第三代半導(dǎo)體器件毫不夸張的講為電源行業(yè)帶來了革新，基于其高速，小體積，低功耗的特點，越來越廣泛應(yīng)用在消費電子及電力電子行業(yè)。下圖顯示了不同技術(shù)的功率器件的性能區(qū)別?？梢钥吹?，傳統(tǒng)的Si基IGBT或者MOSFET管要么分布在高壓低速的區(qū)間，要么分布在低壓高速的區(qū)間，市面上傳統(tǒng)的探測技術(shù)可以覆蓋器件特性的測試需求。但是第三代半導(dǎo)體器件SiC 或GaN的技術(shù)卻大大擴展了分布的區(qū)間，覆蓋以往沒有出現(xiàn)過的高壓高速區(qū)域，這就對器件的測試工具提出非常嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。

　　今年在國家發(fā)布的新基建中，5G通訊電源、新能源逆變器和電動汽車驅(qū)動等領(lǐng)域，SiC和GaN器件將得到越來越廣泛的應(yīng)用，這給工程師進行電源轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品設(shè)計帶來更多的機遇，也帶來了全新的設(shè)計挑戰(zhàn)。本文將和大家探討當(dāng)下的行業(yè)現(xiàn)狀以及如何攻克測試難題。

　　目前很多工程師在橋式電路設(shè)計中都是以低壓側(cè)開關(guān)特性來評價器件及設(shè)計驅(qū)動電路，因為有“接地”參考，似乎只要帶寬滿足，電壓范圍滿足就可以了，但是事實上很多人忽略了其實高壓側(cè)和低壓側(cè)在驅(qū)動和特性本身并不是相同的，不能通過下管測試推算上管測試，但是為什么工程師不真正來測試高壓側(cè)Vgs呢？主要是因為目前沒有合適的探頭和方法能測試準(zhǔn)確高壓側(cè)驅(qū)動信號，它會受到帶寬限制，共模抑制比的限制，信號干擾等影響，所以只能用推測或者仿真等方式來預(yù)估，很大程度上增加了產(chǎn)品設(shè)計的不確定性，甚至存在很大安全隱患。

　　泰克作為測試儀器及方案的提供商，為了解決工程師的困擾，打造了全新的IsoVu光隔離探頭來完成相關(guān)的測試挑戰(zhàn)。

　　我們先看傳統(tǒng)差分探頭和IsoVu光隔離探頭測試相同高壓側(cè)Vgs信號效果對比。如下圖所示，灰色的波形是傳統(tǒng)差分探頭測試的效果，紅色的波形是泰克TIVP光隔離探頭測試的效果，能真實反饋高壓側(cè)Vgs的驅(qū)動波形，真實呈現(xiàn)工程師想了解的驅(qū)動波形，不用再依賴經(jīng)驗或者猜測。

　　新的Tektronix IsoVu?Generation 2探頭提供了無與倫比的帶寬、動態(tài)范圍、共模抑制以及多功能MMCX連接器的組合，為上管Vgs測量設(shè)置了新的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計者終于能看到以前隱藏的信號特征，再一次引領(lǐng)了高壓隔離探頭的技術(shù)革新。

　　1GHz光隔離探頭

　　更小的尺寸提升了DUT連接的便攜性

　　行業(yè)領(lǐng)先的CMRR特性

　　完全光隔離技術(shù)

　　完整測試系統(tǒng)

　　比第一代探頭體積縮小80%

　　使用傳統(tǒng)差分探頭幾乎不可能在高速不接地系統(tǒng)上進行準(zhǔn)確的測量。由于涉及更高的頻率和開關(guān)速度，使用SiC和GaN等寬禁帶技術(shù)的工程師面臨準(zhǔn)確測量和表征器件的巨大挑戰(zhàn)。通過將探頭與示波器的電流隔開，IsoVu探頭完全改變了功率研究人員和設(shè)計人員進行寬禁帶功率測量的方式。

　　“第一代產(chǎn)品面世時，IsoVu探頭對我們的客戶來說代表著真正的突破，因為他們可以真正了解半橋設(shè)計高側(cè)的性能，消除重大的盲點?！碧┛丝萍贾髁鹘鉀Q方案總經(jīng)理Suchi Srinivasan說，“這次在第二代IsoVu中，將有更廣泛的客戶能夠獲得這種尖端隔離測量技術(shù)，完成產(chǎn)品級研發(fā)、驗證和EMI故障排除等任務(wù)?！?/p>

