泰克示波器：延时校准、脉冲测试一定要做的事儿

　　双脉冲试验的主要目的是获得功率半导体的开关特性，可以说是伴随着从R&D到应用功率器件的整个生命周期。基于双脉冲试验获得的设备开关波形可以做很多事情，包括:通过分析验证开关过程的设计方案，提出改进方向，提取开关特性参数，制作设备规格，计算开关损耗和反向恢复损耗，为电源热设计提供数据支持，对比不同厂家设备开关特性等。

　　测量延时的影响

　　测量信号在测量过程中会经历两次延迟，不同信号的延迟差会对测量结果产生一定的影响。一次延迟是示波器模拟前端的延迟，不同通道之间的延迟差 ps 级别，对于 ns 级别的 ns、us 功率器件的开关过程可以忽略不计。另一个是探头的延迟，不同探头的直接延迟区别在于 ns 此时对开关速度快的设备有明显影响，尤其是近年来逐步推广使用的设备 SiC 和 GaN 对设备的影响更大。

　　我们以 SiC MOSFET 开关过程测量为例来说明测量延时的影响。

　　在下图中，蓝色波形为未对探头进行延时校准前获得的波形(校准前波形)，红色波形为对探头进行延时校准后获得的波形(校准后波形)。

　　按照理论，在开通过程中，当 IDS 开始上升时，会在回路寄生电感上产生压降，这会使 VDS 有所下降，IDS 的上升与 VDS 的下降应该几乎在同一时刻开始的。而在校准前波形中，IDS 开始上升时，VDS 保持不变，在一段 5.5ns 延时后才开始下降。这一情况与理论明显不符合，可以推断此时 IDS 信号超前 VDS 信号。而在进行校准后，这一问题得到了解决。

　　按照理论，在关断过程中，VDS 的尖峰应该在IDS 过零附近。而在校准前波形中，IDS 过零5.5ns 后，VDS 才达到最高值。在进行校准后，这一问题也得到了解决。

　　与此同时，我们还对开关特性参数进行了整理，包括：开启延迟 td(on)、开通时间 tr、开通能量 Eon、关断延时 td(off)、关断时间 tf、关断能量 Eoff。开放延迟可见一斑 td(on)和关断延迟 td(off)校准前后有 2ns 左右差异，开启时间 tr 和关断时间 tf 校准前后几乎不变，能量开放 Eon 395.31uJ 比校准后 147.53uJ 大了 1.67 倍，关掉能量 Eoff 校准前 20.28uJ 比校准后 70.54uJ小了 71.3%。

　　由此可见，延迟对设备开关特性的分析和参数计算有着非常明显的影响。在测量之前，我们可以通过以下四种方法进行延迟校准。

　　方法一 : 同时测量示波器自带方波信号

　　只需同时测量相同的电压信号，然后根据测量结果对不同电压探头之间的延时差进行校准即可。

　　我们可以使用泰克示波器自带的方波信号，通常在示波器的侧面板或前面板上。可以看出，虽然两个探头都在测量示波器自带的方波，但显示在示波器屏幕上的波形的延迟是1。通道测量通道超前 2 通道测量通道 5.6ns。所以我们可以在示波 设置器的通道设置菜单 1 通道延迟为-5.6ns，或设置 2 通道延迟为+5.6ns 完成校准。

　　方法二 : 示波器自带功能校正

　　对于固定型号的电压或电流探头，延迟基本固定，只要知道探头的型号，就可以直接进行延迟校准。现在示波器的功能越来越强大，探头的型号可以通过探头的接口识别出来，这样示波器就可以直接自动设备延迟校准值。

　　方法三 : 延时校准夹具

　　仿照方法一中同时测量同一信号来校准不同电压探头延时差别的思路，测量同时变化的电压和电流信号，就能够校准电压探头和电流探头之间的延时差别。很多示波器厂商基于此思路已经推出了电压、电流探头延时校准夹具，方便工程师直接使用，而不用再自己做校准源。例如泰克的相差校正脉冲发生器信号源 TEK-DPG 和功率测量偏移校正夹具 067-1686-03。

　　方法四 : 利用器件开关特征

　　如果受手头设备的限制，也可以通过上面提到的设备开关过程的特点进行校准。根据理论，在开放过程中 IDS 的上升与 VDS 的下降应 这几乎是在同一时刻开始的。然后我们可以在不同的测试条件下进行双脉冲测试，并阅读每个开放过程。IDS 与 VDS 间隔延迟，然后去平均值后再进行校准。

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