SiC正在應用于功率更高、電壓更高的設計中，如電動汽車(EV)電機驅動器、電動汽車快速充電樁、車載及非車載充電器、風能及太陽能逆變器及工控電源。

時域測量和開關損耗計算的準確性受到探頭采集測量數據的準確性、帶寬和延遲的影響。雖然討論的重點是示波器探頭之間的差異，但具體的實現方法（如布局、寄生信號和耦合）也在測量準確性中發揮著關鍵作用。需要測量三個重要參數：網格電壓、漏電電壓和電流，以正確驗證使用SiC技術的功率模塊。

測量柵極電壓

測量SiC功率器件的柵極電壓是極具挑戰性的，因為它是一個低壓信號(~20VPP)。與示波器接地相比，參考節點可能具有高DC偏置和高DV/dt。此外，最大的dv/dt發生在開關事件中，這是測量柵極信號時最關心的時間。即使設備源極與接地拓撲相連，電路接地與示波器接地之間的寄生阻抗仍會因快速瞬態信號而導致讀數錯誤。這就要求測量設備從接地反耦，具有很大的共模抑制比。傳統上，這種柵極電壓測量采用標準差分探頭（圖1a），而最新的光隔離探頭，如ISOVU探測系統（圖1b），可以大大提高這種測量的準確性。

圖1.(a)差分電壓探頭實例：泰克差分探頭THDP0200探頭及附件；

(b)泰克lsovuTIVP1光隔離探頭(TIVPMX10X，±50V傳感器尖端)。

圖2比較了標準差分探頭和光隔離探頭的高側格柵極電壓測量。無論是關閉還是打開，在設備格柵通過閾值區域后，格柵極上都可以看到高頻振鈴。由于格柵極與功率環之間的耦合，預計會出現一些振鈴。

然而，在差分探頭中，振鈴的范圍明顯高于光隔離探頭測得的值。這可能是由于探頭內參考電壓變化引起的共模電流和標準差分探頭的假信號。雖然圖2中差分探頭測得的波形似乎通過了裝置的最大柵極電壓，但光隔離探頭的測量精度較高，顯示裝置在標準范圍內。

圖2. 差分探頭( 藍色軌跡) 與IsoVu 光隔離探頭( 黃色軌跡) 對比。

使用標準差分探頭測量柵極電壓的應用工程師應注意，因為它可能無法區分這里顯示的探頭和測量系統的假信號以及設備額定值的實際違規行為。這種測量假信號可能會導致設計師提高柵極電阻，減慢開關的瞬態信號，減少鈴聲。然而，這并不一定會增加SiC設備的損耗。因此，所使用的測量系統必須能夠準確反映設備的實際動態，以正確設計系統，優化性能。

測量漏極電壓

在功率電子系統中，差分探頭和參考地電平探頭是兩種常用的電壓測量方法。差分探頭是一種流行的選擇，因為它可以毫無問題地添加到電路的任何節點中。參考地電平探頭應注意實現方法，因為其屏蔽引腳連接到示波器的接地。參考地電平測量不正確，一般導致探頭參考接地電流小，顯著降低測量精度。

這種效果在SiC設計中會更加明顯，因為高dv/dt會將寄生電流引入示波器探頭參考地電平，導致測量誤差。在更嚴重的情況下(當參考地電平屏蔽層連接到功率信號時)，大電流會流過接地，損壞探頭或示波器。在最壞的情況下，從儀器到接地的連接失敗會導致示波器外部金屬殼浮動到總線電壓，嚴重威脅操作人員的人身安全。

圖3。當兩個參考地電平的探頭連接到不同電壓的參考平面時，設備電流將旁路CVR流經地線和示波器。這將導致測量錯誤，并可能導致設備損壞。

在使用參考地電平CVR時，接地問題變得更加關鍵。如圖3所示，在使用參考地電平探頭和CVR時，可通過示波器屏蔽路徑繞過CVR。這將導致整個設備的電流流過示波器，可能損壞電壓探頭或示波器，并帶來重大的人身安全風險。一般來說，建議使用差分探頭測量設備的漏極到源極。如您使用中還有其他問題，歡迎登錄西安普科電子科技。

審核編輯：湯梓紅