【導讀】在(zai)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)器(qi)設(she)計(ji)中(zhong)，為(wei)確(que)保(bao)電(dian)源(yuan)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)性(xing)能(neng)評(ping)估(gu)準(zhun)確(que)性(xing)，選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)器(qi)件(jian)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)下(xia)
，功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)供(gong)應(ying)商(shang)提(ti)供(gong)的(de)數(shu)據(ju)表(biao)應(ying)包(bao)含(han)一(yi)致(zhi)且(qie)可(ke)比(bi)較(jiao)的(de)動(dong)態(tai)參(can)數(shu)。然(ran)而(er)
，在(zai)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)中(zhong)
，尤(you)其(qi)是(shi)針(zhen)對(dui)表(biao)征(zheng)寬(kuan)帶(dai)gap（WBG）功率晶體管的動態開關特性測試，實現使寄生蟲保持較小且從係統之間保持一致的挑戰。本文聚焦於設計一套標準化的雙脈衝測試（DPT）xitong，zhizaishixianbutongceshixitongjiandongtaitexingjieguodekeguanlianxing。wenzhongxiangxichanshulezaishejicileixitongshixukaolvdeguanjianyinsu
，baokuoruhezuixiaohuajishengcanshuyingxiangjiquebaoxitongjianceshitiaojiandeyizhixing。

在(zai)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)器(qi)設(she)計(ji)中(zhong)，為(wei)確(que)保(bao)電(dian)源(yuan)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)性(xing)能(neng)評(ping)估(gu)準(zhun)確(que)性(xing)，選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)器(qi)件(jian)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)下(xia)，功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)供(gong)應(ying)商(shang)提(ti)供(gong)的(de)數(shu)據(ju)表(biao)應(ying)包(bao)含(han)一(yi)致(zhi)且(qie)可(ke)比(bi)較(jiao)的(de)動(dong)態(tai)參(can)數(shu)。然(ran)而(er)，在(zai)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)中(zhong)，尤(you)其(qi)是(shi)針(zhen)對(dui)表(biao)征(zheng)寬(kuan)帶(dai)gap（WBG）功率晶體管的動態開關特性測試，實現使寄生蟲保持較小且從係統之間保持一致的挑戰。本文聚焦於設計一套標準化的雙脈衝測試（DPT）xitong，zhizaishixianbutongceshixitongjiandongtaitexingjieguodekeguanlianxing。wenzhongxiangxichanshulezaishejicileixitongshixukaolvdeguanjianyinsu
，baokuoruhezuixiaohuajishengcanshuyingxiangjiquebaoxitongjianceshitiaojiandeyizhixing。

原則上，DPT設置很簡單，如圖1所示。測試工程師通常通過用二極管替換“高側”晶體管來簡化係統。但是
，在仔細觀察並考慮不斷提高WBG設備的開關速度之後
，係統中需要考慮許多重要的外部寄生組件（圖2）。

DPT設置的簡化圖。

圖1：DPT設置的簡化圖。

許多外部寄生蟲，尤其是三個主要回路 - 電源回路，柵極環和直流鏈路循環 - zhuyaoshiyinweitamenyinruleboxing。womenzaiyiqiandewenzhangzhongduicijinxinglexiangxidetaolun。danshi
，jishengchongyejidadiyingxiangletiqudekaiguancanshu。waibuyingxiang
，lirudianyuanxunhuanhezhajixunhuanLSS共有的電感，外部柵極電阻RG，外柵極電感LG和負載電感寄生蟲會影響功率半導體的開關速度。此外，測得的開關能量受當前分流器的載荷電感和寄生電感（LSHUNT）的寄生能力（CIND）的影響。

圖2：具有一些重要的外部寄生蟲的DPT設置

zhengruwomenshangyipianwenzhangsuotaolundenayang，fenliudaikuanduikaiguannengliangyouzhongdayingxiang。jishengyuanjianzaizhuanqidongguochengzhongdaozhijiaogaodeceliangdianliufeng，bingfangdacedededianliuxinhaodesuoyougaopinchengfen。biaozhengyongyuceliangdefenliuyouzhuyudijiangdiLshunt的影響
，以便在適當補償時不必考慮它以進行可比性。

功率半導體數據表顯示了有關用於提取開關參數的DPT係統的幾乎沒有信息。除了測試參數（例如VDS，ID，VGS）外，通常還指定RG和LIND。所有這些參數都可以在係統中輕鬆控製和更改。

一些數據表還顯示了負載電感器和總功率環電感的寄生電容（CIND）。 CINDshiyigezhongyaodecanshu
，yinweitayugaoceshebeibingxingyinruleewaidedianrong。zaishangjiaoqijian，zhezhongewaidedianronghuidaozhibishebeideshijifanhuifudianliugenggaodeceliangfengzhidianliu
，congerzengjialezhuanpanqijiandekaiguannengliang。dengjubujubenshenhaikeyiyinrujuyouxiangsixiaoguoqiecongweizhidingdejishengdianrong。keyizaitu3中看到此效果
，顯示了VD和ID的轉式波形。具有較高電感器的測量值較高，較長且稍長於電流峰和延遲的降落邊緣。這導致開關能量的增加為4.5％。因此
，保持CIND並引入布局寄生能力很重要。

