Tuplapulssitesti-sovelluksen toiminnan testaus ja käyttöön liittyvät suositukset

Abstract

Tehopuolijohdemoduulit ovat taajuus- ja tehomuuttajien toiminnan kannalta niiden tärkeimmät komponentit. Laitteiden toiminta on pitkälti riippuvaista moduulien suorituskyvystä. Moduulin toimintaa yhdessä laitteeseen suunnitellun välipiirin ja ohjainkortin kanssa voidaan verifoida moduulille tehtävän tuplapulssitestin avulla. Tuplapulssitestissä tarkastellaan transistorin kytkentäenergiaa, kytkentäaikoja, virran ja jännitteen muutosnopeutta ja huippuarvoja, sekä vastarinnankytketyn paluuvirtadiodin kytkentäparametreja. Testaustulosten perusteella arvioidaan laitteen suorituskykyä kuormitustilanteissa. Danfossilla tuplapulssitestaus on nykyisillä menetelmillä hidasta ja manuaalista työtä. Helpotusta testaukseen on ajateltu saatavan oskilloskoopista löytyvästä tuplapulssitesti (WBG-DPT) -sovelluksesta. Sovelluksen toimintaa täytyy kuitenkin verifioida ennen kuin se voidaan ottaa käyttöön.

Tässä työssä testatiin tuplapulssitesti-sovelluksen toimintaa. Tavoitteena oli saavuttaa riittävä ymmärrys sovelluksen toiminnasta, jotta sitä voitaisiin hyödyntää testauksessa. Työn teoriaosuudessa perehdyttiin tehopuolijohteiden kytkentähäviöihin, tuplapulssitestaukseen sekä asiaan liittyviin standardeihin. Ennen testausvaihetta tutustuttiin WBG-DPT-sovelluksen sisältämiin mittauksiin ja niiden toimintaan. Sovelluksen IEC-standardien mukaisia mittauksia testattiin perusteellisesti kahdella erityyppisellä tehopuolijohdemoduulilla ja niiden ohjainkorteilla. Testausta dokumentoitiin kuvakaappauksin ja taulukoin. Testaustuloksia arvioitiin mittaustarkkuuden ja oikeellisuuden kannalta. Analyysien perusteella arvioitiin sovelluksen käytettävyyttä ja luotettavuutta, sekä esitettiin sen käyttöön liittyviä suosituksia.

Työn tulosten ja tehtyjen havaintojen perusteella todettiin että WBG-DPT-sovellusta voitaisiin jatkossa käyttää ainakin joissain mittauksissa. Suurin osa sovelluksella tehdyistä mittauksista toimi oletusasetuksilla tai jotain asetusta muuttamalla riittävän hyvällä tarkkuudella. Kaikkien mittausten todettiin olevan standardien mukaisia. Kytkentäenergiat, kytkentäajat sekä paluuvirtadiodin kytkentäparametrit onnistuttiin mittaamaan sovelluksen avulla oikein. Jännitteen muutosnopeuden mittaus ei jostain syystä toiminut, ja syyksi epäiltiin ohjelmointivirhettä sovelluksessa. Lisäksi Danfossilla käytettävästä mittaustavasta johtuen virran muutosnopeutta ei voitu mitata sovelluksen avulla. Referenssitasojen etsimiseen käytettävien ylä- ja alatasojen määritysasetuksilla huomattiin olevan merkittävä vaikutus mittausten onnistumiseen ja tarkkuuteen. Yleisestikin huomiota on syytä kiinnittää WBG-DPT-mittausten konfigurointiin. Mikäli sovellusta käytetään, sen tekemiä mittauksia on syytä tarkistella säännöllisesti ja arvioida tulosten oikeellisuutta. Luottamusta sovelluksen käyttöön voidaan kasvattaa hankkimalla enemmän käyttökokemusta.