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：1、瞬态响应时间（目标<5μs）2、过冲幅度（应<15%）3、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