【導讀】在zai電dian源yuan轉zhuan換huan器qi設she計ji中zhong，為wei確que保bao電dian源yuan晶jing體ti管guan的de性xing能neng評ping估gu準zhun確que性xing，選xuan擇ze合he適shi的de器qi件jian至zhi關guan重zhong要yao。理li想xiang情qing況kuang下xia
，功gong率lv半ban導dao體ti供gong應ying商shang提ti供gong的de數shu據ju表biao應ying包bao含han一yi致zhi且qie可ke比bi較jiao的de動dong態tai參can數shu。然ran而er
，在zai實shi際ji操cao作zuo中zhong

，尤you其qi是shi針zhen對dui表biao征zheng寬kuan帶daigap（WBG）功率晶體管的動態開關特性測試，實現使寄生蟲保持較小且從係統之間保持一致的挑戰。本文聚焦於設計一套標準化的雙脈衝測試（DPT）係xi統tong，旨zhi在zai實shi現xian不bu同tong測ce試shi係xi統tong間jian動dong態tai特te性xing結jie果guo的de可ke關guan聯lian性xing。文wen中zhong詳xiang細xi闡chan述shu了le在zai設she計ji此ci類lei係xi統tong時shi需xu考kao慮lv的de關guan鍵jian因yin素su，包bao括kuo如ru何he最zui小xiao化hua寄ji生sheng參can數shu影ying響xiang及ji確que保bao係xi統tong間jian測ce試shi條tiao件jian的de一yi致zhi性xing。

在zai電dian源yuan轉zhuan換huan器qi設she計ji中zhong，為wei確que保bao電dian源yuan晶jing體ti管guan的de性xing能neng評ping估gu準zhun確que性xing
，選xuan擇ze合he適shi的de器qi件jian至zhi關guan重zhong要yao。理li想xiang情qing況kuang下xia，功gong率lv半ban導dao體ti供gong應ying商shang提ti供gong的de數shu據ju表biao應ying包bao含han一yi致zhi且qie可ke比bi較jiao的de動dong態tai參can數shu。然ran而er，在zai實shi際ji操cao作zuo中zhong，尤you其qi是shi針zhen對dui表biao征zheng寬kuan帶daigap（WBG）功率晶體管的動態開關特性測試，實現使寄生蟲保持較小且從係統之間保持一致的挑戰。本文聚焦於設計一套標準化的雙脈衝測試（DPT）係xi統tong
，旨zhi在zai實shi現xian不bu同tong測ce試shi係xi統tong間jian動dong態tai特te性xing結jie果guo的de可ke關guan聯lian性xing。文wen中zhong詳xiang細xi闡chan述shu了le在zai設she計ji此ci類lei係xi統tong時shi需xu考kao慮lv的de關guan鍵jian因yin素su，包bao括kuo如ru何he最zui小xiao化hua寄ji生sheng參can數shu影ying響xiang及ji確que保bao係xi統tong間jian測ce試shi條tiao件jian的de一yi致zhi性xing。

原則上
，DPT設置很簡單
，如圖1所示。測試工程師通常通過用二極管替換“高側”晶體管來簡化係統。但是
，在仔細觀察並考慮不斷提高WBG設備的開關速度之後，係統中需要考慮許多重要的外部寄生組件（圖2）。

DPT設置的簡化圖。

圖1：DPT設置的簡化圖。

許多外部寄生蟲，尤其是三個主要回路 - 電源回路，柵極環和直流鏈路循環 - 主(zhu)要(yao)是(shi)因(yin)為(wei)它(ta)們(men)引(yin)入(ru)了(le)波(bo)形(xing)。我(wo)們(men)在(zai)以(yi)前(qian)的(de)文(wen)章(zhang)中(zhong)對(dui)此(ci)進(jin)行(xing)了(le)詳(xiang)細(xi)的(de)討(tao)論(lun)。但(dan)是(shi)
，寄(ji)生(sheng)蟲(chong)也(ye)極(ji)大(da)地(di)影(ying)響(xiang)了(le)提(ti)取(qu)的(de)開(kai)關(guan)參(can)數(shu)。外(wai)部(bu)影(ying)響(xiang)，例(li)如(ru)電(dian)源(yuan)循(xun)環(huan)和(he)柵(zha)極(ji)循(xun)環(huan)LSS共有的電感，外部柵極電阻RG
，外柵極電感LG和負載電感寄生蟲會影響功率半導體的開關速度。此外
，測得的開關能量受當前分流器的載荷電感和寄生電感（LSHUNT）的寄生能力（CIND）的影響。

