【導讀】“ 動態特性是功率器件的重要特性，在器件研發、係(xi)統(tong)應(ying)用(yong)和(he)學(xue)術(shu)研(yan)究(jiu)等(deng)各(ge)個(ge)環(huan)節(jie)都(dou)扮(ban)演(yan)著(zhe)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)角(jiao)色(se)。故(gu)對(dui)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)動(dong)態(tai)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)是(shi)相(xiang)關(guan)工(gong)作(zuo)的(de)必(bi)備(bei)一(yi)環(huan)
，主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)雙(shuang)脈(mai)衝(chong)測(ce)試(shi)進(jin)行(xing)。”

按(an)照(zhao)被(bei)測(ce)器(qi)件(jian)的(de)封(feng)裝(zhuang)類(lei)型(xing)，功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)動(dong)態(tai)參(can)數(shu)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)分(fen)為(wei)針(zhen)對(dui)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)和(he)功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)兩(liang)大(da)類(lei)。長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)，針(zhen)對(dui)功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)的(de)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)占(zhan)據(ju)絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)市(shi)場(chang)份(fen)額(e)，針(zhen)對(dui)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)的(de)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)需(xu)求(qiu)較(jiao)少(shao)，選(xuan)擇(ze)也(ye)很(hen)局(ju)限(xian)。隨(sui)著(zhe)我(wo)國(guo)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)國(guo)產(chan)化(hua)進(jin)程(cheng)加(jia)快(kuai)
，功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)廠(chang)商(shang)和(he)係(xi)統(tong)應(ying)用(yong)企(qi)業(ye)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)視(shi)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)動(dong)態(tai)參(can)數(shu)測(ce)試(shi)

，特(te)別(bie)是(shi)針(zhen)對(dui)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)的(de)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)提(ti)出(chu)了(le)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)需(xu)求(qiu)。

縱zong觀guan現xian階jie段duan市shi場chang上shang能neng夠gou提ti供gong的de功gong率lv器qi件jian動dong態tai參can數shu測ce試shi係xi統tong，其qi技ji術shu和he服fu務wu層ceng次ci不bu齊qi。非fei常chang容rong易yi出chu現xian實shi際ji測ce試shi效xiao果guo無wu法fa達da到dao規gui格ge書shu的de情qing況kuang，甚shen至zhi有you的de測ce試shi係xi統tong連lian基ji礎chu的de測ce試shi功gong能neng都dou不bu具ju備bei，使shi得de用yong戶hu花hua了le冤yuan枉wang錢qian
，也ye浪lang費fei了le大da量liang的de時shi間jian和he精jing力li。

為了避免上述問題再發生在廣大工程師身上
，本篇文章將帶領大家一起看看如何在進行功率器件動態參數測試係統選型時避坑。

01：滿足的測試電壓、電流範圍

我們在選擇測試係統時，首先麵臨的問題是測試係統能夠測試器件的電壓和電流範圍。測試係統的規格書上一般會標注“最大xxxV / xxxA”，但這樣的標注方式是遠遠不夠的，會出現在低於最大電壓時達不到最大電流的情況。

設測試中負載電感為L，母線電容為C，測試電壓為V
，測試電流為I
，則雙脈衝第1脈寬τ
、第1脈寬結束時母線電壓跌落比例為小於Kv時需滿足：

可見τ用於使電流達到I
，τ隨I和L的增大而增大
，隨V的增大而減小。在實際測試中，τ的時間不宜過長，負責會使得器件發熱嚴重影響測試結果。同時，C需要大於一定數值確保其在第1脈寬結束時母線電壓跌落比例為小於Kv，這樣才能夠保證在第2脈衝時母線電壓跌落在可接受範圍內，負責雙脈衝測試的開通和關斷的電壓不一致。C隨I和L的增大而增大，隨V和Kv的增大而減小。測試中，C和L是由硬件條件確定的
，V由測試條件給定

，同時對τ又有要求上限要求，這些參數一同決定了能夠實現的測試電流。

針對高壓器件，假設C=40uF、電容耐壓值1100V、L=10uH/50uH/100uH、τ的上限τmax<20us；針對低壓器件
，假設C=3000uF、電容耐壓值200V、L=10uH/50uH/100uH、τ<20us。根據上邊的公式可以列出此時能夠實現的最大電流如下圖所示。

高壓器件在400V測試條件下

，負載電感選擇100uH時可達36A
、選擇50uH時可達51A、選擇10uH時可達100A以上；在800V測試條件下，負載電感選擇100uH時可達72A
、選擇50uH時可達101A
，選擇10uH可達200A以上。

低壓器件在20V測試條件下，負載電感選擇100uH時僅4A
、選擇50uH時僅8A
、選擇10uH時可達40A；在150V測試條件下，負載電感選擇100uH時可達30A、選擇50uH時可達60A、選擇10uH可達300A。

