雙脈沖測試（DoublePulse Test）是一種在電路變換器設計早期，對功率器件進行開關性能測量的方法，它非常有助于在產品設計中，把控產品設計周期，節(jié)省產品推向市場的時間。本文通過幾個方面的內容，討論一下DPT的測試方法，安全注意事項，測試電壓及電流的注意事項，及DPT測試的投入對應的產出等。

一.雙脈沖測試的概念及測試方法

如前所述，DPT測試最主要的價值，在于在產品設計早期，在最差條件下去測試電路的性能，以評估開關器件的特性，它可以減小實際設計產品所面臨的一些不可預期的風險。

圖1 典型的雙脈沖波形

典型的雙脈沖波形如圖1所示，通過調整功率器件的開通和關斷時間，T1,T2,T3，則可以評估在不同的電流下的全范圍運行條件，相當于在一種可控條件下去做這個測量。

圖2 典型的DPT測試電路

典型的H橋DPT測試電路如圖2所示，被測對象DUT是H橋左下的功率器件，例如，這是一個SiC mosfet器件，由圖上可知，當電路處于開關狀態(tài)時，它通過一系列測試設備去測試其源極電流，漏極電壓，門級電壓等，通過脈沖產生器可以調整T1,T2,T3的波形寬度，因此電感及開關電流也得到了調整，H橋左上的開關器件，例如，也是SiC mosfet，作為被測試SiC的互補開關，以同步整流方式運行，負載電感用于限制電流的上升率di/dt.在上述測試電路中，外加的DC電壓是可以調整的。

此處，負載電感是DPT測試中的一個重要器件，對其的選型需要注意以下方面：

1. 需要注意在峰值測試電流下不能飽和

2. 電感的位置要遠離測試設備，以免EMI干擾或者磁場耦合到驅動電路或者測試儀器

3. di/dt不要太小，以免開關時間太長大于200uS，影響開關性能

4. 電流脈沖太寬的話，溫度會上升，影響開關性能

5. di/dt不要太大，否則開關時間T1,T2,T3小于10u的話，可能讓開關不能充分導通或者關斷

在選擇電感時，需要嚴格審核是否滿足以上條件，避免對測試結果的不好的影響。

大家可能會想，在上述圖1的典型DPT波形中，為什么需要兩個脈沖呢？實際上，通過控制T1和T2的時間，我們可以控制在T3時加在電感上的電流，相當于通過建立互補開關上的電流，而改變被測開關上的電流，這時候反向恢復的性能就可以很容易測到。

另外，值得說明的是，這里典型電路上是兩個半橋組成的H橋，實際上，通過一個半橋連接負載電感，然后接在DC+或者DC-上，也可以測試開關性能。采用圖2的典型電路，只是因為這是一些典型應用的拓撲（如三電平拓撲），它代表了實際應用的情況，當然，在不需要在兩個橋之間切換負載電感時，也可以通過單個半橋連接電感，再連接到DC電源上，也可以得到精確的測試結果。

假設我們要測試性能的器件是左側橋臂的上管呢？很顯然地，在上述電路設置中，將相關電壓和電流探頭接到上管中，而下管還是按照原有方式進行開關，則可以測試到上管的性能波形，這個上管可以是開關管，也可以是續(xù)流二極管。

前面我們探討了DPT測試的一些基本方法，接下來，我們從安全的角度看看應該注意哪些方面。

二.DPT測試的安全注意事項

在電路測試中，高電壓本來就很危險，另外，當電路發(fā)生失效時，除了致命的高壓會暴露之外，可能一些有害物質會噴射出來，如電解電容的電解質等。所以非常有必要將高壓測試電路放在一個保護罩中，避免發(fā)生傷害，典型的高壓電路保護罩，如圖3所示。