　　“IsoVu技術(shù)對于支持客戶在設(shè)計中采用我們的功率轉(zhuǎn)換技術(shù)至關(guān)重要。”Cree科銳旗下企業(yè)Wolfspeed全球汽車現(xiàn)場應(yīng)用工程師主管Cam Pham說，“由于電流隔離功能，IsoVu技術(shù)使我們及我們的客戶能夠滿懷信心地準(zhǔn)確地表征高側(cè)事件?！?/p>

　　我們來看看第二代光隔離探頭和第一代IsoVu探頭對比，下圖顯示由于低壓側(cè)開關(guān)、高壓側(cè)門級和開關(guān)節(jié)點之間的寄生耦合，低壓側(cè)開關(guān)有振鈴現(xiàn)象。再次，將IsoVu第一代的結(jié)果(左邊)與第二代IsoVu的結(jié)果進行比較。右邊的截圖顯示了第二代IsoVu的性能如何比IsoVu第一代的性能有了很大的改善。IsoVu Gen 2提供更詳細，準(zhǔn)確。

　　我們再來看看第二代光隔離探頭和第一代IsoVu探頭對比。下圖顯示由于低壓側(cè)開關(guān)、高壓側(cè)門級和開關(guān)節(jié)點之間的寄生耦合，低壓側(cè)開關(guān)有振鈴現(xiàn)象。將IsoVu第一代的結(jié)果(左邊)與第二代IsoVu的結(jié)果進行比較，右邊的截圖顯示了第二代更加詳細、準(zhǔn)確，比第一代的性能有了很大改善。

　　IsoVu第二代探頭的特點

　　與第一代產(chǎn)品一樣，最新IsoVu第二代探頭采用已獲專利的光電技術(shù)來捕獲信號并為探頭供電，且不需要電氣連接示波器。與傳統(tǒng)高壓差分探頭相比，IsoVu探頭以獨一無二的方式同時提供了高帶寬、寬動態(tài)范圍，并在探頭整個帶寬上實現(xiàn)了同類最優(yōu)秀的共模抑制比(CMRR)。非隔離探頭的CMRR額定值會隨著頻率提高迅速下降，所以不可能進行更高頻率的測量。使用光纜還可以支持長電纜，大大提高探頭抗EMI能力。

　　在第一代IsoVu系列基礎(chǔ)上，IsoVu第二代探頭進行了大量的升級和增強，包括：

　　更小的尺寸——TIVP系列探頭的體積大約是第一代探頭的五分之一，可以更簡便地接入以前不可能接入的難達測量點。此外，原來單獨的控制器盒已經(jīng)精簡，現(xiàn)在自含在探頭的補償盒內(nèi)部。

　　更高的靈敏度——新探頭更加靈敏，在+/- 50V測量時噪聲更低，在寬帶隙測量中具有更高的可見度和電壓靈敏度。

　　更高的精度——新探頭在許多方面增強了準(zhǔn)確度，包括改善了DC準(zhǔn)確度，在全部輸入范圍上加強了增益準(zhǔn)確度，改善了溫度漂移校正功能。這些增強功能可以更加深入地表征寬帶隙設(shè)計特點，提高了能效。

　　更少的針尖更換——傳感器頭上的動態(tài)范圍更廣，與IsoVu Gen 1相比，相同的電壓范圍所需的針尖更少。這縮短了執(zhí)行器件測試所需的時間，消除了更換探頭時可能發(fā)生的錯誤，也降低了客戶的成本。

　　·

　　以上內(nèi)容由普科科技prbtek為您分享，如果您在選型/使用過程有什么問題，咨詢普科科技官網(wǎng)：www.prbtek.com

　　公司目前致力于示波器測試附件配件研發(fā)、生產(chǎn)、銷售，涵蓋產(chǎn)品包含電流探頭、差分探頭、高壓探頭、無源探頭、電源紋波探頭、柔性電流探頭、近場探頭、邏輯探頭、功率探頭和光探頭等。

　　審核編輯：鄢孟繁