemessen werden. Er ermöglicht sowohl Herstellern als auch Integratoren, Spezifikationen schnell und frühzeitig zu bestätigen, um Designrisiken zu reduzieren. Die API-Steuerung ermöglicht es Ihnen, die Komplexität bei Fertigungslinientests zu reduzieren, da sich hiermit die Integration des MFIA in den Testaufbau einfach gestaltet.

Der MFIA ist ein flexibles Gerät mit vielen verschiedenen Impedanzmessmodi zur Charakterisierung wichtiger Aspekte von Komponenten wie beispielsweise Alterungseffekte. Für weitere Informationen nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf. Gerne bieten wir Ihnen eine Demo an.