兩種電感器之間的轉式波形比較有不同的cind

圖3：兩個有不同CIND的電感器之間的轉式波形比較

總功率循環電感很重要，因為它在i d的轉盤邊緣在i d的轉盤邊緣中產生了下垂
，vds，vds
，drop = lpowerloop·did/dt [1]

對於具有陡峭電流坡度的快速開關設備，這種電壓下垂變得很重要

，必須考慮進行上升時間計算。將功率循環電感分為其組件LS和LDS很重要，因為它們以不同的方式影響係統和測量結果。 LSSzaizhajihuanzhongchanshengfufankuishihuijiangdikaiguansudu。zhejianmanlezhuanjiaoheguanbiguodudeshuchudianliuxielv。jiaomandedianliuxielvyehuijianxiaolingsheng。xiangbizhixia，shisuoyouxinhao（VD，ID，VGS）上響起的主要來源，但實際上對開關速度沒有影響。重要的是要了解LSS和LD，因為它們的影響具有相反的影響。

在我們的上一篇文章中
，我們還討論了示波器輸入時間偏斜的影響以及如何地減少它。信號偏斜對於依賴兩個不同信號（例如開關能量和延遲時間）的參數很重要。考慮這些參數的探針位置很重要。可以將探針放置在接近測試的設備（DUT）的de附fu近jin或huo遠yuan處chu，因yin此ci將jiang痕hen量liang長chang度du更geng改gai為wei探tan針zhen。由you於yu信xin號hao傳chuan播bo延yan遲chi，這zhe會hui導dao致zhi係xi統tong中zhong的de額e外wai偏pian斜xie。一yi個ge簡jian單dan的de測ce試shi表biao明ming，將jiang其qi位wei置zhi更geng改gai為wei幾ji厘li米mi，導dao致zhi延yan遲chi時shi間jian的de變bian化hua增zeng加jia了le0.5 ns（圖4）。對於延遲時間> 50 ns的較慢的開關設備
，這可能並不重要。但是

，新的，更快的設備顯示延遲時間為5 ns或以下，轉化為10％或更高的誤差。

覆蓋具有不同位置的v_gs探針（藍色）的覆蓋波形。

圖4：覆蓋的轉式波形具有不同位置的V_GS探針（藍色）。

設計DPT係統可比結果
目前
，半導體製造商使用自製DPT係統來獲取開關參數。但是，許多製造商無法將係統的結果與係統相關聯。有兩種方法可以在多個係統測試WBG功率晶體管之間獲得可比較的結果。對於種方法，製造商對其DPT係統的寄生蟲進行了特征，並將其納入指定特征的測試條件。但是，很難知道並共享有關所有寄生蟲（布局
，電感器等）dexinxi。zhebingburongyi，shenzhikenengyigaojingduceliangqizhongyixiejishengchong。jishisuoyoutiaojiandoujuyouhengaodejingdubingchenshu，rengranhennanlianghuazhexiejishengchongduijieguodequeqieyingxiang。

表1顯示了一個簡化的示例，說明了比較在兩個不同DPT係xi統tong上shang獲huo得de的de測ce量liang結jie果guo的de難nan度du。該gai示shi例li僅jin顯xian示shi一yi些xie測ce試shi條tiao件jian。一yi個ge逼bi真zhen的de表biao顯xian示shi所suo有you必bi要yao的de測ce試shi條tiao件jian將jiang列lie出chu更geng多duo參can數shu。在zai相xiang同tong的de測ce試shi電dian壓ya，電dian流liu和he相xiang同tong的de柵zha極ji電dian阻zu值zhi以yi相xiang同tong的de測ce試shi電dian壓ya下xia測ce量liang兩liang個ge設she備bei，但dan在zai不bu同tong的deDPT係統上測量。與設備B相比，設備A清楚地顯示了轉交和更高的開關能量。但是，如前所述
，開關速度和能量的主要影響之一是LSS。與設備B的測試係統相比，用於表征設備A的測試係統具有更高的LSS。沒有模擬和詳細的分析，很難比較設備並知道哪種設備更快，並且在目標應用程序中消耗了更少的開關能量。

表1：簡化的示例，顯示了在不同測試係統上獲得的可比數據的難度

由於難以測量所有寄生蟲，並將它們的影響與獲得的測量結果進行比較，因此我們必須研究另一種實現目標的方法。

獲得可比結果的第二種方法是保持DPT寄生蟲恒定，因此需要標準DPT係統。通過設計良好且易於使用的DPT係(xi)統(tong)將(jiang)潛(qian)在(zai)的(de)人(ren)為(wei)錯(cuo)誤(wu)降(jiang)至(zhi)，所(suo)有(you)寄(ji)生(sheng)蟲(chong)和(he)其(qi)他(ta)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)仍(reng)然(ran)相(xiang)對(dui)穩(wen)定(ding)。使(shi)用(yong)這(zhe)樣(yang)的(de)標(biao)準(zhun)係(xi)統(tong)獲(huo)得(de)多(duo)個(ge)設(she)備(bei)的(de)設(she)備(bei)參(can)數(shu)清(qing)楚(chu)
，可(ke)以(yi)使(shi)供(gong)應(ying)商(shang)之(zhi)間(jian)的(de)設(she)備(bei)更(geng)加(jia)容(rong)易(yi)。

