泰克示波器：延時校準、脈沖測試一定要做的事兒

　　雙脈沖試驗的主要目的是獲得功率半導體的開關特性，可以說是伴隨著從R&D到應用功率器件的整個生命周期。基于雙脈沖試驗獲得的設備開關波形可以做很多事情，包括:通過分析驗證開關過程的設計方案，提出改進方向，提取開關特性參數，制作設備規格，計算開關損耗和反向恢復損耗，為電源熱設計提供數據支持，對比不同廠家設備開關特性等。

　　測量延時的影響

　　測量信號在測量過程中會經歷兩次延遲，不同信號的延遲差會對測量結果產生一定的影響。一次延遲是示波器模擬前端的延遲，不同通道之間的延遲差 ps 級別，對于 ns 級別的 ns、us 功率器件的開關過程可以忽略不計。另一個是探頭的延遲，不同探頭的直接延遲區別在于 ns 此時對開關速度快的設備有明顯影響，尤其是近年來逐步推廣使用的設備 SiC 和 GaN 對設備的影響更大。

　　我們以 SiC MOSFET 開關過程測量為例來說明測量延時的影響。

　　在下圖中，藍色波形為未對探頭進行延時校準前獲得的波形(校準前波形)，紅色波形為對探頭進行延時校準后獲得的波形(校準后波形)。

　　按照理論，在開通過程中，當 IDS 開始上升時，會在回路寄生電感上產生壓降，這會使 VDS 有所下降，IDS 的上升與 VDS 的下降應該幾乎在同一時刻開始的。而在校準前波形中，IDS 開始上升時，VDS 保持不變，在一段 5.5ns 延時后才開始下降。這一情況與理論明顯不符合，可以推斷此時 IDS 信號超前 VDS 信號。而在進行校準后，這一問題得到了解決。

　　按照理論，在關斷過程中，VDS 的尖峰應該在IDS 過零附近。而在校準前波形中，IDS 過零5.5ns 后，VDS 才達到最高值。在進行校準后，這一問題也得到了解決。

　　與此同時，我們還對開關特性參數進行了整理，包括：開啟延遲 td(on)、開通時間 tr、開通能量 Eon、關斷延時 td(off)、關斷時間 tf、關斷能量 Eoff。開放延遲可見一斑 td(on)和關斷延遲 td(off)校準前后有 2ns 左右差異，開啟時間 tr 和關斷時間 tf 校準前后幾乎不變，能量開放 Eon 395.31uJ 比校準后 147.53uJ 大了 1.67 倍，關掉能量 Eoff 校準前 20.28uJ 比校準后 70.54uJ小了 71.3%。

　　由此可見，延遲對設備開關特性的分析和參數計算有著非常明顯的影響。在測量之前，我們可以通過以下四種方法進行延遲校準。

　　方法一 : 同時測量示波器自帶方波信號

　　只需同時測量相同的電壓信號，然后根據測量結果對不同電壓探頭之間的延時差進行校準即可。

　　我們可以使用泰克示波器自帶的方波信號，通常在示波器的側面板或前面板上。可以看出，雖然兩個探頭都在測量示波器自帶的方波，但顯示在示波器屏幕上的波形的延遲是1。通道測量通道超前 2 通道測量通道 5.6ns。所以我們可以在示波 設置器的通道設置菜單 1 通道延遲為-5.6ns，或設置 2 通道延遲為+5.6ns 完成校準。

　　方法二 : 示波器自帶功能校正

　　對于固定型號的電壓或電流探頭，延遲基本固定，只要知道探頭的型號，就可以直接進行延遲校準。現在示波器的功能越來越強大，探頭的型號可以通過探頭的接口識別出來，這樣示波器就可以直接自動設備延遲校準值。

　　方法三 : 延時校準夾具

　　仿照方法一中同時測量同一信號來校準不同電壓探頭延時差別的思路，測量同時變化的電壓和電流信號，就能夠校準電壓探頭和電流探頭之間的延時差別。很多示波器廠商基于此思路已經推出了電壓、電流探頭延時校準夾具，方便工程師直接使用，而不用再自己做校準源。例如泰克的相差校正脈沖發生器信號源 TEK-DPG 和功率測量偏移校正夾具 067-1686-03。

　　方法四 : 利用器件開關特征

　　如果受手頭設備的限制，也可以通過上面提到的設備開關過程的特點進行校準。根據理論，在開放過程中 IDS 的上升與 VDS 的下降應 這幾乎是在同一時刻開始的。然后我們可以在不同的測試條件下進行雙脈沖測試，并閱讀每個開放過程。IDS 與 VDS 間隔延遲，然后去平均值后再進行校準。

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