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干货分享|功率器件动态参数测试系统选型避坑指南


  来源: 功率器件显微镜 时间:2023-02-08 编辑:仪器仪表WXF
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使用罗氏线圈测量SiC MOSFET的端电流,由于带宽严重不足导致测试结果与实际值偏差较大


泰克针对被测信号的特征在功率器件动态参数测试系统DPT1000A选择使用了合适的测量仪器以提升测试结果的精度。示波器选用MSO5B系列,带宽最高可达2GHz、记录长度高达500M并具备12位ADC,可满足高速开关对带宽的要求且具备较高的采样率、更低的噪声和更高的垂直分辨率。栅极波形测量选用无源探头,带宽可达1GHz、衰减倍数小并具备MMCX接口,可精准测量下管的驱动电压,并降低了接地线的影响。


端电压测量选用高压差分探头,在满足宽电压测量范围的同时具有更大的输入阻抗,提供了安全的测试保障。端电流测试选用shunt电阻,其带宽达到1GHz以上,能够满足高速器件对带宽的要求。


04、上管测试能力


双脉冲测试采用的是半桥电感负载电路,有时会需要对上桥臂器件进行测量。很多测试系统使用高压差分探头测试上桥臂器件驱动信号,测得的波形往往存在很严重的震荡,当测试高速MOSFET、高速IGBT、SiC MOSFET时情况更加严重。


这种情况由于高压差分探头的共模抑制比在高频下严重降低所导致的,此时测试系统实际上是不具备对上桥臂器件的测试能力的。

 

动态参数测试系统DPT1000A中,选用了泰克的IsoVu光隔离探头进行上桥臂器件的测试。IsoVu光隔离探头共模电压高达±60kV,差分信号最高可达±2000V,带宽最高可达1GHz,同时具有优异的共模抑制比,在1GHz下仍可达-90dB。如此优异的特性确保了对上桥臂器件的测试能力。


05、主电路、驱动电路回路电感


在测试电路中有两个关键回路,即主电路回路和驱动电路回路,它们对器件动态特性的影响极大,也是评判测试电路性能好坏的关键指标。传统的功率器件的开关速度较慢,对上述两个回路的寄生电感要求不高。但随着高速MOSFET、高速IGBT、SiC MOSFET的出现,原先功率器件动态参数测试系统回路电感大的问题就暴露出来了。


具体来讲,当主电路回路电感太大,会导致器件的关断电压降分过高,当其超过器件耐压值时,就有可能导致器件过压损坏。当驱动电路回路电感过大时,会导导致驱动波形出现严重震荡,同时驱动回路还容易受到器件在开关过程中产生的高di/dt的干扰,进一步加剧震荡,可能导致器件栅极过压击穿、器件误导通导致桥臂直通。

 

动态参数测试系统DPT1000A针对这一问题进行了测试电路参数优化,使其能够测量包括SiC MOSFET的高速器件。驱动电路贴近被测器件并采用PCB布线链接,尽可能减小了驱动电路回路电感。同时,在母线电容选取、PCB布线、电流采样方式上进行了优化,进一步降低了主电路回路电感。

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