必須解決幾個問題以保持寄生蟲的穩定
，同時提供一個可靠且靈活的係統。在考慮DUT接口和柵極驅動程序連接時，將它們焊接在PCB上是可靠的方法。但是，工程師失去了靈活性。如果工程師想更改DUT或門電阻，則有必要將舊部分和焊料固定在新部分中。經過幾次設備更改後
，PCB可能會損壞
，並且獲得的測量結果不再可比。具有緊密插座類型連接器的特殊設計的DUT接口板使工程師無需焊接即可輕鬆更換晶體管（例如TO247軟件包）。因此，一個DUT板可用於數千個插入（圖5）。

標準TO247測試板，以提高設備和門驅動器更改的靈活性

獲得門驅動器靈活性的一種簡單方法是擁有一個可單獨的可交換板（具有不同的值），可以將其插入同一DUT板。柵極駕駛員板允許與DUT板的重複且一致的連接。

不(bu)同(tong)門(men)電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)是(shi)擁(yong)有(you)一(yi)個(ge)帶(dai)有(you)可(ke)切(qie)換(huan)電(dian)阻(zu)器(qi)或(huo)可(ke)變(bian)電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)門(men)駕(jia)駛(shi)員(yuan)板(ban)。門(men)環(huan)中(zhong)引(yin)入(ru)開(kai)關(guan)會(hui)增(zeng)加(jia)寄(ji)生(sheng)門(men)電(dian)感(gan)
，因(yin)此(ci)不(bu)是(shi)。具(ju)有(you)可(ke)變(bian)的(de)整(zheng)孔(kong)電(dian)阻(zu)的(de)情(qing)況(kuang)也(ye)是(shi)如(ru)此(ci)，因(yin)為(wei)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)遠(yuan)高(gao)於(yu)表(biao)麵(mian)載(zai)體(ti)電(dian)阻(zu)。此(ci)外(wai)，其(qi)處(chu)理(li)太(tai)容(rong)易(yi)出(chu)錯(cuo)，因(yin)為(wei)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)混(hun)合(he)電(dian)阻(zu)器(qi)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)文(wen)檔(dang)故(gu)障(zhang)。正(zheng)確(que)維(wei)護(hu)小(xiao)且(qie)恒(heng)定(ding)的(de)門(men)和(he)電(dian)源(yuan)循(xun)環(huan)的(de)實(shi)用(yong)方(fang)法(fa)是(shi)擁(yong)有(you)具(ju)有(you)可(ke)變(bian)標(biao)準(zhun)的(de)門(men)駕(jia)駛(shi)員(yuan)板(ban)的(de)標(biao)準(zhun)DUT板設計。這有助於在多個係統之間創建可比的結果。

從DC-LINK電容器銀行到DUT，將寄生電感降至，LDCLINK1和LDCLINK2需要權衡。散裝電容器很大，並且不可行，可以安裝在DUT板上。將它們放在單獨的主電容器板上，以使不同的DUT板（TO247-4
，D2PAK-7等）更加靈活。但是，這增加了LDCLINK1和LDCLINK2。取而代之的是
，每個DUT測試板都包括解耦電容器，以使電源循環盡可能小而不會失去靈活性。精心設計的解耦電容器值地減少了較大的LDClink值的影響。

在使柵極和功率回路常數中寄生電感後

，剩下的影響因素是主要電感器本身。關於電感器有多種因素需要考慮。

電感器的布局或設計顯然會影響其直流電阻和寄生能力。建議為每個係統使用相同的設計來創建可比的結果。

電感器周圍產生磁場。係統中電感器位置的變化可能會導致對被誘導的磁場的不同影響。因此，重要的是要有固定的電感器位置。

電(dian)感(gan)器(qi)的(de)電(dian)纜(lan)長(chang)度(du)和(he)電(dian)纜(lan)定(ding)位(wei)也(ye)增(zeng)加(jia)了(le)寄(ji)生(sheng)蟲(chong)。更(geng)長(chang)的(de)電(dian)纜(lan)通(tong)常(chang)會(hui)導(dao)致(zhi)更(geng)高(gao)的(de)寄(ji)生(sheng)蟲(chong)。因(yin)此(ci)，可(ke)靠(kao)的(de)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)電(dian)感(gan)器(qi)的(de)固(gu)定(ding)定(ding)位(wei)和(he)連(lian)接(jie)。優(you)選(xuan)地(di)，用(yong)戶(hu)不(bu)必(bi)執(zhi)行(xing)任(ren)何(he)更(geng)改(gai)即(ji)可(ke)在(zai)不(bu)同(tong)電(dian)感(gan)器(qi)值(zhi)之(zhi)間(jian)以(yi)及(ji)正(zheng)常(chang)DPT或反向恢複測試之間切換。這樣，可以實現不同係統上測量之間的可比性。

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