的能量損耗測量是雙脈沖測試的目標(biāo)之一。在示波器上進行精準(zhǔn)的功率和能量測量時，消除電壓探頭和電流探頭之間的時序偏差是至關(guān)重要的步驟。適用于 4B 系列、5B 系列和 6B 系列 MSO（混合信號示波器）的雙脈沖測試軟件（WBG - DPT），包含了一種專門為雙脈沖測試設(shè)計的新型消偏技術(shù)。這種創(chuàng)新的方法與傳統(tǒng)方法差異顯著，并且速度大幅提升，能夠?qū)y試時間縮短數(shù)小時。該技術(shù)適用于使用 FET（場效應(yīng)晶體管）或 IGBT（絕緣柵雙極晶體管）的功率轉(zhuǎn)換器，為方便表述，本文統(tǒng)一使用 FET 術(shù)語。

為何需要消偏

在任何功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)計過程中，化開關(guān)過程中的能量損耗是必不可少的。這種能量損耗可以利用示波器進行測量，通常是將同步采樣的電壓和電流相乘，從而生成功率波形：p (t) = v (t) * i (t)。由于功率波形代表著隨時間變化的能量消耗，所以可以通過對功率波形積分來確定能量：E = ∫p (t) dt。為了確保這些能量損耗測量的準(zhǔn)確性，電流和電壓波形的躍變必須在時間上對齊。因此，設(shè)計人員必須校正測試夾具和探頭引入的不同延遲，以獲得有意義的能量損耗測量結(jié)果。

傳統(tǒng)上，探頭的偏差是在測試裝置上開始任何測量之前計算的。對于低壓應(yīng)用，可以使用函數(shù)發(fā)生器和消偏適配器（Tektronix 部件號 P/N 067 - 1686 - 03）進行對齊。然而，這種方法對于高壓和大電流應(yīng)用并非選擇。使用傳統(tǒng)方法對齊更高功率，低側(cè)漏源電壓（VDS）和漏極電流（ID）的測量需要重新布線測試裝置，必須移除負(fù)載電感并用電阻代替，然后進行測量，并對齊 VDS 和 ID 測量結(jié)果，這個過程可能需要一個小時或更長時間。

圖 1. 傳統(tǒng)的消偏方法涉及移除負(fù)載電感并用電阻代替。

新型消偏方法

泰克 WBG - DPT 解決方案采用了業(yè)界首創(chuàng)的基于軟件的消偏技術(shù)，無需重新布線，并且在雙脈沖測量完成后執(zhí)行。在該新方法中，采集漏極電流（ID）并將其用作參考波形。在導(dǎo)通期間，使用測試電路的參數(shù)化模型計算低側(cè) VDS 對齊波形，該對齊波形以 ID 波形為參考，相對于 ID 將具有零偏差。消偏算法確定計算得到的 VDS 對齊波形與實測 VDS 波形之間的偏差，然后將偏差校正應(yīng)用于 VDS 測量通道。

消偏過程

消偏可以在測量完成后執(zhí)行。用戶可以啟動雙脈沖測試而無需擔(dān)心 VDS 和 ID 之間的偏差，稍后在 Deskew（消偏）設(shè)置中選擇并提供以下參數(shù)：

• 探頭電阻：本文中假設(shè)為電流檢測電阻（CVR）或分流電阻。
• 有效 “環(huán)路” 電感。
• 偏置電壓（低側(cè) FET 關(guān)斷時其兩端的平均 VDS）。
• 微分階數(shù)（模型用于平滑處理的濾波器階數(shù)）。

圖 3. 用于構(gòu)建 VDS_low 對齊波形的等效電路。此電路假設(shè)使用電流檢測電阻測量 ID。

偏置電壓和有效電感值可以自動確定。在 Deskew 菜單中輸入的參數(shù)用于構(gòu)建 VDS 對齊波形，該波形是使用基爾霍夫電壓定律構(gòu)建的。有效電感 Leff 是一個 “集總” 元件，它考慮了整個環(huán)路，通常是未知的，需要迭代過程來確定其值。消偏過程可以輕松地重復(fù)運行，并且可以調(diào)整 Leff，直到計算出的對齊波形和實測的 VDS 波形具有相同的形狀。如果建模的 VDS 對齊波形與實測的 VDS 波形在形狀上存在差異，則可以調(diào)整參數(shù)并再次運行消偏。

圖 4. 由 ID 計算得出的 VDS 對齊波形與實測 VDS 波形進行比較。偏差 (Skew) 是對齊波形與實測波形之間的時間差。一旦計算出來，即可從 ID 波形中去除該偏差。

一旦參數(shù)準(zhǔn)確代表了系統(tǒng)，建模的對齊波形將具有相同的形狀，系統(tǒng)即可確定并校正偏差。偏差值會顯示在 Deskew（消偏）設(shè)置中，并自動應(yīng)用于連接 VDS 信號的通道。這個新過程能地計算偏差，并將消偏時間從一小時或更長時間縮短到僅需 5 到 10 分鐘。借助 WBG - DPT 軟件，有效電感和偏置電壓等電路參數(shù)可以自動確定，因此可以以更少的人工干預(yù)來計算偏差值。