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圖5:Tektronix TPP0850電壓探棒。具有50倍 衰減(最高100V)和800MHz頻寬的單端接地參考 探棒。
圖6:當兩個接地參考探棒以不同的電壓位準連 接到參考時，裝置電流將繞過CVR，並流過接地 線和示波器，這將導致錯誤的量測結果，並可能 損壞設備。
圖7:探棒範例，(a)電流觀察電阻(T & M Research SSDN005，400MHz)，(b) Rogowski電流探棒 (TRCP0600電流波形感應器，30MHz)。
(圖(a)來源:Wolfspeed)
圖10顯示了Wolfspeed WolfPACK CAB011Ml2FM3在汲 極電流兩端的估計切換損耗的直 接比較。如上所述，Rogowski線 圈始終會低估電路的切換損耗， 進而對電路損耗產生過分樂觀的 印象。因為差異與探棒頻寬限制 有關，所以差異取決於電晶體的 邊緣速率，並會隨著閘極電阻的 增加而增加。對於慢速切換技術 (例如IGBT)，度量上的差異可以 忽略不計。
除了使用具有足夠頻寬和雜 訊抑制能力的探棒外，還必須及時 對探棒進行偏斜校正，確保電壓和 電流訊號具有相符的延遲。若電壓 探棒和電流探棒之間的延遲不相 符(僅1~2ns)，會導致Eon和Eoff量 測誤差達到30%或更多。
不正確實作接地參考量測，通常會 導致探棒參考上的接地電流較小， 這會顯著地降低量測準確度。由於 dv/dt較高，這種效應在SiC設計中 更為明顯，因為其可能會導入寄生 電流在示波器探棒接地參考中流 動，進而導致量測誤差。在更嚴重 的情況下 (將接地參考遮蔽連接到 電源訊號)，大的電流會流過接地， 進而損壞探棒或示波器。而在最壞 的情況下，若儀器與接地之間的連 接失敗，會導致示波器的金屬外殼 浮動至匯流排電壓上，並嚴重威脅 操作人員的安全。
是一種常見的選擇，因為可以輕鬆 地加入電路，並且是一種非侵入式 量測。但是，此類探棒通常具有明 顯的頻寬限制，因此不適合與SiC 搭配使用。另一方面，CVR具有極 高的頻寬，可用於進行準確的電流 量測。不幸的是，若需在電晶體佈 線中增加與電晶體串聯的附加元 件，則需要在PCB佈線期間進行仔 細規劃，而加入CVR通常會增加電 路中的寄生電感。
頻寬的累積效應是切換損耗的估 計值降低。
若同時也使用以接地為基準 的CVR，接地問題將變得更加關 鍵。如圖6所示，當結合使用接地 參考探棒和CVR時，可以透過示波 器遮蔽路徑繞過CVR。這可能會導 致整個裝置電流流經示波器，進而 造成電壓探棒或示波器損壞。這亦 存在嚴重的安全隱患，因此，一般 會建議使用差動式探棒來量測汲 極至源極的電壓。
圖8顯示了Rogowski線圈和 CVR在典型SiC硬切換事件下的比 較。Rogowski線圈的頻寬顯著較 低，導致需人為抑制實驗波形中 出現的振鈴。更重要的是，此線圈 會人為抑制初始過衝並更改量測 的di/dt。
探棒偏移校正
電力電子系統中兩種常見的 電流量測方法是CVR和Rogowski 線圈(圖7a和b)。Rogowski線圈
圖9顯示了在更積極的切換 條件下探棒的比較結果。在比較 結果中，強調了兩個興趣點。首 先，在關斷時，Rogowski線圈無 法充分擷取電流波形的形狀，缺 少輕微的拐點，這會減少明顯的 切換損耗。另外，導通時顯示的 降低di/dt也將有助於降低預測 的切換損耗。Rogowski線圈縮減
正確的偏移校正對於SiC系統 既有的快速切換暫態至關重要。進 行偏移校正之前，請確認已根據需 要對探棒進行自動歸零和校準，以
www.eettaiwan.com | 2021年10月
TEST & MEASUREMENT