高(gao)壓(ya)器(qi)件(jian)為(wei)了(le)滿(man)足(zu)高(gao)壓(ya)的(de)測(ce)試(shi)需(xu)求(qiu)，須(xu)選(xuan)擇(ze)耐(nai)壓(ya)值(zhi)高(gao)的(de)母(mu)線(xian)電(dian)容(rong)，但(dan)此(ci)類(lei)電(dian)容(rong)容(rong)值(zhi)較(jiao)小(xiao)
，如(ru)用(yong)該(gai)電(dian)容(rong)來(lai)測(ce)試(shi)低(di)壓(ya)器(qi)件(jian)，能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)的(de)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)將(jiang)大(da)打(da)折(zhe)扣(kou)。對(dui)於(yu)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)來(lai)說(shuo)，耐(nai)壓(ya)和(he)導(dao)通(tong)電(dian)阻(zu)是(shi)一(yi)對(dui)矛(mao)盾(dun)的(de)關(guan)係(xi)
，低(di)壓(ya)器(qi)件(jian)往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)更(geng)大(da)測(ce)試(shi)電(dian)流(liu)，所(suo)以(yi)低(di)壓(ya)器(qi)件(jian)應(ying)選(xuan)擇(ze)容(rong)值(zhi)更(geng)大(da)的(de)母(mu)線(xian)電(dian)容(rong)。此(ci)外(wai)，由(you)上(shang)圖(tu)可(ke)知(zhi)，在(zai)測(ce)試(shi)電(dian)壓(ya)相(xiang)同(tong)，負(fu)載(zai)電(dian)感(gan)越(yue)小(xiao)可(ke)實(shi)現(xian)的(de)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)值(zhi)越(yue)大(da)，為(wei)了(le)滿(man)足(zu)低(di)壓(ya)器(qi)件(jian)大(da)電(dian)流(liu)的(de)要(yao)求(qiu)
，也(ye)應(ying)選(xuan)擇(ze)感(gan)量(liang)更(geng)小(xiao)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)感(gan)。

由此可見，測試係統能夠實現的最大測試電流由C、L
、V、τmax共同決定。大家在進行測試係統選擇時
，就可以通過上述方法進行計算
，考察其是否能夠滿足測試需求。

02：支持的器件封裝類型

長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)，針(zhen)對(dui)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)的(de)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)選(xuan)擇(ze)很(hen)少(shao)
，其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)原(yuan)因(yin)是(shi)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)的(de)封(feng)裝(zhuang)種(zhong)類(lei)很(hen)多(duo)導(dao)致(zhi)開(kai)發(fa)成(cheng)本(ben)和(he)硬(ying)件(jian)成(cheng)本(ben)高(gao)，特(te)別(bie)對(dui)於(yu)貼(tie)片(pian)封(feng)裝(zhuang)器(qi)件(jian)更(geng)是(shi)如(ru)此(ci)。市(shi)麵(mian)上(shang)大(da)多(duo)數(shu)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)僅(jin)支(zhi)持(chi)TO-247
、TO-220這樣的插件器件，無法對其他封裝形式的器件進行測試，極大地限製了測試係統的應用場景。

針對這一問題
，泰克科技推出的功率器件動態參數測試係統DPT1000A采用轉接板的方式滿足了絕大多數封裝形式分立器件的測試需求。轉接板上采用socket對器件進行電氣連接
，轉接板再插入到測試電路上的socket上
，能夠方便快速地實現被測器件及不同封裝的更換。

03：示波器、探頭的測量能力

合適的測量儀器是測試係統能夠獲得精準的測試結果的基礎，主要包括示波器
、電壓探頭
、電流探頭。我們可以看到一些測試係統在測量儀器選擇上存在很大的問題，例如：

●   使用基礎示波器測量高速MOSFET、高速IGBT
、SiC MOSFET，由於帶寬和采樣率嚴重不足導致測試結果與實際值偏差較大

●   使用ADC位數為8bit的示波器測量高電壓、大電流器件，由於分辨率低導致測量值精度差

●   使用高差分探頭測量驅動波形
，導致波形噪聲大、震蕩嚴重

●   使用羅氏線圈測量SiC MOSFET的端電流
，由於帶寬嚴重不足導致測試結果與實際值偏差較大

泰克針對被測信號的特征在功率器件動態參數測試係統DPT1000A選擇使用了合適的測量儀器以提升測試結果的精度。示波器選用MSO5B係列

，帶寬最高可達2GHz、記錄長度高達500M並具備12位ADC
，可滿足高速開關對帶寬的要求且具備較高的采樣率、更低的噪聲和更高的垂直分辨率。柵極波形測量選用無源探頭
，帶寬可達1GHz、衰減倍數小並具備MMCX接口，可精準測量下管的驅動電壓
，並降低了接地線的影響。

