一、客戶背景與測試需求

客戶行業(yè)：國內(nèi)領(lǐng)先的新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)供應(yīng)商。

專注領(lǐng)域：專注于基于碳化硅（SiC）技術(shù)的電機控制器研發(fā)。

具體項目：正在開發(fā)一款800V母線電壓的電機控制器。

核心測試需求

應(yīng)對高共模電壓與噪聲：開關(guān)節(jié)點對地存在極高的dv/dt和共模噪聲，需探頭具備極高的共模抑制比，以獲取純凈、無干擾的真實電壓波形。

滿足高壓安全隔離：需測量高達1200V的電壓應(yīng)力，測試系統(tǒng)必須滿足CAT III高安全等級，確保人員與設(shè)備絕對安全。

實現(xiàn)高帶寬測量：為準(zhǔn)確捕捉SiC器件納秒級的快速開關(guān)瞬態(tài)細節(jié)（如過沖、振鈴），探頭帶寬需不低于350MHz。

保證精確測量：電壓測量精度需優(yōu)于±2%，以為器件應(yīng)力評估和驅(qū)動電路優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

兼容現(xiàn)有系統(tǒng)：整套測量方案需與客戶實驗室現(xiàn)有的Keysight Infiniium S系列示波器完美兼容。

二、應(yīng)用所需整套儀器

為滿足上述需求，配置了以PKIV6035為核心的完整測試系統(tǒng)。核心測量設(shè)備是PRBTEK的PKIV6035光隔離探頭一套，其關(guān)鍵參數(shù)包括：350MHz帶寬、≤1納秒的上升時間、在直流至350MHz范圍內(nèi)高達118dB的共模抑制比、以及85kV峰值的高共模電壓耐受能力，確保了在極端噪聲下的信號純凈度與測量安全。

數(shù)據(jù)采集與分析平臺選用一臺Keysight Infiniium S-Series DSOX3104T示波器，其具備1GHz帶寬、5GSa/s采樣率和12位垂直分辨率，足以精確解析探頭傳來的高速信號。為進行開關(guān)損耗分析，配置了一套PRBTEK PKC7030H高頻電流探頭，其120MHz帶寬和30A量程可同步精確測量開關(guān)管電流。此外，使用一套Tektronix THDP0100高壓差分探頭（100MHz帶寬，±6000V量程）用于交叉驗證關(guān)鍵電壓點。輔助設(shè)備包括高壓直流電源、電機負(fù)載模擬器、絕緣手套與絕緣墊等，以構(gòu)建安全完整的測試環(huán)境。

三、系統(tǒng)搭建

首先進行安全準(zhǔn)備，操作人員佩戴絕緣手套，測試區(qū)域鋪設(shè)絕緣墊并確保所有設(shè)備接地良好。將PKIV6035探頭前端的衰減棒，通過接地線或接地母座，分別連接至待測SiC MOSFET的漏極和源極測試點。探頭的隔離單元通過標(biāo)配的2米光纖連接至示波器的通道1，此設(shè)計實現(xiàn)了前端高壓電路與后端示波器及操作人員的完全電氣隔離。將高頻電流探頭鉗在MOSFET的源極回路上，輸出接至示波器通道2，用于同步測量電流。最后，在示波器上正確設(shè)置通道阻抗、探頭衰減比及觸發(fā)條件。

四、測試方法

采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的雙脈沖測試法來評估器件的動態(tài)特性。在示波器上設(shè)置雙脈沖觸發(fā)，第一個脈沖用于在負(fù)載電感中建立目標(biāo)電流，在第二個脈沖的開通與關(guān)斷瞬間進行精細測量。關(guān)鍵的測量對象包括：關(guān)斷電壓尖峰的峰值，必須確保其低于器件額定值并有充足裕量；開關(guān)波形細節(jié)，觀測電壓的上升/下降時間、過沖幅度及振鈴頻率，PKIV6035的高共模抑制比在此環(huán)節(jié)至關(guān)重要，能有效剔除地噪聲，呈現(xiàn)真實的應(yīng)力波形；開關(guān)損耗計算，利用示波器的數(shù)學(xué)運算功能，將電壓與電流波形相乘得到瞬時功率，并對開關(guān)過程積分，分別計算開通損耗與關(guān)斷損耗。測試需在不同母線電壓、負(fù)載電流及驅(qū)動電阻條件下重復(fù)進行，以全面評估性能。

五、測試結(jié)果

通過該測試方案，獲得了清晰準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。PKIV6035成功捕捉到SiC MOSFET低于20納秒的快速電壓上升沿，波形干凈，振鈴等細節(jié)清晰可見，這與普通探頭在相同環(huán)境下受干擾嚴(yán)重的情況形成鮮明對比，充分證明了其超高共模抑制比的價值。實測的關(guān)斷電壓尖峰值為950V（在800V母線條件下），測量重復(fù)性誤差小于±1%，為器件安全裕度評估提供了可靠數(shù)據(jù)。結(jié)合電流探頭數(shù)據(jù)計算的開關(guān)損耗，與仿真結(jié)果吻合度很高，差異小于5%，有效指導(dǎo)了驅(qū)動電阻的優(yōu)化選擇，幫助客戶在開關(guān)速度與損耗、過沖之間找到了最佳平衡點。整個高壓測試過程安全穩(wěn)定，光纖隔離提供了根本保障。

六、總結(jié)

本方案中，PRBTEK PKIV6035光隔離探頭憑借其85kV峰值共模電壓耐受能力和高達118dB的共模抑制比，解決了SiC電機控制器測試中高地噪聲淹沒真實信號的行業(yè)難題。

審核編輯 黃宇