圖3 典型DPT測試保護罩

也可以通過警示燈來告訴實驗操作者，有高壓的裸露。除此之外，當安全門打開時，高壓可能會裸露，那么會自動觸發(fā)電路切斷電源，并且給高壓電容放電。

如下的一些安全操作規(guī)范一定要遵守

1. 一定要將高壓電路放在保護罩中，避免偶然接觸到高壓，即使發(fā)生了失效，也會有一層保護屏障

2. 當需要操作高壓電路時，必須斷開高壓電源，讓高壓電容放電，必要時加永久放電電阻

3. 正確的測試接地，如用差分探頭測試高邊器件的電壓，且被測模塊需要有良好的低阻抗接地路徑

4. 如模塊可能會失效，則確保高壓電源一定要有限流功能

5. 不要單獨去操作高壓測試，遵守“同伴原則”，必要時，另外的人可提供急救

6. 確保對儀器使用者的正確的安全和急救培訓

7. 確保斷電按鈕有清晰的標志且容易找到

特別注意的是，當需要測試器件的高溫性能時，一定要注意防止燙傷，因為此時的器件溫度會很高，

三．電壓及電流的測試注意事項

在低邊器件的測試時，可以使用單端探頭，此時可以使用探針來盡可能地減小探頭測試環(huán)路的電感，如圖4所示。

圖4 電壓測試減小測試環(huán)路電感

同時，在測試探頭上增加對信號的共模阻抗，可以通過在鐵氧體磁芯上增加幾圈探頭繞線，如圖5所示。

圖5 增加共模阻抗的電壓探頭

當測試高邊器件時，注意使用差分探頭，由于接地端是高頻dv/dt信號，因此探頭的共模抑制比要高，減小對信號的影響。最基本的一個要求是，探頭需要有足夠的耐壓避免過壓損壞，或者說不要使被測電壓高于電壓探頭的耐壓。

測試電流信號時，注意在源極或者漏極接入電流傳感器，此時需要盡可能地減小環(huán)路電感，或者引入噪聲以避免使得信號畸變。

一種電流傳感器是Pearson電流傳感器，它的特點是精度高，帶寬高，但是尺寸大，在測試中不容易得到小的回路電感，且它是金屬外殼，不方便和高壓進行隔離。

另外一種常用的電流傳感器是Rogowski，羅氏線圈，它的特點是帶寬比較高，達到15M-30M,且用示波器測試電流時，可以通過示波器補償信號的delay，同時它的一個優(yōu)勢是小巧靈活，方便接到電路中，而保持小的測試回路電感。圖7，8，9，10給出了四種典型的羅氏線圈測試場景，兩種電流傳感器的比較圖如圖6所示。

圖6 Pearson線圈和羅氏線圈的直觀比較

圖7 羅氏線圈測試典型場景1

圖8 羅氏線圈測試典型場景2

圖9 羅氏線圈測試典型場景3

圖10 羅氏線圈測試典型場景4

圖10給出了一個用羅氏線圈測試PCB走線電流的示例，這種方式，需要提前在PCB上留下測試穿孔。

在測試過程中，影響開關性能的一個典型因素是器件溫度，那么控制溫度就變得非常重要，一般來說，需要將被測模塊DUT安裝在金屬板上，以方便加熱或者冷卻。當測試低溫時，可以將DUT放在冷卻板和冰水上，整個設備再放在溫箱中，可以根據需要，將溫度減小到-20C或者-40C.

四．其它測試注意事項

在DPT測試中，除了一般的Corner測試外，還有一些注意事項需要說明。當測試短路或者過流性能時，包含相和相之間的短路，或者上下橋臂短路等，尤其是大電流模塊，在快速的di/dt下產生的強的磁場會導致對驅動電壓及總線電壓的干擾，也會造成對電源和測試儀器的干擾等。

如果開關的dv/dt需要限制在一定的水平，那么可以通過在門級加電阻來調整開關速度。由于器件規(guī)格書上不可能展示出所有條件的開關損耗數據，那么，通過測試，就可以精確的得到器件的開關損耗，這對于估計效率和計算結溫非常重要。

通過測試di/dt,電壓過沖，開關環(huán)路電感等，可以對理解如何設計器件的RBSOA有很大幫助，這里解釋一下，RBSOA就是反向偏置安全工作區(qū)的意思。

當測試半橋的下管的性能時，同時需要注意檢測一下上管的門級波形，以免在下管開通上管關斷時由密勒效應導致的誤開通。

由于DPT測試不可能是針對每一個器件個體的，所以工程師需要和供應商確認好器件的參數一致性，以及生產的品質管控等。

五．DPT測試的好處

既然提了這么多注意事項，顯然實施者需要做很大的投入，那么它的回報是什么呢？

首先，可以在安全可控的條件下，提前測試器件的性能，避免在正式產品上去面臨一些不可預期的問題，保留的波形和測試結果，可以作為更改設計的參考。

其次，精確測量開關損耗，除了可以估計最差情況的結溫，還可以形成一個針對所有變換器的設計流程模板。

最后，DPT測試，可以避免設計過程中的問題導致的時間delay，可以更好地控制產品開發(fā)進度。

但是DPT測試也有一定的局限性，比如，它能覆蓋功率器件大部分的運行條件，但是，諸如線路噪聲干擾，磁場干擾，軟件問題等，它是無法測試的，這些問題不會在測試中發(fā)現(xiàn)。

綜上，我們探討了DPT測試的基本電路及基本概念，接著從安全的角度探討安全測試的方面，后面重點關注了電流和電壓信號測試的注意事項，同時也討論了一些其它注意事項，最后強調了DPT測試的優(yōu)勢及局限性，可以通過本文對DPT測試有一定的理解。