使用羅氏線圈測量SiC MOSFET的端電流,由于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系統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系列,帶寬最高可達2GHz、記錄長度高達500M并具備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、衰減倍數小并具備MMCX接口,可精準測量下管的驅動電壓,并降低了接地線的影響。
端電壓測量選用高壓差分探頭,在滿足寬電壓測量范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
雙脈沖測試采用的是半橋電感負載電路,有時會需要對上橋臂器件進行測量。很多測試系統使用高壓差分探頭測試上橋臂器件驅動信號,測得的波形往往存在很嚴重的震蕩,當測試高速MOSFET、高速IGBT、SiC MOSFET時情況更加嚴重。
這種情況由于高壓差分探頭的共模抑制比在高頻下嚴重降低所導致的,此時測試系統實際上是不具備對上橋臂器件的測試能力的。
動態參數測試系統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制比,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
在測試電路中有兩個關鍵回路,即主電路回路和驅動電路回路,它們對器件動態特性的影響極大,也是評判測試電路性能好壞的關鍵指標。傳統的功率器件的開關速度較慢,對上述兩個回路的寄生電感要求不高。但隨著高速MOSFET、高速IGBT、SiC MOSFET的出現,原先功率器件動態參數測試系統回路電感大的問題就暴露出來了。
具體來講,當主電路回路電感太大,會導致器件的關斷電壓降分過高,當其超過器件耐壓值時,就有可能導致器件過壓損壞。當驅動電路回路電感過大時,會導導致驅動波形出現嚴重震蕩,同時驅動回路還容易受到器件在開關過程中產生的高di/dt的干擾,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。
動態參數測試系統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并采用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。