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技術專題
電路設計公司測試半橋功率轉換器的直通
用于功率轉換器和逆變器的半橋配置中的硬切換是用于有效功率轉換的常用技術，特別是在較高功率水平下。隨著碳化硅（SiC）技術使開關速度提高，電源兩端短路導致直通電流的可能性增加。從開關節點到柵極的寄生耦合電容的影響變得越來越關鍵。
耦合電容會導致高端柵極毛刺，從而導致不希望的導通條件，半橋的兩個晶體管同時導通，從而導致短路，從而導致大電流流過。這種直通電流條件可能會損壞晶體管。提高大功率設計的魯棒性是關鍵的設計準則。重要的是要確保半橋的高側門上沒有嚴重的毛刺，并且高開關速度和直通條件之間的裕度會不斷縮小。成功設計中要提高精度，就需要使用用于評估關鍵參數值的測量儀器來提高精度。
為了驗證直通事件的風險，必須同時測量高端和低端開關上的柵極至源極電壓（在時域中，使用示波器）。為了防止相應的晶體管意外導通，高端柵極信號上的毛刺可能不會超過預定義的電壓電平。該任務需要針對高端和低端的一系列觸發事件以及非常高的觸發精度進行復雜的觸發設置，并精確定義觸發閾值。配置觸發器設置后，被測設備將在不同的負載和環境條件下運行，以在整個指定的操作范圍內確定關鍵條件，以調查擊穿的風險。
數字觸發器大大提高了示波器測量的準確性。與模擬觸發器相比，沒有單獨的觸發器路徑。數字觸發器實時應用于完全相同的數字數據，并具有與顯示數據相同的分辨率和帶寬；如果示波器可以檢測到信號，則也可以觸發該信號。
數字觸發器可識別關鍵點以驗證擊穿風險的優勢包括
在設置高端和低端觸發條件的完整序列時具有高度靈活性。
觸發滯后的單獨設置可優化相應信號的觸發靈敏度。
在全帶寬下具有較高的觸發靈敏度，可以捕獲較小的有害干擾。
抖動值非常低，可以穩定觸發。
當以最大分辨率和帶寬采集數據時，實時觸發采集的數據；不會錯過任何重大事件。
R＆S RTE和R＆S RTO等現代示波器具有先進的，易于使用的數字觸發器以及滿足電力電子測試要求的理想規格。
作為使用數字觸發器的示例，基于對稱半橋拓撲的500 W DC / DC轉換器用于演示如何識別可能導致擊穿的關鍵門時序事件。由于實時操作，在將高端柵極信號的觸發值調整為最大可接受值的同時，任何違反該值的開關事件都可以輕松識別，從而可以承受擊穿的危險。該轉換器在36 V至72 V的輸入電壓下工作，并產生3.3 V的輸出電壓。開關頻率為400 kHz。根據數據表，MOSFET柵極的最低可能閾值電壓為2V。
將示波器連接到DUT之后，使用示波器應用程序對話框配置所有相關的觸發選項：
首先，選擇一個觸發序列，以便可以在一個序列中定義三個事件（A，B，R）。將第一個觸發事件（A）定義為負沿觸發，以捕捉低側開關處的柵極至源極電壓的下降沿（圖1）。為此條件定義合適的觸發電平。在半橋連續運行期間，此觸發事件將捕獲低端開關設備上的每個關閉事件。
圖1：觸發器設置：低端開關處的觸發器A的負斜率邊緣事件。
其次，定義該序列的下一個觸發事件（B），以檢測高端開關的柵極至源極端子上的毛刺（圖2）。僅在發生第一個觸發事件（A）后，此觸發才有效。根據應用的最壞情況定義毛刺電平，極性和寬度值。
第三，定義復位條件（R），以在未發生故障事件的情況下在特定的超時后復位第一個預觸發事件。低側開關的最大接通時間在觸發設置中定義超時值。
圖2：觸發器設置：高邊開關處的觸發器B的毛刺事件。
為了確定安全裕度，請降低從2 V開始的高端柵極毛刺觸發的觸發電平，直到發生觸發事件為止。在1.88 V（綠色框）下，將生成觸發事件，如測量結果所示（圖3）。在這種情況下，這意味著120 mV的安全裕度。設計人員必須確定這是否足以滿足轉換器或逆變器系統的需求。
圖3：半橋配置的測量結果
除了研究觸發器之外，還確定了有關電路的其他信息，例如，變壓器的漏感與開關的輸出電容之間的諧振頻率（在藍色框中）。
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