【導讀】在對橋式結構中的高邊（HS）MOSFET進行測試時
，通常使用高壓差分探頭或差分探頭（*4）來觀測波形
，但所用探頭的共模抑製比（CMRR）在高頻區域可能會降低，波形波動可能會增加。尤其是在測量柵-源電壓VGS時，涉及到測量幾伏級的浪湧

，因此需要區分觀測到的波形是原始波形還是CMRR不足引起的波動波形。

關鍵要點

・在對橋式結構中的HS MOSFET進行測試時，所用探頭的共模抑製比（CMRR）在高頻區域可能會降低，波形波動可能會增加。

・尤其是在測量VGS時，涉及到測量數伏級的浪湧，因此需要區分觀測到的波形是原始波形還是CMRR不足引起的波動波形。

・光隔離差分探頭的CMRR頻率特性非常好，可觀測到原始波形。

SiC MOSFET柵-源電壓測量：在橋式結構中的注意事項探頭的CMRR

在對橋式結構中的高邊（HS）MOSFET進行測試時，通常使用高壓差分探頭或差分探頭（*4）來觀測波形
，但所用探頭的共模抑製比（CMRR）在高頻區域可能會降低
，波形波動可能會增加。尤其是在測量柵-源電壓VGS時，涉及到測量幾伏級的浪湧
，因此需要區分觀測到的波形是原始波形還是CMRR不足引起的波動波形。

圖1為在橋式結構中HS開關時和LS開關時的波形比較。所用的差分電壓探頭是日本橫河（YOKOGAWA）公司生產的701297（150MHz
，1400V）。通過對比波形可以看出，LS開關時的換流側（HS）VGS波動較大。這是由於當換流側以20～50V/ns的高速dV/dt變化時
，探頭的CMRR降低而引起的。

圖1. HS開關時和LS開關時的VGS波形比較

圖2是旨在確認這個原理而對差分電壓探頭的CMRR性能進行測試的結果。該測試是將電壓探頭頭部的正極和負極分別連接到HS和LS的Driver Source引腳進行測試的。這種測試方法在泰克（Tektronix）的應用指南“ABCs of Probes”(*5)中有詳細介紹，請參考。

圖2. 隔離型電壓探頭的CMRR性能

在圖2中
，導通時和關斷時的波形中，在Driver Source引腳的電位處，HS和LS均在開關時出現電壓波動。然而
，在開關動作結束後
，LS恢複到了開關前的狀態，而HS則殘留了一定電位。這就是造成CMRR誤差的原因。這種殘餘電位會隨著時間的流逝（數微秒）而消失。在本次測試中，Driver Source引腳的電位在VDS上升時向負側變化，在VDS下(xia)降(jiang)時(shi)向(xiang)正(zheng)側(ce)變(bian)化(hua)

，不(bu)過(guo)受(shou)差(cha)分(fen)探(tan)頭(tou)特(te)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)，有(you)時(shi)也(ye)會(hui)向(xiang)相(xiang)反(fan)的(de)方(fang)向(xiang)變(bian)化(hua)。最(zui)近(jin)，測(ce)量(liang)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)商(shang)推(tui)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)光(guang)隔(ge)離(li)差(cha)分(fen)探(tan)頭(tou)

，它(ta)不(bu)受(shou)CMRR的影響，作為可以準確測量波形的有效解決方案而備受關注。

下麵介紹一下光隔離差分探頭與普通高壓差分探頭之間的性能差異。光隔離差分探頭是采用泰克（Tektronix）IsoVu®技術的
、由泰克生產的產品（TIVH08
、MMCX50X）。

用於測試的電路板（P02SCT3040KR-EVK-001）上，有用來安裝MMXC連接器的圖案，該連接器可以連接光隔離探頭。如圖3所suo示shi，在zai測ce試shi時shi
，同tong時shi連lian接jie了le光guang隔ge離li探tan頭tou和he普pu通tong的de高gao壓ya差cha分fen探tan頭tou。正zheng如ru此ci前qian介jie紹shao過guo的de，為wei了le盡jin可ke能neng地di消xiao除chu測ce量liang位wei置zhi和he差cha分fen電dian壓ya探tan頭tou的de安an裝zhuang位wei置zhi對dui波bo形xing造zao成cheng的de影ying響xiang，電dian壓ya探tan頭tou的de測ce量liang位wei置zhi是shi在zaiSiC MOSFET正下方焊接了一根短的延長線

，並連接了一個100Ω的阻尼電阻。圖4為兩種探頭的柵-源電壓VGS波形。

圖3. 光隔離差分探頭（下）與普通的高壓差分探頭（上）

圖4. 使用光隔離差分探頭和普通的高壓差分探頭

觀測到的HS開關時的VGS波形和CMRR性能比較

由於HS正在執行開關動作，因此HS的柵-源電壓VGS由於普通高壓差分探頭的CMRR降低而導致在導通後超過18V驅動電壓，並在關斷後降至0V以下（綠線）。而光隔離探頭在18V和0V處沒有顯示出可能受CMRR影響的波動，由此可以認為采用光隔離探頭能夠觀測到準確的開關工作波形。

從圖5所示的CMRR頻率特性比較中也可以看出這些結果(*4
，*6) 。從圖中可以看出，與高壓差分探頭相比，光隔離探頭的CMRR頻率特性要好得多
，就連數十MHz的共模噪聲都可以消除幹淨。

圖5. 光隔離差分探頭與普通高壓差分探頭之間的CMRR特性比較

IsoVu®是泰克（Tektronix）公司的注冊商標。

*4. 參考資料：“逆變電路的評估方法”應用指南（V1.3）岩崎通信機株式會社，2018年12月

*5. 參考資料：“ABCs of Probes” Application Note (No. EA 60W-6053-14）Tektronix, 2016年1月

*6. 參考資料：“Complete ISOLATION Extreme COMMON MODE REJECTION” White Paper（0/16 51W-60485-1）Tektronix, 2016

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