获得可重复、可靠的双脉冲测试结果
时间：2024-06-17 18:07:11
经由过程思量丈量迷信和手艺来丈量 DPT 配置中的开关波形、V GS、V DS和 I D，您可以对效果的可重复性和可靠性发生踊跃影响。在接头详细丈量以前，让我们先阐发一下基础的 DPT 配置（图 1）。
图 1：基础双脉冲测试配置
咱们在 4 月文章中的图表中添加了更多细节，以夸大几个首要注重事项。所有丈量仪器均以空中为参考。应用传统探头时，示波器输出为单端，接地引线基本上处于空中电位。关于许多电源，+ 和 - 端子从空中“浮动”到指定的限值（即，空中和输入端子之间的最大电压为 500V）。这类与空中的断绝能够建模为这些仪器的断绝阻抗 (Z i )。异样，许多波形/函数发生器与空中断绝，平日为 ± 42V。为何这很首要？
共模效应
现实情况下，咱们假定 DPT 配置中的接地电位沟通，而且接地中没有电流固定。实践情形是，接地接触点之间存在电位差，这被称为共模电压（图 1 中的 V cm）。共模电压会感应共模“偏差”电流，从而影响咱们的丈量仪器（即示波器）。即使是断绝仪器（比方低压电源）也会经由过程 Z i供应共模电流前往门路，尤其是当咱们思量配置中的更高频次能量切换时。是以，需要在 DPT 配置中解决共模电流题目。
典范的 DPT 配置应用低压电源为直流链路电容器充电，以供应实现 DPT 单个实例所需的能量。为了排除潜伏的共模电流，在施行 DPT 测试以前，应应用开关（图 1）将电源与 DPT 配置断开。该手艺解决了电源共模耦合的题目。异样，波形发生器通常在栅极驱动器中断绝，从而消除了任何共模耦合的可能性。
示波器则是一个分歧的挑衅。它是丈量 DPT 波形的仪器。假如没有差分或断绝探头，传统示波器探头从丈量点到前往门路将很长，这使其轻易遭到共模噪声的影响。假如没有断绝/差分探头，举行 V GS、 V DS和 I D丈量也存在挑衅。
起首，大多数 DPT 配置测试高压侧设置装备摆设（即图 1 中的 DUT），以防止在测试低压侧设置装备摆设时涌现较大的共模电压。另外，假如应用分流器举行 I D丈量，能够将电压探头丈量分流器，要领是将接地引线搁置在用于 V GS和 V DS丈量的接地引线连贯的统一节点。这将 DUT“源”端子确立为配置中的接地参考点，从而能够在没有断绝或差分探头的情况下举行这三个丈量。而后，窍门是反转分流器上丈量的电压的极性以肯定 I D。
咱们依然面对共模电流流过示波器探头的题目，无论是在中央导体仍是屏障层中。为了尽可能缩小这类偏差，探头被绕在铁磁芯或共模扼流圈上（图 2）。因为探头中央导体和屏障层中的共模电流流向沟通偏向，是以磁芯中的相干磁通量会叠加在一起。这实际上会为共模电流发生更大的反磁场。而关于差分（所需）模式电流，磁芯中的磁通量会对消，从而排除反磁场，是以同意差分旌旗灯号经由过程探头传输到示波器。
对 DPT 配置有了一些基础的懂得后，让我们来看看一些详细的丈量。
VDS 丈量
丈量 V DS的一个首要挑衅是需要在“ON”和“OFF”状态下丈量较大的静态局限。在“ON”状态下，DUT 处于导通状况，漏极到源极的电压降很小（1V - ~10V）。举行正确丈量相当首要，由于 R DS (on)是经由过程将 V DS测量值除以响应的 I D测量值计较得出的。在“OFF”状态下，DUT 阻断为测试抉择的事情电压 (> 1000V)。因为测量值之间存在 2-3 个数量级的差别，是以需要比示波器供应的大得多的静态局限。
图 3：简化的 V DS钳位电路和图形
为了丈量 DUT 封闭时的 V DS，咱们依据所选的事情电压应用适量的低压探头，这将衰减示波器范围内的旌旗灯号。为了丈量 DUT 关上时的 V DS，咱们但愿应用规范的 10:1 探头来取得尽量正确的丈量效果。咱们应用钳位电路来完成这一点。钳位电路的目标是限定 DUT 封闭时施加到示波器的电压，如许就不会毁坏示波器。然则当 DUT 关上时，同意旌旗灯号经由过程，丈量低 V DS电压。简化的原理图和图表说了然钳位电路的性能（图 3）。
当 V IN小于 V CLAMP – VTH时，V IN和 V OUT之间存在线性 1:1 瓜葛。当 V IN达到 V CLAMP – VTH时，FET 封闭并有效地将 V OUT钳位到略低于 V CLAMP电压，而不论 V IN的值是多少。您需求做的便是抉择一个高于预期 V DS(on)值且低于示波器最大输出电压的钳位电压。结果是当 DUT 开启时正确丈量 V DS(on) ，当 V IN大于 V CLAMP时钳位电压。
内径丈量
普通而言，关于 DPT 配置，电流丈量比电压丈量更艰苦。首要限定要素之一是带宽。正如咱们 4 月份的文章中提到的，DPT 旌旗灯号的频次内容急剧增添，需求越来越高的带宽丈量。大多数电流传感器带宽平日低于更快 DPT 丈量所需的带宽。罗氏线圈是颇具吸引力的电流传感器，由于它们价钱廉价、相对于轻易配置，并应用导体中变迁的磁场来丈量电流。然则，它们确凿需要将传感器环路连接到要丈量的导体四周。这在某些配置中是不可行的。另外，它们的带宽无限（约 30 MHz），也不克不及丈量直流电流。几百 MHz 的带宽关于丈量更快功率半导体的电流异常首要。
电流分流器是丈量电流的另外一种方法。电流流过“已知”的周详分流电阻，发生可测量的电压，随后用于计较电流。电流分流器需求断开电流门路能力将其拔出目的电路。拥有低阻抗很首要，以最大限度地缩小分流器对电路的影响。一些市售分流器的带宽指定为 100 MHz。咱们表征了几个分流器（沟通型号和规格）的 S21 通报函数，以检察它们的带宽是不是同等（图 4）。
这些分流器的 3dB 带宽局限为 ~ 25 MHz 至 ~ 280 MHz，功能差别跨越一个数量级！这类差别显著影响了 DPT 丈量中捕捉的波形（图 5）。与 280 MHz 分流器相比，您会注意到 25 MHz 分流器的 ID 过冲更多，从而歪曲了终究用于积分 e(ON) 的功率波形。这类失真是分流器而不是功率器件的产品。是以，25 MHz 分流器最终会致使从失真波形中提取更大且不精确的 e(ON)。
旌旗灯号偏移
假如不说起旌旗灯号误差，咱们就无奈接头静态测试的丈量挑衅。因为 DPT 波形拥有高频和尖利的边缘转换，是以必需认识到从每一个示波器探头到每一个丈量点都有分歧的旌旗灯号门路。这些分歧的门路会影响每一个旌旗灯号的传布，从而致使旌旗灯号误差（图 6）。依据哪一个旌旗灯号（VDS 或 ID）耽误，e(ON) 和 e(OFF) 计较可能会低估或高估由此发生的开关消耗。
图 7a：E(off) 波形赔偿提取
图 7b取得可重复靠得住的双脉冲测试效果挑衅
图 7b：E(off) 波形赔偿的提取
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