通道延遲對功率損耗測試的影響

　　開(kāi)關(guān)器件的功率損耗是開(kāi)關(guān)器件評估的重要環(huán)節，也是許多示波器選配的高級分析功能。事實(shí)上，雖然很多實(shí)驗室配備了功率損耗程度測量環(huán)境，對設備和探頭也投入不菲，但是如果忽略了時(shí)間偏移，則所有的測試結果都將失去意義。

　　1.1 開(kāi)關(guān)損耗測量中應考慮哪些問(wèn)題呢?

　　在實(shí)際的測量評估中，我們用一個(gè)通道測量電壓，另一個(gè)通道測量電流，然后軟件通過(guò)相乘得到功率曲線(xiàn)，再通過(guò)時(shí)間區間的積分得到最終的結果。

　　這其中要注意的兩點(diǎn)：

　　保證示波器和探頭帶寬充足，準確獲取開(kāi)關(guān)器件在開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中的波形;

　　精確測量相位，保證電壓和電流的對應關(guān)系。

　　帶寬充足比較好理解，但我們該如何保證電壓和電流的對應關(guān)系呢?

　　1.2 時(shí)間偏移對測量結果的影響

　　當電壓通道和電流通道之間存在時(shí)間偏移時(shí)，測量結果明顯偏高或偏低，而器件的開(kāi)關(guān)速度越快，偏移的影響就越明顯。圖1為MOS管的關(guān)斷損耗測量原理圖，由此可見(jiàn)，只有經(jīng)過(guò)校正以后，才能得到正確的測量結果。值得注意的是，由于電壓探頭和電流探頭的實(shí)現原理和探頭傳輸電纜長(cháng)度的差異，這種偏移是普遍存在的。

　　圖1通道間的偏移對測量結果的影響

　　1.3 如何對通道偏移進(jìn)行校正呢?

　　如圖2所示，偏移校正夾具可以直接校正電壓探頭和電流探頭之間的時(shí)間偏移。其基本原理是夾具產(chǎn)生一組相位差為零的電壓和電流的脈沖信號同時(shí)作用在電壓和電流探頭上，通過(guò)示波器觀(guān)察脈沖信號經(jīng)過(guò)探頭后的時(shí)間偏移，并在示波器上校正偏移時(shí)間。

　　該夾具通過(guò)USB接口供電，使用簡(jiǎn)單方便。時(shí)間偏移的校正可以手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行。使用偏移校正夾具，校正前后的波形分別如圖3和圖4所示。

　　圖2 ZDF1000偏移校正夾具

　　圖3偏移校正前的波形

　　圖4偏移校正后的波形

　　1.4 延長(cháng)線(xiàn)對傳輸延遲的影響

　　除了執行偏移校正，在實(shí)際測量中，還應注意延長(cháng)線(xiàn)的影響，典型的測試示意圖如圖5所示。由于電流鉗通常無(wú)法直接在PCB板上測量電流，此時(shí)電流需通過(guò)延長(cháng)線(xiàn)引出，延長(cháng)線(xiàn)會(huì )引入傳輸延遲，普通銅線(xiàn)延長(cháng)線(xiàn)可按33.5ps/cm進(jìn)行計算，并通過(guò)示波器的延遲校正參數進(jìn)行補償。同樣的，電壓探頭的延長(cháng)線(xiàn)也會(huì )帶來(lái)傳輸延遲，可根據實(shí)際測量中的超前滯后關(guān)系，對應調整延遲校正參數進(jìn)行補償。以圖5為例，假設延長(cháng)線(xiàn)的長(cháng)度為100cm，則電流通道的延遲時(shí)間為：33.5ps/cm×100 cm=3.35ns。在使用偏移校正夾具完成校正后，應調整電流通道的延遲校正時(shí)間，使其比電壓通道超前3.35ns。

　　圖5典型的測試示意圖

　　通過(guò)以上分析可以看出：在使用示波器對高速開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行開(kāi)關(guān)損耗測量時(shí)，除了保證電壓通道和電流通道的波形測量準確之外，還須留意通道之間的時(shí)間偏移，這種由探頭引入的時(shí)間偏移，這種偏移會(huì )為測量本身引入較大的誤差。因此，在準確評估功率損耗時(shí)，一定要使用偏移校正夾具對通道延遲進(jìn)行校正。