雙脈沖測試主要實現(xiàn)的是功率半導(dǎo)體的動態(tài)特性測試,動態(tài)特性主要包括開關(guān)特性、反向恢復(fù)、結(jié)電容、柵電荷等幾部分,其具體包括的測試項目如表1所示。
表1 雙脈沖測試項目內(nèi)容
雙脈沖測試所需硬件組成
如圖8所示是雙脈沖測試平臺結(jié)構(gòu)圖,包括測試板、直流電源、輔助電源、信號發(fā)生器、示波器、電壓探頭、電流探頭等硬件組成。
圖8 雙脈沖測試平臺結(jié)構(gòu)圖
測試板:包括主功率電路、驅(qū)動電路、去耦電容、母線電容、對外接口,一般由測試人員自行設(shè)計,確保實現(xiàn)所需測試無誤,測試板需要根據(jù)被測產(chǎn)品不同而進行調(diào)整。
直流電源:在雙脈沖測試中,為母線電容充電,起到提供母線電壓的作用,對其基本要求是其輸出電壓能夠滿足測試要求,特別需要考慮電壓等級,輸出電流能力等。
輔助電源:輔助電源一般用于為驅(qū)動電路供電,一般以臺式直流源為主。
信號發(fā)生器:在雙脈沖測試過程中需向驅(qū)動電路發(fā)生雙脈沖信號指令,可以由測試者使用MCU開發(fā)板完成,或者選擇單獨的信號發(fā)生器產(chǎn)品亦可。
示波器:雙脈沖測試中最重要的設(shè)備就是示波器,示波器的選擇要充分考慮被測設(shè)備的上升時間、頻率響應(yīng)時間,因此對示波器的帶寬有一定要求。隨著目前功率器件開關(guān)頻率的上升,示波器的帶寬一般要求不小于500MHz。其次為準確測量雙脈沖過程中的電壓、電流數(shù)據(jù),對示波器本身的測量精度、底噪要求會比較高,最好采用高位數(shù)ADC的示波器產(chǎn)品。
ZUS系列是致遠儀器推出的采用12bit高速ADC,實現(xiàn)最高1GHz測量帶寬,并配備了電源分析、智能硬件時序分析、汽車總線分析、以太網(wǎng)眼圖、X-Key等功能的高精度示波器,非常使用用于雙脈沖測試。
圖9 ZUS系列高精度示波器
電壓探頭:由于功率器件在開關(guān)瞬間往往會有較高的電壓,因此電壓采集一般采用高壓差分探頭,在雙脈沖測試中需要選擇帶寬足夠高、共模抑制比足夠大的差分探頭,更好的選擇是使用光隔離探頭。
致遠儀器推出的ZOP5035系列光隔離探頭,具有超高共模抑制比,最大差分電壓測量可達2500V,具備500MHz帶寬,非常適合用于雙脈沖測試。
圖10 ZOP5035光隔離探頭
電流探頭:雙脈沖測試中需要測試電流信號,需要匹配電流探頭,與差分探頭一樣需要考慮電流探頭的帶寬、量程范圍。
致遠儀器推出的ZCP系列電流探頭,具有量程寬,帶寬高,兼容性好等特點。
圖11 ZCP系列電流探頭
時間偏移校準夾具:因為示波器采用了差分探頭和電流探頭,而且雙脈沖測試中電壓、電流頻率較高,探頭在測試高頻信號時會產(chǎn)生一定的延遲。在測試中需要校準探頭延時,以消除延時影響。因此需要配套時間偏移夾具進行校準。
致遠儀器提供的ZDF1000校準夾具支持LARGE LOOP/SMALL LOOP工作模式,可以輸出12KHz方波信號用于探頭校準。
圖12 ZDF1000校準夾具
隨著行業(yè)測試需求的提升,致遠儀器將立足行業(yè)需求,不斷推出新的測試方案,為行業(yè)發(fā)展提供助力。