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TEST & MEASUREMENT
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圖1:採用針腳網格設計的Wolfspeed WolfPACK FM3電源模組範例，可實現可擴展性和靈活性。
(來源:Wolfspeed)
圖2:差動電壓探棒範例，Tektronix差動式探棒 THDP0200及其附件。
圖3:Tektronix lsoVu TIVP1光電隔離探棒 (TIVPMX10X，±50 V感應器尖端)。
素。執行時需要量測三個重要參 數，這些參數可以利用SiC技術正 確驗證電源模組:
• 閘極電壓 • 汲極電壓 • 電流
閘極電壓量測
量測SiC電源裝置的閘極電 壓是極具有挑戰性的任務，因為 這是一個低壓訊號(~20Vpp)，該 訊號參考的節點相對於示波器接 地可能具有較高的直流偏移和較 高的dv/dt。此外，最大的dv/dt發 生在切換事件期間，這是量測閘極 訊號時最關注的時間。即使在裝置 的源極接地的拓撲結構中，由於快 速的暫態，電路接地端和示波器接 地端之間的寄生阻抗仍會引入錯 誤的讀數，這就需要一個既與接 地分離又具有極大共模互斥比的 量測設備。此閘極電壓量測的傳 統度量方法是標準差動式探棒(圖 2)，但是更新的光電隔離探棒，如 IsoVu探測系統(圖3)可以使量測 更加準確。
圖4:差動式探棒(藍色軌跡線)與IsoVu光電隔離探棒(黃色軌跡線)對比。
圖4顯示了標準差動式探棒與
光學隔離探棒的高端閘極電壓的 比較。在裝置的閘極通過閾值區 域後，無論在關斷或開啟時，在閘 極上都可以看到高頻振鈴。由於閘 極和電源迴路間的耦合，因此會產 生一些振鈴。但是，若使用差動式 探棒，振鈴的振幅要比光隔離探棒 測得的振幅大得多，這可能是由於 變化的參考電壓在探棒內引起的 共模電流和標準差動式探棒的偽 像所致。圖4中的差動式探棒量測 的波形似乎超過了裝置的最大閘 極電壓，而光隔離探棒能提供更精 確的量測，可以清楚地表示該裝置 在規格範圍內。使用標準差動式探 棒進行閘極電壓量測的應用設計 人員應謹慎行事，因為可能無法 區分此處顯示的探測和量測系統
偽像，以及實際違反裝置額定值的 情況。此量測偽像可能導致設計人 員增加閘極電阻，以減慢切換暫態 並減少振鈴，然而，這將不必要地 增加SiC裝置中的損耗。因此，請 務必要有一個能夠準確反映設備 實際動態的量測系統，以便適當地 設計系統並最佳化效能。
電力電子系統中兩種常見的 電壓量測方法是差動式探棒和接 地參考探棒。差動式探棒(圖2)是 一種常見的選擇，因為此類探棒可 以跨電路的任意節點加入而不會 出現問題。相反地，如圖5中的接 地探棒在實作中需要謹慎，因為其 遮蔽針腳連接到示波器的接地。若
汲極電壓量測
2021年10月 | www.eettaiwan.com