碳化硅(SiC)器件凭借ns级开关速度、数百至数千伏高电压以及超100kV/μs的dv/dt特性,在电力电子领域应用愈发广泛,但也给驱动测试带来了更高挑战。想要精准捕捉SiC器件的工作状态,避免测试误差影响产品可靠性,示波器与探头的选型必须紧扣其特性,满足高频、高压、抗干扰等核心需求。
SiC器件的独特性能决定了测试不能沿用传统器件的思路,重点要聚焦几个关键维度。开关特性是基础,开通与关断时间、上升与下降沿的ns级变化直接反映器件工作效率;电压电流应力需精准捕捉,避免器件因瞬时过载损坏;dv/dt与di/dt的剧烈变化不仅影响电路稳定性,还会引发电磁干扰(EMI),这也是测试中不可忽视的要点。
一、示波器选型:适配SiC高频高压特性是关键
示波器作为测试核心设备,其参数是否匹配SiC器件特性,直接决定测试数据的准确性。带宽方面,至少要达到SiC器件开关频率的3倍,日常场景建议不低于500MHz,高频应用场景则优先选择1GHz以上型号,这样才能避免高频信号波形失真,还原真实工作状态。
采样率需与带宽配套,遵循不低于带宽2.5倍的原则,比如500MHz示波器的采样率要达到1.25GSa/s以上,才能精准捕捉ns级的快速切换细节,不遗漏关键信号变化。垂直分辨率建议至少8位,有条件可选择10位,能更清晰地区分小信号波动与噪声,避免噪声干扰测试判断。
输入电压范围要适配SiC的高压特性,原生支持±400V测量最佳,若需测试kV级电压,可搭配外置高压衰减探头使用。触发功能上,边沿触发与脉冲触发是基础配置,能稳定捕捉单次开关事件,确保测试数据可复现。辅助功能方面,dv/dt、di/dt计算以及频谱分析功能对EMI测试至关重要,部分高压场景还需隔离通道,杜绝地环路干扰影响测试结果。

二、探头选型:针对性适配电压与电流测试需求
1.电压探头:优先差分,兼顾高压与低干扰
电压探头的选择要围绕SiC浮地拓扑和高压特性展开,差分探头是首选,能有效避免接地环路问题,适配多数SiC驱动电路。高压场景需选用高压衰减探头,衰减比不低于100:1,耐压值至少为实际测试电压的2倍,防止绝缘击穿。
带宽需与示波器保持一致,不低于500MHz,确保高频电压信号无衰减传输。输入电容越小越好,建议控制在5pF以内,最大限度减少探头对SiC器件开关特性的干扰。同时,dv/dt耐受能力要达到100kV/μs以上,从容应对SiC器件的快速电压变化。
2.电流探头:高频适配,保障精度与抗干扰
电流探头推荐选用高频类型,比如罗氏线圈或霍尔效应探头,能有效避免串扰问题,适配SiC器件kA/μs级的di/dt变化。带宽至少满足200MHz,确保快速变化的电流信号被完整捕捉。
测量范围需覆盖电路额定电流,常见的0-100A、0-500A型号可根据实际场景选择,精度控制在±1%以内,保证电流应力测试数据的准确性,为器件可靠性评估提供依据。
3.探头通用使用规范
除了选型,正确使用探头也能减少干扰。探头地线需采用短而粗的规格,长度控制在3cm以内,降低干扰耦合;差分探头使用前要校准共模抑制比(CMRR),削弱共模噪声影响;高频测试场景需选用低寄生参数探头,避免额外电感、电容引入测试误差。
三、测试关键注意事项
示波器与探头的带宽必须匹配,若一方参数不足,会导致另一方性能无法充分发挥,影响测试精度。高压测试时,探头耐压值务必超过实际测试电压,同时做好绝缘防护,杜绝绝缘击穿风险。此外,差分探头要远离功率器件发热区,温度过高会导致探头性能漂移,进而影响测试数据的稳定性。
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