使用PKC6100B高频电流探头测试谐振电源电流特性的研究

引言

随着第三代半导体SiC器件在工业激光电源中的广泛应用，500kHz以上高频LLC谐振拓扑的测试面临新的挑战。本文针对某80A输出工业激光电源系统，详细阐述采用高频电流探头测试开关波形、谐振腔相位及动态响应的关键技术。

一、测试设备选型与配置

探头选型要求

带宽≥100MHz（推荐某品牌PKC6100B）

额定电流≥100A（考虑80A额定+20%裕量）

最小分辨率≤10mA（满足SiC器件快速开关需求）

系统搭建

 

graph LR
示波器-- >电流探头-- >谐振腔
电源控制器-- >同步触发
电子负载-- >动态波形

 

二、核心测试项目与流程

（1）高频开关电流波形测试

操作步骤：

将探头钳置于SiC MOSFET源极

设置示波器采样率≥2.5GS/s

开启20MHz带宽限制功能

测量关键参数：

上升时间（典型值<15ns）

振铃幅度（应<10%峰值）

注意事项：

需采用差分测量消除共模干扰

推荐使用同轴电缆缩短接地回路

（2）谐振腔电流相位分析

测试方法：

双探头同步测量：

通道1：变压器原边电流

通道2：谐振电容电压

启用示波器XY模式观察李萨如图形

相位差计算公式：

 

ΔΦ=arcsin(A/B)×(180°/π)

 

其中A为椭圆短轴，B为长轴

典型数据：

额定负载时相位差应保持45°±5°

轻载时可能达到60°

（3）动态负载响应测试

测试流程：

配置电子负载阶跃变化（20%-80%-20%）

捕获三个关键时段：

瞬态响应时间（目标<5μs）

过冲幅度（应<15%）

稳态恢复精度

数据分析要点：

FFT分析频谱成分

比较SiC与Si器件的恢复特性差异

三、关键技术难点解决方案

EMI干扰抑制

采用铁氧体磁环滤波

推荐PI型滤波器参数：

 

L=100nH, C=10nF×2

 

探头安装误差修正

位置误差应<5mm

延时校准公式：

 

t_cal=(l×ε_r^0.5)/c

 

四、测试报告规范

应包含：

温升数据（25℃/65℃对比）

效率曲线图（含不同负载点）

关键波形截图标注：

时间刻度：200ns/div

电流刻度：20A/div

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审核编辑 黄宇