功率器件开关功耗测试详细步骤 HD3示波器轻松搞定MOSFET开关损耗测试

功率器件（MOSFET/IGBT）是开关电源最核心的器件同时也是最容易损坏的器件之一。在开关电源设计中，功率器件的测试至关重要，主要包括开关损耗测试，Vds peak电压测试以及Vgs驱动波形测试。

根据IEC 60747-8 标准规定

 

而0到t1也就是开启功耗Eon的计算时间起点为Ids电流上升到10%，终点为Vds电压下降到10%。对应的关断功耗Eoff计算时间起点为Vds电压上升到10%到Ids电流下降到10%。

针对功率器件开关损耗测试，电源工程师朋友都会觉得利用示波器准确的计算规定时间内的积分非常麻烦。利用HD3示波器的“光标跟踪测量”和“基于光标的计算”功能可以轻松实现开启和关断功耗的测试。根据如下步骤，看看MOSFET开关功耗到底有多简单：

 

 

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先测量到一个MOSFET开关波形，包括Vds和Ids

 

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放大MOSFET开启过程

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使用Delay测量，设置示波器测量CH2上升沿（Ids电流）到CH1下降沿（Vds电压）的delay时间，Threshold默认设置为lower，10%（也就是Ids上升到10%到Vds下降到10%的时间），这刚好就是IEC规定的开启损耗的计算时间区域

 

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是Threshold可以设定不同的百分比，以满足用户使用其他标准进行测试的要求

 

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Delay测量设定好后，基于HD3示波器的光标跟踪测量的功能，会自动在t0 (Ids上升到10%)和t1(Vds下降到10%)产生两个光标

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设置运算Eon=CH1*CH2的积分，根据HD3示波器的基于光标的运算功能，设置运算区域为光标

 

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设置完毕，下面就可以直接运算出MOSFET的开启功耗为326nWs，再以同样的方案计算出关断功耗，然后通道Rds(on)和电流值计算出导通功耗，这就可以得出一个周期的功耗，乘于频率就是这个MOSFET功率器件的功耗。

 

 

工程师朋友们可以看到，使用HD3示波器的“光标跟踪测量”和“基于光标的计算”功能可以让MOSFET损耗测试变得非常简单。

 

但是请一定要注意，在进行损耗测试之前，务必要校准示波器的通道间（电流和电压通道）时间延迟。

除了损耗测试之外，Vds peak电压的测试也非常重要，目前市场上绝大多数示波器都采用模拟触发，触发精度比较差，比如想要触发540V以上的peak电压，可能误差会到±10V，这就会错过一些已经超过MOSFET Vds derating电压的信号捕获，或者错误的抓到没有到540V的波形，HD3示波器基于数字触发，极大的提升了触发系统的触发精度、触发灵敏度和抗噪声能力，在设置540V触发的情况下，一般可以做到只有1-2V的触发误差。

 

随着宽禁带材料的发展，SiC 和GaN MOSFET的应用也越来越广泛，由于宽禁带功率器件开关速度快，驱动线路的设计至关重要，在验证上管驱动电压波形时，请务必使用光隔离探头以避免共模信号的干扰，下面是光隔离探头（CH1黄色波形）和传统差分探头（CH2绿色波形）对比。HD3示波器将会在6月份支持光隔离探头，给客户提供高性价比和高精度的电源测试方案。

除了更便于MOSFET 损耗、Vds peak电压以及驱动电压测试外，HD3基于其14bit ADC，超低的底噪以及高达100Mpts的存储深度，深受电源工程师的喜爱。小编给大家总结了HD3示波器针对电源行业的几大优势：

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简化MOSFET开关损耗测试

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高精度边沿电压触发对测试Vds peak电压非常有帮助

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业界领先的纹波测量精度（低至50uV的底噪，特别是配合N7020A电源完整性探头） 

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高精度PSRR & Bode plot  测试

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最佳FFT噪声底 

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更高的触发灵敏度 – HD3触发灵敏度可达0.01格（其他示波器通常为0.6格）

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更强的抗噪能力 – HD3采用数字触发，相较于模拟触发示波器，在高压大功率环境下的抗噪能力更强，有效减少误触发。

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支持光隔离探头，提供更具性价比的宽禁带器件测试方案

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基于14bit ADC，更适合于GaN MOSFET动态电阻的测试

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更深存储深度 –高达100Mpts

 

 

 

 

 

 

 

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