圖2：具有一些重要的外部寄生蟲的DPT設置

正zheng如ru我wo們men上shang一yi篇pian文wen章zhang所suo討tao論lun的de那na樣yang
，分fen流liu帶dai寬kuan對dui開kai關guan能neng量liang有you重zhong大da影ying響xiang。寄ji生sheng元yuan件jian在zai轉zhuan啟qi動dong過guo程cheng中zhong導dao致zhi較jiao高gao的de測ce量liang電dian流liu峰feng，並bing放fang大da測ce得de的de電dian流liu信xin號hao的de所suo有you高gao頻pin成cheng分fen。表biao征zheng用yong於yu測ce量liang的de分fen流liu有you助zhu於yu地di降jiang低diLshunt的影響，以便在適當補償時不必考慮它以進行可比性。

功率半導體數據表顯示了有關用於提取開關參數的DPT係統的幾乎沒有信息。除了測試參數（例如VDS，ID

，VGS）外
，通常還指定RG和LIND。所有這些參數都可以在係統中輕鬆控製和更改。

一些數據表還顯示了負載電感器和總功率環電感的寄生電容（CIND）。 CIND是(shi)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)參(can)數(shu)
，因(yin)為(wei)它(ta)與(yu)高(gao)側(ce)設(she)備(bei)並(bing)行(xing)引(yin)入(ru)了(le)額(e)外(wai)的(de)電(dian)容(rong)。在(zai)上(shang)交(jiao)期(qi)間(jian)
，這(zhe)種(zhong)額(e)外(wai)的(de)電(dian)容(rong)會(hui)導(dao)致(zhi)比(bi)設(she)備(bei)的(de)實(shi)際(ji)反(fan)恢(hui)複(fu)電(dian)流(liu)更(geng)高(gao)的(de)測(ce)量(liang)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)

，從(cong)而(er)增(zeng)加(jia)了(le)轉(zhuan)盤(pan)期(qi)間(jian)的(de)開(kai)關(guan)能(neng)量(liang)。燈(deng)具(ju)布(bu)局(ju)本(ben)身(shen)還(hai)可(ke)以(yi)引(yin)入(ru)具(ju)有(you)相(xiang)似(si)效(xiao)果(guo)且(qie)從(cong)未(wei)指(zhi)定(ding)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)。可(ke)以(yi)在(zai)圖(tu)3中看到此效果，顯示了VD和ID的轉式波形。具有較高電感器的測量值較高，較長且稍長於電流峰和延遲的降落邊緣。這導致開關能量的增加為4.5％。因此，保持CIND並引入布局寄生能力很重要。

兩種電感器之間的轉式波形比較有不同的cind

圖3：兩個有不同CIND的電感器之間的轉式波形比較

總功率循環電感很重要，因為它在i d的轉盤邊緣在i d的轉盤邊緣中產生了下垂，vds，vds，drop = lpowerloop·did/dt [1]

對於具有陡峭電流坡度的快速開關設備，這種電壓下垂變得很重要，必須考慮進行上升時間計算。將功率循環電感分為其組件LS和LDS很重要，因為它們以不同的方式影響係統和測量結果。 LSSzaizhajihuanzhongchanshengfufankuishihuijiangdikaiguansudu。zhejianmanlezhuanjiaoheguanbiguodudeshuchudianliuxielv。jiaomandedianliuxielvyehuijianxiaolingsheng。xiangbizhixia
，shisuoyouxinhao（VD，ID，VGS）上響起的主要來源，但實際上對開關速度沒有影響。重要的是要了解LSS和LD，因為它們的影響具有相反的影響。

