在使用參考地電平CVR時(shí)，接地問題變得更加關(guān)鍵。如圖3所示，在結(jié)合使用參考地電平探頭與CVR時(shí)，有可能通過示波器屏蔽路徑繞過CVR。這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)器件電流流過示波器，可能會(huì)損壞電壓探頭或示波器，也會(huì)帶來重大的人身安全隱患。一般來說，推薦使用差分探頭進(jìn)行器件漏極到源極測(cè)量。
圖3. 在兩只參考地電平的探頭連接到不同電壓的參考平面時(shí)，器件電流會(huì)旁路CVR，流經(jīng)地線和示波器。這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤，并可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。
在使用參考地電平CVR時(shí)，接地問題變得更加關(guān)鍵。如圖3所示，在結(jié)合使用參考地電平探頭與CVR時(shí)，有可能通過示波器屏蔽路徑繞過CVR。這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)器件電流流過示波器，可能會(huì)損壞電壓探頭或示波器，也會(huì)帶來重大的人身安全隱患。一般來說，推薦使用差分探頭進(jìn)行器件漏極到源極測(cè)量。
電流測(cè)量
在功率電子系統(tǒng)中， 電流查看電阻器(CVR) 和Rogowski線圈（圖4 a 和b）是兩種常用的電流測(cè)量方法。Rogowski線圈是一種流行的選擇，因?yàn)樗梢院啽愕靥砑拥诫娐分?，是一種非侵入式測(cè)量，但這類探頭通常會(huì)有明顯的帶寬限制，不適合用于SiC。另一方面，CVRs擁有極高的帶寬，可以進(jìn)行準(zhǔn)確的電流測(cè)量。遺憾的是，串聯(lián)晶體管時(shí)需要添加額外的器件要求謹(jǐn)慎規(guī)劃PCB布線，因?yàn)樘砑覥VR 一般會(huì)提高電路中的寄生電感。
圖4 比較了Rogowski線圈和CVR測(cè)量的典型SiC硬開關(guān)事件。Rogowski線圈的帶寬明顯低得多，導(dǎo)致人為抑制試驗(yàn)波形中存在的振鈴。更重要的是，它會(huì)人為抑制初始過沖，對(duì)測(cè)量的di/dt發(fā)出預(yù)警。
圖4. CVR 與Rogowski 電流探頭，CAB016M12FM3
(TJ = 25℃ , RG = 6.8, Vos= 600 V,Is = 100A)。
圖5. CVR 與Rogowski 電流探頭, CAB011M12FM3
(TJ= 150℃ , RG = 1W), VDS= 600 V, IS = 100A)。
圖5 在更加激進(jìn)的開關(guān)條件下比較了不同的探頭，比較中突出了兩個(gè)關(guān)心的點(diǎn)。第一，在關(guān)閉時(shí)，Rogowski線圈不能充分捕獲電流波形的形狀，漏掉了輕微的膝部，會(huì)降低表面上的開關(guān)損耗。此外，打開時(shí)預(yù)測(cè)的di/dt下降還會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)的開關(guān)損耗降慢。Rogowski線圈帶寬下降的累積效應(yīng)，是估算的開關(guān)損耗降低。
圖6. 使用不同探頭(CAB011M12FM3, TJ = 150℃ , RG= 1W) 估算開關(guān)損耗(Eoff + Eon)。
圖6 直接比較了Wolfspeed WolfPACK? CAB011Ml2FM3在漏極電流中估算的開關(guān)損耗。如上所述，Rogowski線圈在預(yù)測(cè)時(shí)一直低估了電路的開關(guān)損耗，給人感覺電路損耗過于樂觀。由于不一致與探頭帶寬限制有關(guān)，所以它取決于晶體管的邊沿速率，在更激進(jìn)的柵極電阻時(shí)會(huì)進(jìn)一步提高。對(duì)低速開關(guān)技術(shù)( 如IGBTs)，計(jì)量差異可以忽略不計(jì)。
校正探頭時(shí)延
使用的探頭除了要有充足的帶寬和噪聲抑制功能外，還必須進(jìn)行時(shí)延校正，保證電壓信號(hào)和電流信號(hào)的時(shí)延匹配。電壓探頭和電流探頭時(shí)延不匹配哪怕只有1-2ns，就會(huì)導(dǎo)致30%及以上的Eon和Eoff測(cè)量誤差。正確地進(jìn)行時(shí)延校正對(duì)SiC 系統(tǒng)中固有的快速開關(guān)瞬態(tài)信號(hào)至關(guān)重要。
在時(shí)延校正前，必要時(shí)要自動(dòng)清零和校準(zhǔn)探頭，消除任何偏置或定標(biāo)誤差。通過使用對(duì)稱連接把兩只探頭連接到一臺(tái)函數(shù)發(fā)生器上，可以校正電壓探頭VDS和VGS的時(shí)延。使用函數(shù)發(fā)生器生成的方波，檢查信號(hào)的振鈴和下降沿是否對(duì)齊?？梢允褂脠D7所示的電路板，簡便地連接函數(shù)發(fā)生器和任何電壓探頭。函數(shù)發(fā)生器信號(hào)連接到電路板中心，電路板邊緣周圍為示波器探頭連接提供了各種選項(xiàng)，可以適應(yīng)各種探頭接口。
圖7. 功率測(cè)量時(shí)延校正和校準(zhǔn)夾具(067-1686-00)7，可以補(bǔ)償電壓探頭和電流探頭之間的定時(shí)差。
