功率模塊動(dòng)態(tài)測試的挑戰(zhàn)
　　當(dāng)半橋切換時(shí)，半橋配置中的高側(cè)器件源極和低側(cè)器件漏極之間的連接處的電壓電勢隨著大電壓擺幅（例如，0V至600V）動(dòng)態(tài)變化。這使得高側(cè) FET 的測量非常具有挑戰(zhàn)性，特別是對(duì)于小柵極電壓。測量 10 V 至 20 V 柵極電壓，同時(shí)此測量的參考電壓（即源極）上下切換，數(shù)百伏的快速轉(zhuǎn)換速率非常困難，除非您具有高共模抑制 (CMR)探測技術(shù)。
　　在測量高側(cè) V gs時(shí)，業(yè)界往往認(rèn)為高 CMR 是進(jìn)行測量的必要參數(shù)。然而，探頭的帶寬和噪聲規(guī)格也是測量的關(guān)鍵因素。
　　為電源模塊的動(dòng)態(tài)特性提供溫度依賴性測量至關(guān)重要，因?yàn)閼?yīng)用通常需要惡劣的環(huán)境，例如炎熱的沙漠、潮濕的熱帶森林或伴有大雪的極寒。在這樣的溫度條件下使用恒溫室測試電源模塊并不容易，特別是對(duì)于動(dòng)態(tài)特性分析。
　　擴(kuò)展動(dòng)態(tài)功率器件分析儀產(chǎn)品組合
　　Keysight PD1500A 功率器件動(dòng)態(tài)分析儀/雙脈沖測試儀于 2019 年推出，已被許多功率半導(dǎo)體制造商和用戶使用。憑借是德科技在 PD1500A 方面取得的成功以及測量科學(xué)知識(shí)和射頻測試知識(shí)，該公司能夠開發(fā)出具有前所未有的干凈、可重復(fù)且可靠的波形和提取功能的電源模塊 DPT 解決方案。與 PD1500A 相同的“易用性”和符合安全法規(guī)的特性受到電力電子工程師的廣泛認(rèn)可。

　　是德科技推出了一款名為 PD1550A 動(dòng)態(tài)功率器件分析儀的新型 DPT 系統(tǒng)，擴(kuò)展了 PD1500A 的功率模塊測試功能。該系統(tǒng)對(duì)于汽車 OEM 和電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)人員非常有價(jià)值。了解電源模塊的行為和特性對(duì)于為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)安全可靠的電源電路至關(guān)重要。一些關(guān)鍵功能解決了上述電源模塊測試的挑戰(zhàn)。

　　圖 1. SiC 功率模塊 (FF2MR12KM1P) 的 500 多個(gè) AI d測試結(jié)果。圖片由 Bodo's Power Systems提供
　　電流容量從 200 A 增加到 1000 A，同時(shí)仍然使用同軸分流器作為電流傳感器以保持高帶寬電流測量。

　　根據(jù)電流水平和所需的精度，用戶可以選擇并連接 5 mΩ 或 50 mΩ 同軸分流電阻。每個(gè)分流器的特點(diǎn)是將頻率響應(yīng)平坦化至指定帶寬。為每個(gè)分流器提供射頻補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并將其應(yīng)用于原始測量數(shù)據(jù)，以通過消除電流分流器的不需要的帶寬變化來產(chǎn)生準(zhǔn)確的結(jié)果。圖 1 顯示了使用新型 PD1550A 測量的I d > 500 A的示例測試結(jié)果。圖 2 顯示了 RF 補(bǔ)償?shù)挠行?，無論所使用的分流電阻器的帶寬如何，它都能使波形準(zhǔn)確且一致。

　　圖 2.  RF 補(bǔ)償對(duì)漏極電流的影響。圖片由 Bodo's Power Systems提供

　　圖 3. 高側(cè) V gs測量結(jié)果比較。圖片由 Bodo's Power Systems提供
　　PD1550A 具有以下 V ds、I d和 V gs范圍，涵蓋各種電源模塊：
　　漏極電壓（Vds）：1.36kV（力），2kV（用差分探頭測量）
　　漏極電流（Id）：1kA（力），2kA（測量）
　　柵極電壓 (Vgs)：-28V 至 +28V，無欠壓鎖定（強(qiáng)制）

