脈沖測(cè)試一定要做探頭的延時(shí)校準(zhǔn)

雙脈沖試驗(yàn)的主要目的是獲得功率半導(dǎo)體的開關(guān)特性，可以說是伴隨著從R&D到應(yīng)用功率器件的整個(gè)生命周期?；陔p脈沖試驗(yàn)獲得的設(shè)備開關(guān)波形可以做很多事情，包括:通過分析驗(yàn)證開關(guān)過程的設(shè)計(jì)方案，提出改進(jìn)方向，提取開關(guān)特性參數(shù)，制作設(shè)備規(guī)格，計(jì)算開關(guān)損耗和反向恢復(fù)損耗，為電源熱設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)比不同廠家設(shè)備開關(guān)特性等。

測(cè)量延遲的影響

在測(cè)量過程中，被測(cè)信號(hào)會(huì)經(jīng)歷兩次延遲，不同信號(hào)經(jīng)歷的延遲差異會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。延遲是示波器模擬前端的延遲。簡(jiǎn)單地說，不同通道之間的延遲差異在ps級(jí)別，ns級(jí)別的ns級(jí)別。、us級(jí)功率設(shè)備的開關(guān)過程可以忽略不計(jì)。另一個(gè)是探頭的延遲。不同探頭的直接延遲差異在ns級(jí)。此時(shí)對(duì)開關(guān)速度快的設(shè)備影響明顯，尤其是近年來逐漸推廣使用的SiC和GaN設(shè)備。

以SiCMOSFET開關(guān)過程測(cè)量為例，說明了測(cè)量延遲的影響。

下圖中，藍(lán)色波形為延遲校準(zhǔn)前未獲得探頭的波形(校準(zhǔn)前的波形)，紅色波形為延遲校準(zhǔn)后獲得的波形(校準(zhǔn)后的波形)。

根據(jù)理論，在開通過程中，當(dāng)IDS開始上升時(shí)，會(huì)在電路寄生電感上產(chǎn)生壓力，從而降低VDS，IDS的上升和VDS的下降應(yīng)該在同一時(shí)間開始。在校準(zhǔn)前的波形中，當(dāng)IDS開始上升時(shí)，VDS保持不變，只有在5.5ns延遲后才開始下降。這種情況明顯不符合理論，可以推斷IDS信號(hào)在這個(gè)時(shí)候提前了VDS信號(hào)。校準(zhǔn)后，這個(gè)問題得到了解決

根據(jù)理論，在關(guān)閉過程中，VDS的峰值應(yīng)接近IDS過零。在校準(zhǔn)前波形中，VDS只有在IDS過零5.5ns后才能達(dá)到最高值。校準(zhǔn)后，這個(gè)問題也得到了解決。

同時(shí)，我們還整理了開關(guān)特性參數(shù)，包括：開啟延遲td(on)、開啟時(shí)間tr、打開能量Eon、關(guān)斷延遲td(off)、關(guān)閉時(shí)間tf、關(guān)閉能量Eoff。您可以看到開啟延遲td(on)和關(guān)斷延遲td(off)校準(zhǔn)前后有2ns左右差異，開啟時(shí)間tr和關(guān)閉時(shí)間tf校準(zhǔn)前后幾乎不變，打開能量Eon校準(zhǔn)前395.31uJ比校準(zhǔn)后147.53uJ大了1.67倍，關(guān)斷能量Eoff校準(zhǔn)前20.28uJ比校準(zhǔn)后70.54uJ小了71.3%。

可以看出，延遲對(duì)設(shè)備開關(guān)特性的分析和參數(shù)計(jì)算有非常明顯的影響。在測(cè)量之前，我們可以通過以下四種方法進(jìn)行延遲校準(zhǔn)。

方法一 : 同時(shí)測(cè)量示波器自帶方波信號(hào)

校準(zhǔn)不同電壓探頭之間的延時(shí)差別非常簡(jiǎn)單， 只需要同時(shí)測(cè)量同一電壓信號(hào)，然后再根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)即可。

我們可以利用示波器自帶的方波信號(hào)，一般在示波器側(cè)面板或前面板?？梢钥吹?，兩個(gè)探頭雖然都在測(cè)量示波器自帶方波，但在示波器屏幕上顯示的波形出現(xiàn)的延時(shí)，1 通道測(cè)量通路超前 2 通道測(cè)量通路 5.6ns。那么我們就可以在示波 器的通道設(shè)置菜單中設(shè)置 1 通道延時(shí)為 -5.6ns， 或設(shè)置 2 通道延時(shí)為 +5.6ns 完成校準(zhǔn)。

方法二 : 示波器自帶功能校正

對(duì)于固定型號(hào)的電壓或者電流探頭，其延時(shí)是基本固定的，只要知道探頭型號(hào)就能夠直接進(jìn)行延時(shí)校準(zhǔn)?，F(xiàn)在示波器的功能越來越強(qiáng)大，通過探頭的接口可以識(shí)別出探頭的型號(hào)，這樣示波器就可以直接自動(dòng)設(shè)備延時(shí)校準(zhǔn)值。

方法三 : 延時(shí)校準(zhǔn)夾具

仿照方法一中同時(shí)測(cè)量同一信號(hào)來校準(zhǔn)不同電壓探頭延時(shí)差別的思路，測(cè)量同時(shí)變化的電壓和電流信號(hào)，就能夠校準(zhǔn)電壓探頭和電流探頭之間的延時(shí)差別。很多示波器廠商基于此思路已經(jīng)推出了電壓、電流探頭延時(shí)校準(zhǔn)夾具，方便工程師直接使用，而不用再自己做校準(zhǔn)源。例如泰克的相差校正脈沖發(fā)生器信號(hào)源 TEK-DPG 和功率測(cè)量偏移校正夾具 067-1686-03。

方法四 : 利用器件開關(guān)特征

如果受限于手頭設(shè)備，我們還可以通過上邊提到的器件開關(guān)過程的特征來進(jìn)行校準(zhǔn)。按照理論，在開通過程中 IDS 的上升與 VDS 的下降應(yīng) 該幾乎在同一時(shí)刻開始的。那么我們可以進(jìn)行不同測(cè)試條件下的雙脈沖測(cè)試，讀出每次開通過程中 IDS 與 VDS 之間的延時(shí)，然后去平均值后進(jìn)行校準(zhǔn)即可。

以上就是關(guān)于脈沖測(cè)試一定要做探頭的延時(shí)校準(zhǔn)，如您使用中還有其他問題，歡迎登錄西安普科電子科技。

審核編輯：湯梓紅