在我們的上一篇文章中，我們還討論了示波器輸入時間偏斜的影響以及如何地減少它。信號偏斜對於依賴兩個不同信號（例如開關能量和延遲時間）的參數很重要。考慮這些參數的探針位置很重要。可以將探針放置在接近測試的設備（DUT）defujinhuoyuanchu，yincijianghenliangchangdugenggaiweitanzhen。youyuxinhaochuanboyanchi，zhehuidaozhixitongzhongdeewaipianxie。yigejiandandeceshibiaoming
，jiangqiweizhigenggaiweijilimi，daozhiyanchishijiandebianhuazengjiale0.5 ns（圖4）。對於延遲時間> 50 ns的較慢的開關設備，這可能並不重要。但是，新的，更快的設備顯示延遲時間為5 ns或以下，轉化為10％或更高的誤差。

覆蓋具有不同位置的v_gs探針（藍色）的覆蓋波形。

圖4：覆蓋的轉式波形具有不同位置的V_GS探針（藍色）。

設計DPT係統可比結果
目前
，半導體製造商使用自製DPT係統來獲取開關參數。但是
，許多製造商無法將係統的結果與係統相關聯。有兩種方法可以在多個係統測試WBG功率晶體管之間獲得可比較的結果。對於種方法，製造商對其DPT係統的寄生蟲進行了特征

，並將其納入指定特征的測試條件。但是
，很難知道並共享有關所有寄生蟲（布局
，電感器等）的de信xin息xi。這zhe並bing不bu容rong易yi，甚shen至zhi可ke能neng以yi高gao精jing度du測ce量liang其qi中zhong一yi些xie寄ji生sheng蟲chong。即ji使shi所suo有you條tiao件jian都dou具ju有you很hen高gao的de精jing度du並bing陳chen述shu，仍reng然ran很hen難nan量liang化hua這zhe些xie寄ji生sheng蟲chong對dui結jie果guo的de確que切qie影ying響xiang。

表1顯示了一個簡化的示例
，說明了比較在兩個不同DPT係xi統tong上shang獲huo得de的de測ce量liang結jie果guo的de難nan度du。該gai示shi例li僅jin顯xian示shi一yi些xie測ce試shi條tiao件jian。一yi個ge逼bi真zhen的de表biao顯xian示shi所suo有you必bi要yao的de測ce試shi條tiao件jian將jiang列lie出chu更geng多duo參can數shu。在zai相xiang同tong的de測ce試shi電dian壓ya，電dian流liu和he相xiang同tong的de柵zha極ji電dian阻zu值zhi以yi相xiang同tong的de測ce試shi電dian壓ya下xia測ce量liang兩liang個ge設she備bei
，但dan在zai不bu同tong的deDPT係統上測量。與設備B相比，設備A清楚地顯示了轉交和更高的開關能量。但是，如前所述，開關速度和能量的主要影響之一是LSS。與設備B的測試係統相比，用於表征設備A的測試係統具有更高的LSS。沒有模擬和詳細的分析，很難比較設備並知道哪種設備更快

，並且在目標應用程序中消耗了更少的開關能量。

表1：簡化的示例，顯示了在不同測試係統上獲得的可比數據的難度

由於難以測量所有寄生蟲
，並將它們的影響與獲得的測量結果進行比較
，因此我們必須研究另一種實現目標的方法。

獲得可比結果的第二種方法是保持DPT寄生蟲恒定
，因此需要標準DPT係統。通過設計良好且易於使用的DPT係(xi)統(tong)將(jiang)潛(qian)在(zai)的(de)人(ren)為(wei)錯(cuo)誤(wu)降(jiang)至(zhi)
，所(suo)有(you)寄(ji)生(sheng)蟲(chong)和(he)其(qi)他(ta)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)仍(reng)然(ran)相(xiang)對(dui)穩(wen)定(ding)。使(shi)用(yong)這(zhe)樣(yang)的(de)標(biao)準(zhun)係(xi)統(tong)獲(huo)得(de)多(duo)個(ge)設(she)備(bei)的(de)設(she)備(bei)參(can)數(shu)清(qing)楚(chu)，可(ke)以(yi)使(shi)供(gong)應(ying)商(shang)之(zhi)間(jian)的(de)設(she)備(bei)更(geng)加(jia)容(rong)易(yi)。