端電壓測量選用高壓差分探頭，在滿足寬電壓測量範圍的同時具有更大的輸入阻抗，提供了安全的測試保障。端電流測試選用shunt電阻

，其帶寬達到1GHz以上，能夠滿足高速器件對帶寬的要求。

04：上管測試能力

shuangmaichongceshicaiyongdeshibanqiaodianganfuzaidianlu，youshihuixuyaoduishangqiaobiqijianjinxingceliang。henduoceshixitongshiyonggaoyachafentantouceshishangqiaobiqijianqudongxinhao
，cededeboxingwangwangcunzaihenyanzhongdezhendang，dangceshigaosuMOSFET、高速IGBT
、SiC MOSFET時shi情qing況kuang更geng加jia嚴yan重zhong。這zhe種zhong情qing況kuang由you於yu高gao壓ya差cha分fen探tan頭tou的de共gong模mo抑yi製zhi比bi在zai高gao頻pin下xia嚴yan重zhong降jiang低di所suo導dao致zhi的de
，此ci時shi測ce試shi係xi統tong實shi際ji上shang是shi不bu具ju備bei對dui上shang橋qiao臂bi器qi件jian的de測ce試shi能neng力li的de。

動態參數測試係統DPT1000A中，選用了泰克的IsoVu光隔離探頭進行上橋臂器件的測試。IsoVu光隔離探頭共模電壓高達±60kV
，差分信號最高可達±2000V，帶寬最高可達1GHz，同時具有優異的共模抑製比，在1GHz下仍可達-90dB。如此優異的特性確保了對上橋臂器件的測試能力。

05：主電路、驅動電路回路電感

在(zai)測(ce)試(shi)電(dian)路(lu)中(zhong)有(you)兩(liang)個(ge)關(guan)鍵(jian)回(hui)路(lu)，即(ji)主(zhu)電(dian)路(lu)回(hui)路(lu)和(he)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)回(hui)路(lu)，它(ta)們(men)對(dui)器(qi)件(jian)動(dong)態(tai)特(te)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)極(ji)大(da)
，也(ye)是(shi)評(ping)判(pan)測(ce)試(shi)電(dian)路(lu)性(xing)能(neng)好(hao)壞(huai)的(de)關(guan)鍵(jian)指(zhi)標(biao)。傳(chuan)統(tong)的(de)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)的(de)開(kai)關(guan)速(su)度(du)較(jiao)慢(man)
，對(dui)上(shang)述(shu)兩(liang)個(ge)回(hui)路(lu)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao)。但(dan)隨(sui)著(zhe)高(gao)速(su)MOSFET
、高速IGBT、SiC MOSFET的出現，原先功率器件動態參數測試係統回路電感大的問題就暴露出來了。

具ju體ti來lai講jiang

，當dang主zhu電dian路lu回hui路lu電dian感gan太tai大da
，會hui導dao致zhi器qi件jian的de關guan斷duan電dian壓ya降jiang分fen過guo高gao，當dang其qi超chao過guo器qi件jian耐nai壓ya值zhi時shi，就jiu有you可ke能neng導dao致zhi器qi件jian過guo壓ya損sun壞huai。當dang驅qu動dong電dian路lu回hui路lu電dian感gan過guo大da時shi，會hui導dao導dao致zhi驅qu動dong波bo形xing出chu現xian嚴yan重zhong震zhen蕩dang，同tong時shi驅qu動dong回hui路lu還hai容rong易yi受shou到dao器qi件jian在zai開kai關guan過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de高gaodi/dt的幹擾，進一步加劇震蕩，可能導致器件柵極過壓擊穿、器件誤導通導致橋臂直通。

動態參數測試係統DPT1000A針對這一問題進行了測試電路參數優化，使其能夠測量包括SiC MOSFET的高速器件。驅動電路貼近被測器件並采用PCB布線鏈接，盡可能減小了驅動電路回路電感。同時
，在母線電容選取、PCB布線
、電流采樣方式上進行了優化，進一步降低了主電路回路電感。

來源：功率器件顯微鏡

關於泰克科技

泰克公司總部位於美國俄勒岡州畢佛頓市，致力提供創新

、精確、操作簡便的測試、測量和監測解決方案
，解決各種問題
，釋放洞察力，推動創新能力。70多年來，泰克一直走在數字時代前沿。歡迎加入我們的創新之旅，敬請登錄：tek.com.cn

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息
，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

使用低功耗60GHz毫米波雷達傳感器滿足Euro NCAP兒童存在檢測要求

如何優化汽車HVAC設計，以在持續增長的HEV和EV市場保持優勢

人機共駕時代，我們需要什麼樣的座艙監測係統
？

電動汽車熱潮下的BMS技術，將走向何方
？

太陽能電池為傳感器與物聯網設備提供源源不絕的電力