优化宽禁带材料器件的半桥和门驱动器设计
现代宽禁带功率器件(SiC, GaN)上的开关晶体管速度越来越快,使得测量和表征成为相当大的挑战,在某些情况下几乎不可能实现。隔离探测技术的出现改变了这种局面,通过这一技术,设计人员终于能够放心地测量以前回避的半桥和门驱动器波形。通过详细了解相关挑战,并使用适当的探测技术,电源工程师可以更加迅速、高效地表征和优化其设计。
半桥电路(图 1)广泛用于功率电子领域的多种应用,是现代设计中有效转换电能使用的基本电路。但是,只有在半桥、门驱动器和布线正确且优化设计时,这种电路的优势才能得到实现。在测量结果与预期结果不一致时,可能很难提取与被测器件有关的有意义的细节。更糟糕的是,基于探头位置和其他因素,波形可能会明显变化,最终会让设计人员得不偿失。
效率和功率密度要求经常会随着应用设计要求变化,如是否要优化性能价格比。在功率密度中改善能效的要求,决定着设计的拓扑结构,进而影响着要考虑的测量设备和技术。
准确进行功率测量离不开测量系统在多个方面的性能,包括电压处理、共模抑制、连接能力、温度处理能力、测量非常小的电流的能力。尽管功率设计要求日新月异,但测试测量技术的实际发展一直有些滞后。在某些情况下,设计人员不得已开发定制测量解决方案,或只能近似获得部分测量,忽视可能的优化。
在最基础的层次上,这些测量使用示波器及一套相应的探头执行。在进行准确可靠的功率测量方面,示波器几乎不成问题。而最大的挑战是从测试点到示波器获得信号。因此,选择适当的探头完成工作至关重要,不管是无源探头还是单端探头,是传统高压差分探头、电流探头还是隔离探头。