必須解決幾個問題以保持寄生蟲的穩定
，同時提供一個可靠且靈活的係統。在考慮DUT接口和柵極驅動程序連接時，將它們焊接在PCB上是可靠的方法。但是，工程師失去了靈活性。如果工程師想更改DUT或門電阻，則有必要將舊部分和焊料固定在新部分中。經過幾次設備更改後
，PCB可能會損壞，並且獲得的測量結果不再可比。具有緊密插座類型連接器的特殊設計的DUT接口板使工程師無需焊接即可輕鬆更換晶體管（例如TO247軟件包）。因此
，一個DUT板可用於數千個插入（圖5）。

標準TO247測試板
，以提高設備和門驅動器更改的靈活性

獲得門驅動器靈活性的一種簡單方法是擁有一個可單獨的可交換板（具有不同的值），可以將其插入同一DUT板。柵極駕駛員板允許與DUT板的重複且一致的連接。

butongmendianzuqidelixiangqingkuangshiyongyouyigedaiyoukeqiehuandianzuqihuokebiandianzuqidemenjiashiyuanban。menhuanzhongyinrukaiguanhuizengjiajishengmendiangan
，yincibushi。juyoukebiandezhengkongdianzudeqingkuangyeshiruci，yinweijishengdianganyuangaoyubiaomianzaitidianzu。ciwai，qichulitairongyichucuo
，yinweikeyiqingsonghunhedianzuqi，congerdaozhiceshijieguowendangguzhang。zhengqueweihuxiaoqiehengdingdemenhedianyuanxunhuandeshiyongfangfashiyongyoujuyoukebianbiaozhundemenjiashiyuanbandebiaozhunDUT板設計。這有助於在多個係統之間創建可比的結果。

從DC-LINK電容器銀行到DUT，將寄生電感降至，LDCLINK1和LDCLINK2需要權衡。散裝電容器很大
，並且不可行
，可以安裝在DUT板上。將它們放在單獨的主電容器板上，以使不同的DUT板（TO247-4，D2PAK-7等）更加靈活。但是，這增加了LDCLINK1和LDCLINK2。取而代之的是，每個DUT測試板都包括解耦電容器，以使電源循環盡可能小而不會失去靈活性。精心設計的解耦電容器值地減少了較大的LDClink值的影響。

在使柵極和功率回路常數中寄生電感後，剩下的影響因素是主要電感器本身。關於電感器有多種因素需要考慮。

電感器的布局或設計顯然會影響其直流電阻和寄生能力。建議為每個係統使用相同的設計來創建可比的結果。

電感器周圍產生磁場。係統中電感器位置的變化可能會導致對被誘導的磁場的不同影響。因此，重要的是要有固定的電感器位置。

電dian感gan器qi的de電dian纜lan長chang度du和he電dian纜lan定ding位wei也ye增zeng加jia了le寄ji生sheng蟲chong。更geng長chang的de電dian纜lan通tong常chang會hui導dao致zhi更geng高gao的de寄ji生sheng蟲chong。因yin此ci，可ke靠kao的de係xi統tong需xu要yao電dian感gan器qi的de固gu定ding定ding位wei和he連lian接jie。優you選xuan地di，用yong戶hu不bu必bi執zhi行xing任ren何he更geng改gai即ji可ke在zai不bu同tong電dian感gan器qi值zhi之zhi間jian以yi及ji正zheng常changDPT或反向恢複測試之間切換。這樣

，可以實現不同係統上測量之間的可比性。

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