R课堂 | 探头头部的安装位置

关键要点

?除了测量位置之外，探头的安装位置也很重要。

?如果不慎将电压探头安装在磁通量急剧变化的空间内，就会受到磁通量变化的影响，而体现在观测波形上。

SiC MOSFET栅-源电压测量

探头头部的安装位置

除了此前提到的测量位置之外，还有一个必须要注意的要点，那就是探头头部的安装位置。

通常，在功率开关器件的使用环境中，会对几十到几百安培的电流进行高速开关，所以因电流变化di/dt而产生的磁通量变化dΦ/dt非常大。另外，电压变化dv/dt也非常大，电压非常高，所以电压变化时所流电流的变化也不容小觑。

如果不慎将电压探头安装在这种磁通量急剧变化的空间中，探头的头部就会受到磁通量变化的影响，并且这种影响可能会叠加在最终波形上。下面比较了4种安置方法所检测出来的开关波形。

(a) 主电路环路的内侧
(b) 主电路环路的外侧最近处
(c) 主电路环路的外侧，用绞合线拉开12cm距离
(d) 主电路环路的外侧，用绞合线拉开12cm距离+100Ω

图1中列出了（a）～（d）四种探头头部安装位置的差异，并用箭头画出了主电路环路的电流路径。

图1. 探头头部安装位置和主电路环路的电流路径

（a）是将探头安装在主电路环路的内侧，dΦ/dt最大的位置；(b)是将探头安装在主电路环路的外侧，由于是外侧最近的位置，所以也是dΦ/dt较大的位置；(c)和(d)是用延长线拉开与主电路环路的距离，将探头安装在尽量免受dΦ/dt影响的位置。不同的是（d）中加了一个100Ω的阻尼电阻。

图2是在上述4种安装方法下观测到的栅-源电压波形。

图2. 探头头部安装位置对最终波形的影响

从LS的波形看，可以看到在磁通量变化最大的（a）处，在与开关动作相同的时间点发生了浪涌，可见受辐射噪声的影响很大。另外，由于延长线电感的影响，(c)的波动比（b）还要大。从结果看，在延长线中插入100Ω阻尼电阻的(d)成功抑制了振铃，波动最小。

在这个测试中，由于HS在执行开关工作，因此LS的栅极电压始终处于关断状态（0V），所以完全没有驱动电流流向栅极引脚，可以认为容易受到磁通量变化的影响。而HS则由于在开关工作期间，有驱动用的充电电流流入SiC MOSFET的栅极引脚而不容易受到磁通量变化的影响，因此可以认为其波形不像LS那样紊乱。

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