　　這些范圍適用于低側(cè)和高側(cè)器件測試。

　　圖 4.DUT 接口板和柵極電阻模塊。圖片由 Bodo's Power Systems提供
　　新開發(fā)的“真正的脈沖隔離探針技術(shù)”解決了測試高側(cè)器件柵極電壓特性的一大挑戰(zhàn)。專門設(shè)計(jì)的探頭與其他探頭完全隔離，可以對(duì)半橋配置電源模塊中的高側(cè)器件進(jìn)行的 V gs測量，如圖 3 所示。它清楚地表明新開發(fā)的“真正的脈沖隔離探頭”具有足夠的測量能力。與市售光隔離探頭（藍(lán)色波形）相比，CMR 和卓越的噪聲性能（金色波形）。
　　PD1550A 繼承了 PD1500A 的模塊化架構(gòu)，使是德科技能夠利用測試系統(tǒng)軟件框架來提供易于使用的用戶界面等功能。只需填寫 V ds、V gs、I d、第二脈沖寬度、關(guān)閉時(shí)間和溫度（可選）的測試條件，用戶只需單擊鼠標(biāo)即可執(zhí)行全自動(dòng)測試。用戶可以掃描V ds , I d，甚至溫度，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)百個(gè)測試的自動(dòng)化，從而為統(tǒng)計(jì)分析提供大量可重復(fù)且可靠的數(shù)據(jù)。測試結(jié)果的呈現(xiàn)有多種選項(xiàng)，例如提取的參數(shù)、DPT 波形或開關(guān)軌跡和柵極電荷圖?！皽y量歷史記錄”功能允許快速搜索和調(diào)用測量數(shù)據(jù)以進(jìn)行更深入的分析，將相同的測試條件應(yīng)用于不同的設(shè)備重復(fù)測試，或?qū)y試設(shè)置進(jìn)行故障排除。
　　連接到電源模塊的接口板是需要定制的組件，具體取決于電源模塊的布局。是德科技應(yīng)用可以提供全面的設(shè)計(jì)服務(wù)來創(chuàng)建這些定制板。圖 4 顯示了接口板的示例。這些定制板采用的技術(shù)可以輕松地將板連接到電源模塊而無需焊接，從而允許許多 DUT 重復(fù)使用該板，同時(shí)創(chuàng)建類似焊接的連接。柵極電阻（R g）是表征電源模塊特性時(shí)的一個(gè)重要組成部分。圖 4 還顯示了一個(gè)小型柵極電阻模塊。每個(gè)柵極電阻模塊都有一個(gè)包含電阻值的 EEPROM。PD1500A 軟件自動(dòng)識(shí)別電阻值并使用該值進(jìn)行測試。EEPROM還用于其他DPT組件，例如接口板和柵極驅(qū)動(dòng)器板，減少了操作員出錯(cuò)的機(jī)會(huì)，并進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

　　正如我們之前提到的，另一個(gè)關(guān)鍵的評(píng)估因素是溫度依賴性。PD1550A 支持兩種類型的熱管理技術(shù)。一種是允許溫度范圍從室溫到200°C的熱板。另一種技術(shù)是 ThermoStream，可以在低至 -40 °C 的寒冷環(huán)境以及高達(dá) 200 °C 的高溫下進(jìn)行測量。熱測試設(shè)備由系統(tǒng)軟件自動(dòng)控制，從而可以輕松獲得與溫度相關(guān)的特性。

　　圖 5.  IGBT 功率模塊測試結(jié)果示例（25 °C 和 150 °C）。圖片由 Bodo's Power Systems提供

　　圖片由 Bodo's Power Systems提供

　　Keysight PD1550A 還符合合規(guī)、安全、責(zé)任 (CSA)、CE 和 KCC 等國際安全法規(guī)。將確保您安全地測試您的設(shè)備。