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