二つの同一のパワー半導体デバイスがハーフブリッジ構成で接続されています。下側 (Lo) デバイスには 三つのテスト モードがあり、上側 (Hi) デバイスにも同じく三つのテスト モードがあります。Hi デバイスを測定するには、DC バス電圧と同等の高電圧絶縁を備えた適切な定格の高電圧絶縁プローブが必要です。
- テスト モード 1: テスト対象のデバイスはオン状態で電流が流れており、他のデバイスはオフです。
- テスト モード 2: テスト対象のデバイスはオフ状態にあり、電流を遮断しますが、他のデバイスはオフのままです。
- テスト モード 3: テスト対象のデバイスは再びオン状態になり、電流が流れますが、他のデバイスはオフのままです。
インダクタはスイッチ位置 1 に設定され、回路は3つの連続モードで動作します。最初に、Lo デバイスはシミュレートされたゲート駆動パルスによってオンに駆動され、Hi デバイスはフリーホイール モードで動作します (左の画像)。次に、Lo デバイスはオフに駆動され (中央の画像)、電流はインダクタに流れ続けます (ただし、増加しません)。最後に、Lo デバイスは再びオンに駆動され、オン状態への移行直後に逆回復ダイオード電流が HI ダイオードを短時間流れ、この間に LO デバイスの伝導電流が増加します (右の画像)。3つのモードすべての動作中、Lo デバイスのゲート駆動パルスと Lo デバイスの出力電圧および伝導電流が測定されます。
インダクタはスイッチ位置 2 に変更され、回路は3つの連続モードで動作します。最初に、Hi デバイスはシミュレートされたゲート駆動パルスによってオンに駆動され、Hi デバイスはフリーホイール モードで動作します (左の画像)。次に、Hi デバイスはオフに駆動され (中央の画像)、電流はインダクタに流れ続けます (ただし、増加しません)。最後に、Hi デバイスは再びオンに駆動され、オン状態への移行直後に逆回復ダイオード電流が Lo ダイオードを短時間流れ、この間 Hi デバイスの伝導電流が増加します (右の画像)。3つのモードの全ての動作中、HI デバイスのゲート駆動パルスと HI デバイスの出力電圧および伝導電流が測定されます。
パワー半導体デバイスを設計および使用するエンジニアは、効率を最大化するために、スイッチングおよび伝導動作中の損失を最小限に抑えたいと考えています。エンジニアは次のことを行う必要があります。
- 1. LoデバイスとHIデバイス(Vds)の両方でゲートドライブ(Vgs)信号の立ち上がり時間と信号忠実度/形状を正確に測定
- 2. スイッチング、導通、オフ(ブロッキング)時のデバイス出力電圧を正確に測定
- 3. ドレイン電流を正確に測定し、さまざまな動作モードでの効率を計算
- 4. ダイオードの逆回復電流を正確に特性評価し、エネルギー損失と効率損失を計算(MOSFETの場合)
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