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在任何功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)中，都必須小化開關(guān)過程中的能量損耗。這種能量損耗可以使用示波器進(jìn)行測量。通常的做法是將同步采樣的電壓和電流相乘，生成功率波形：

p(t) = v(t)*i(t)

由于功率波形代表隨時(shí)間變化的能量消耗，因此可以通過對(duì)功率波形積分來確定能量：

E = ∫p(t)dt

為了使這些能量損耗測量準(zhǔn)確，電流和電壓波形的躍變必須在時(shí)間上對(duì)齊。因此，為了獲得有意義的能量損耗測量結(jié)果，設(shè)計(jì)人員必須校正測試夾具和探頭引入的不同延遲。

傳統(tǒng)上，探頭的偏差是在測試裝置上開始任何測量之前計(jì)算的。對(duì)于低壓應(yīng)用，可以使用函數(shù)發(fā)生器和消偏適配器（Tektronix部件號(hào)P/N 067-1686-03）進(jìn)行對(duì)齊。然而，這種方法對(duì)于高壓和大電流應(yīng)用并非佳選擇。

用傳統(tǒng)方法對(duì)齊更高功率，低側(cè)漏源電壓 (V_DS) 和漏極電流 (I_D) 的測量需要重新布線測試裝置。必須移除負(fù)載電感并用電阻代替。然后進(jìn)行測量，并對(duì)齊V_DS和I_D測量結(jié)果。這個(gè)過程可能需要一個(gè)小時(shí)或更長時(shí)間。

圖1. 傳統(tǒng)的消偏方法涉及移除負(fù)載電感并用電阻代替。

泰克WBG-DPT解決方案采用業(yè)界首創(chuàng)的基于軟件的消偏技術(shù)，無需重新布線，并且在雙脈沖測量完成后執(zhí)行。在該新方法中，采集漏極電流 (I_D) 并將其用作參考波形。在導(dǎo)通期間，使用測試電路的參數(shù)化模型計(jì)算低側(cè)V_DS對(duì)齊波形。該對(duì)齊波形以I_D波形為參考，相對(duì)于I_D將具有零偏差。消偏算法確定計(jì)算得到的V_DS對(duì)齊波形與實(shí)測V_DS波形之間的偏差，然后，它將偏差校正應(yīng)用于V_DS測量通道。

圖2.  采用新方法，消偏在測試后進(jìn)行。參數(shù)在Deskew（消偏) 菜單中指定。

如上所述，消偏可以在測量完成后執(zhí)行。用戶可以啟動(dòng)雙脈沖測試而無需擔(dān)心V_DS和I_D之間的偏差，稍后在Deskew（消偏）設(shè)置中選擇并提供以下參數(shù)：

■ 探頭電阻 - 本文中假設(shè)為電流檢測電阻 (CVR) 或分流電阻

■ 有效“環(huán)路”電感

■ 偏置電壓（低側(cè)FET關(guān)斷時(shí)其兩端的平均V_DS）

■ 微分階數(shù)（模型用于平滑處理的濾波器階數(shù)）

圖3.  用于構(gòu)建V_{DS_low}對(duì)齊波形的等效電路。此電路假設(shè)使用電流檢測電阻測量I_D。

偏置電壓和有效電感值可以自動(dòng)確定。在Deskew菜單中輸入的參數(shù)用于構(gòu)建V_DS對(duì)齊波形。該波形是使用基爾霍夫電壓定律構(gòu)建的：

其中：

   V_DD - V_{DS_high}代表電源軌電壓和高側(cè)FET兩端的壓降。注意，在導(dǎo)通期間，由于V_DD固定且V_{DS_high}是高側(cè)FET體二極管兩端的電壓，因此該值將保持恒定。

   R_shunt是電流分流電阻的阻值。

   I_D是根據(jù)R_shunt兩端的壓降測量得出的漏極電流。

   dI_D/d_t是測得的漏極電流變化率。

   L_eff是整個(gè)功率環(huán)路的有效電感。

在導(dǎo)通期間，如上所述，V_{DD -} V_{DS_high}將基本保持恒定。R_shunt和L_eff也是常量。這意味著建模的V_{DS_low}對(duì)齊波形是I_D的函數(shù)。

配置參數(shù)后，用戶按下WBG消偏按鈕。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)指定的參數(shù)和漏極電流生成V_DS的數(shù)學(xué)模型。此對(duì)齊波形會(huì)顯示在屏幕上。

圖4.  由I_D計(jì)算得出的V_DS對(duì)齊波形與實(shí)測V_DS波形進(jìn)行比較。偏差 (Skew) 是對(duì)齊波形與實(shí)測波形之間的時(shí)間差。一旦計(jì)算出來，即可從I_D波形中去除該偏差。

有效電感L_eff是一個(gè)“集總”元件，它考慮了如上所示的整個(gè)環(huán)路。因此，L_eff通常是未知的，需要迭代過程來確定其值。消偏過程可以輕松地重復(fù)運(yùn)行，并且可以調(diào)整L_eff，直到計(jì)算出的對(duì)齊波形和實(shí)測的V_DS波形具有相同的形狀。如果建模的V_DS對(duì)齊波形與實(shí)測的V_DS波形在形狀上存在差異，則可以調(diào)整參數(shù)并再次運(yùn)行消偏。

一旦參數(shù)準(zhǔn)確代表了系統(tǒng)，建模的對(duì)齊波形將具有相同的形狀，系統(tǒng)即可確定并校正偏差。偏差值會(huì)顯示在Deskew (消偏) 設(shè)置中，并自動(dòng)應(yīng)用于連接V_DS信號(hào)的通道。

這個(gè)新過程能精確地計(jì)算偏差，并將消偏時(shí)間從一小時(shí)或更長時(shí)間縮短到僅需5到10分鐘。

借助WBG-DPT軟件，有效電感和偏置電壓等電路參數(shù)可以自動(dòng)確定。因此，可以以更少的人工干預(yù)來計(jì)算偏差值。