技術文章
一、概述
在電力電子技術領域,為了準確測試功率器件的開通損耗 EON和關斷損耗EOFF,必須獲得非常準確的電流電壓探頭之間的相對延時參數(skew),然后輸入到示波器的對應通道進行延時補償。否則會導致示波器計算 EON、EOFF時產生很大的誤差。
TF2000 是一款集成了數控高壓電源、MOSFET、無感電阻、同軸分流器、控制模塊、觸摸屏等完整核心組件的便攜式電流電壓探頭延時測試儀。
可以精確測量單個電流電壓探頭延時參數的儀器
以寬帶同軸分流器作為精確延時參考基準的方法
脈沖電壓 700V 脈沖電流 30A,可以測量高電壓大電流的探頭的延時參數
脈沖上升時間高達 15ns,延時測量的精度高
可以測量兩個電流電壓探頭之間的的相對延時
本儀器的創新之處是在電路里增加了一個延時參數可以在物理上計算不需要測量的的寬帶同軸分流器作為精確的延時參考通道。在這之前,業界沒有找到一個延時參數不需要測量的電流或電壓傳感器作為延時參考傳感器。
TF2000 在實現在高壓(700V)大電流(30A)的狀態下測量單個電流電壓探頭的延時參數,也可以測量兩個電流電壓探頭之間的的相對延時。
電流電壓探頭的延時參數是指某一個電流或電壓探頭從輸入到輸出的延時參數。該延時參數由電流電壓探頭的電路結構和信號電纜長度產生。生產探頭的廠家會給出每一個型號標準的延時參數。但是如果用戶對輸入線信號線或輸出同軸電纜進行了改變,那么就需要重新測量延時參數。
TF2000 通過可視化 UI 軟件控制界面,可以設定無感電阻的阻值和調節輸出脈沖電壓的大小(700V)。可以很方便地一鍵觸發輸出一個電流電壓脈沖,實現電流電壓探頭的延時測量。
TF2000 整體尺寸僅有 170*145*100mm,非常便于攜帶及演示。

二、開通損耗 EON 和關斷損耗 EOFF 的測量
測試功率器件的開通損耗 EON和關斷損耗 EOFF計算方法是:先把電壓和電流的波形相乘得到一條損耗功率曲線,然后對開通或關斷期間的功率進行積分就得到 EON/EOFF。如果對 MOSFET 的導通期間的功率進行積分就得到導通損耗。

下面是一個測試案例中,我們把電壓探頭和電流探頭準確的相對延時 7ns 輸入到示波器的對應通道進行延時補償。此時示波器計算出準確的開通損耗 EON=535uJ。
| 示波器通道 | CH1 | CH2 |
| 測試項目 | ID | VDS2 |
| 探頭類型 | 同軸分流器 | 高壓差分探頭 |
| 探頭型號 | CSD01M20 | DP6150 |
| 1米同軸電纜延時 | 5.2ns | 5.2ns |
| 同軸分流器本體的延時 (長度為30mm) | 0.1ns | |
| 高壓差分的探頭本體延時 | 7.1ns | |
| 電壓電流探頭的相對延時 | 0 | +7ns |
三、TF2000 的使用方法
-接入被測的電流或電壓探頭并用同軸電纜連接到示波器的兩個通道。
差分探頭可以直接插入本機的 4mm 紅黑香蕉插座。
電流探頭可以直接夾在無感電阻上
-TF2000 接入 24V 電源適配器,本裝置的觸摸顯示屏啟動并進入工作狀態。
-設定所用的無感電阻的阻值。
-設定所需的脈沖電壓,本裝置會根據所用的無感電阻的阻值自動顯示輸出的脈沖電流峰值
-按 ON 鍵,高壓電源輸出電壓
-按 TRIG 鍵,本裝置輸出一個脈沖寬度為 2us 的同步的脈沖電壓和脈沖電流
-在示波器上測量兩個通道的延時,計算被測探頭的延時參數