功率模块动态测试的挑战
当半桥切换时，半桥配置中的高侧器件源极和低侧器件漏极之间的连接处的电压电势随着大电压摆幅（例如，0V至600V）动态变化。这使得高侧 FET 的测量非常具有挑战性，特别是对于小栅极电压。测量 10 V 至 20 V 栅极电压，同时此测量的参考电压（即源极）上下切换，数百伏的快速转换速率非常困难，除非您具有高共模抑制 (CMR)探测技术。
在测量高侧 V gs时，业界往往认为高 CMR 是进行测量的必要参数。然而，探头的带宽和噪声规格也是测量的关键因素。
为电源模块的动态特性提供温度依赖性测量至关重要，因为应用通常需要恶劣的环境，例如炎热的沙漠、潮湿的热带森林或伴有大雪的极寒。在这样的温度条件下使用恒温室测试电源模块并不容易，特别是对于动态特性分析。
扩展动态功率器件分析仪产品组合
Keysight PD1500A 功率器件动态分析仪/双脉冲测试仪于 2019 年推出，已被许多功率半导体制造商和用户使用。凭借是德科技在 PD1500A 方面取得的成功以及测量科学知识和射频测试知识，该公司能够开发出具有前所未有的干净、可重复且可靠的波形和提取功能的电源模块 DPT 解决方案。与 PD1500A 相同的“易用性”和符合安全法规的特性受到电力
电子工程师的广泛认可。
是德科技推出了一款名为 PD1550A 动态功率器件分析仪的新型 DPT 系统，扩展了 PD1500A 的功率模块测试功能。该系统对于汽车 OEM 和电源转换器设计人员非常有价值。了解电源模块的行为和特性对于为汽车应用设计安全可靠的电源电路至关重要。一些关键功能解决了上述电源模块测试的挑战。
图 1. SiC 功率模块 (FF2MR12KM1P) 的 500 多个 AI d测试结果。图片由 Bodo's Power Systems提供
电流容量从 200 A 增加到 1000 A，同时仍然使用同轴
分流器作为电流传感器以保持高带宽电流测量。
根据电流水平和所需的精度，用户可以选择并连接 5 mΩ 或 50 mΩ 同轴分流电阻。每个分流器的特点是将频率响应平坦化至指定带宽。为每个分流器提供射频补偿数据，并将其应用于原始测量数据，以通过消除电流分流器的不需要的带宽变化来产生准确的结果。图 1 显示了使用新型 PD1550A 测量的I d > 500 A的示例测试结果。图 2 显示了 RF 补偿的有效性，无论所使用的分流电阻器的带宽如何，它都能使波形准确且一致。
图 2. RF 补偿对漏极电流的影响。图片由 Bodo's Power Systems提供
图 3. 高侧 V gs测量结果比较。图片由 Bodo's Power Systems提供
PD1550A 具有以下 V ds、I d和 V gs范围，涵盖各种电源模块：
漏极电压（Vds）：1.36kV（力），2kV（用差分探头测量）
漏极电流（Id）：1kA（力），2kA（测量）
栅极电压 (Vgs)：-28V 至 +28V，无欠压锁定（强制）
这些范围适用于低侧和高侧器件测试。
图 4.DUT 接口板和栅极电阻模块。图片由 Bodo's Power Systems提供
新开发的“真正的脉冲隔离
探针技术”解决了测试高侧器件栅极电压特性的一大挑战。专门设计的探头与其他探头完全隔离，可以对半桥配置电源模块中的高侧器件进行的 V gs测量，如图 3 所示。它清楚地表明新开发的“真正的脉冲隔离探头”具有足够的测量能力。与市售光隔离探头（蓝色波形）相比，CMR 和卓越的噪声性能（金色波形）。
PD1550A 继承了 PD1500A 的模块化架构，使是德科技能够利用测试系统软件框架来提供易于使用的用户界面等功能。只需填写 V ds、V gs、I d、第二脉冲宽度、关闭时间和温度（可选）的测试条件，用户只需单击鼠标即可执行全自动测试。用户可以扫描V ds , I d，甚至温度，可以实现数百个测试的自动化，从而为统计分析提供大量可重复且可靠的数据。测试结果的呈现有多种选项，例如提取的参数、DPT 波形或开关轨迹和栅极电荷图。“测量历史记录”功能允许快速搜索和调用测量数据以进行更深入的分析，将相同的测试条件应用于不同的设备重复测试，或对测试设置进行故障排除。
连接到电源模块的接口板是需要定制的组件，具体取决于电源模块的布局。是德科技应用可以提供全面的设计服务来创建这些定制板。图 4 显示了接口板的示例。这些定制板采用的技术可以轻松地将板连接到电源模块而无需焊接，从而允许许多 DUT 重复使用该板，同时创建类似焊接的连接。栅极电阻（R g）是表征电源模块特性时的一个重要组成部分。图 4 还显示了一个小型栅极电阻模块。每个栅极电阻模块都有一个包含电阻值的 EEPROM。PD1500A 软件自动识别电阻值并使用该值进行测试。EEPROM还用于其他DPT组件，例如接口板和栅极驱动器板，减少了操作员出错的机会，并进一步增强了系统的可靠性。
正如我们之前提到的，另一个关键的评估因素是温度依赖性。PD1550A 支持两种类型的热管理技术。一种是允许温度范围从室温到200°C的热板。另一种技术是 ThermoStream，可以在低至 -40 °C 的寒冷环境以及高达 200 °C 的高温下进行测量。热测试设备由系统软件自动控制，从而可以轻松获得与温度相关的特性。
图 5. IGBT 功率模块测试结果示例（25 °C 和 150 °C）。图片由 Bodo's Power Systems提供
图片由 Bodo's Power Systems提供
Keysight PD1550A 还符合合规、安全、责任 (CSA)、CE 和 KCC 等国际安全法规。将确保您安全地测试您的设备。
