用于功率轉(zhuǎn)換器和逆變器的半橋配置中的硬切換是用于有效功率轉(zhuǎn)換的常用技術(shù)，特別是在較高功率水平下。隨著碳化硅（SiC）技術(shù)使開關(guān)速度提高，電源兩端短路導致直通電流的可能性增加。從開關(guān)節(jié)點到柵極的寄生耦合電容的影響變得越來越關(guān)鍵。

耦合電容會導致高端柵極毛刺，從而導致不希望的導通條件，半橋的兩個晶體管同時導通，從而導致短路，從而導致大電流流過。這種直通電流條件可能會損壞晶體管。提高大功率設計的魯棒性是關(guān)鍵的設計準則。重要的是要確保半橋的高側(cè)門上沒有嚴重的毛刺，并且高開關(guān)速度和直通條件之間的裕度會不斷縮小。成功設計中要提高精度，就需要使用用于評估關(guān)鍵參數(shù)值的測量儀器來提高精度。

為了驗證直通事件的風險，必須同時測量高端和低端開關(guān)上的柵極至源極電壓（在時域中，使用示波器）。為了防止相應的晶體管意外導通，高端柵極信號上的毛刺可能不會超過預定義的電壓電平。該任務需要針對高端和低端的一系列觸發(fā)事件以及非常高的觸發(fā)精度進行復雜的觸發(fā)設置，并精確定義觸發(fā)閾值。配置觸發(fā)器設置后，被測設備將在不同的負載和環(huán)境條件下運行，以在整個指定的操作范圍內(nèi)確定關(guān)鍵條件，以調(diào)查擊穿的風險。

數(shù)字觸發(fā)器大大提高了示波器測量的準確性。與模擬觸發(fā)器相比，沒有單獨的觸發(fā)器路徑。數(shù)字觸發(fā)器實時應用于完全相同的數(shù)字數(shù)據(jù)，并具有與顯示數(shù)據(jù)相同的分辨率和帶寬；如果示波器可以檢測到信號，則也可以觸發(fā)該信號。

數(shù)字觸發(fā)器可識別關(guān)鍵點以驗證擊穿風險的優(yōu)勢包括

• 在設置高端和低端觸發(fā)條件的完整序列時具有高度靈活性。
• 觸發(fā)滯后的單獨設置可優(yōu)化相應信號的觸發(fā)靈敏度。
• 在全帶寬下具有較高的觸發(fā)靈敏度，可以捕獲較小的有害干擾。
• 抖動值非常低，可以穩(wěn)定觸發(fā)。
• 當以最大分辨率和帶寬采集數(shù)據(jù)時，實時觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)；不會錯過任何重大事件。

R＆S RTE和R＆S RTO等現(xiàn)代示波器具有先進的，易于使用的數(shù)字觸發(fā)器以及滿足電力電子測試要求的理想規(guī)格。

作為使用數(shù)字觸發(fā)器的示例，基于對稱半橋拓撲的500 W DC / DC轉(zhuǎn)換器用于演示如何識別可能導致?lián)舸┑年P(guān)鍵門時序事件。由于實時操作，在將高端柵極信號的觸發(fā)值調(diào)整為最大可接受值的同時，任何違反該值的開關(guān)事件都可以輕松識別，從而可以承受擊穿的危險。該轉(zhuǎn)換器在36 V至72 V的輸入電壓下工作，并產(chǎn)生3.3 V的輸出電壓。開關(guān)頻率為400 kHz。根據(jù)數(shù)據(jù)表，MOSFET柵極的最低可能閾值電壓為2V。

將示波器連接到DUT之后，使用示波器應用程序?qū)υ捒蚺渲盟邢嚓P(guān)的觸發(fā)選項：

首先，選擇一個觸發(fā)序列，以便可以在一個序列中定義三個事件（A，B，R）。將第一個觸發(fā)事件（A）定義為負沿觸發(fā)，以捕捉低側(cè)開關(guān)處的柵極至源極電壓的下降沿（圖1）。為此條件定義合適的觸發(fā)電平。在半橋連續(xù)運行期間，此觸發(fā)事件將捕獲低端開關(guān)設備上的每個關(guān)閉事件。

圖1：觸發(fā)器設置：低端開關(guān)處的觸發(fā)器A的負斜率邊緣事件。

其次，定義該序列的下一個觸發(fā)事件（B），以檢測高端開關(guān)的柵極至源極端子上的毛刺（圖2）。僅在發(fā)生第一個觸發(fā)事件（A）后，此觸發(fā)才有效。根據(jù)應用的最壞情況定義毛刺電平，極性和寬度值。

第三，定義復位條件（R），以在未發(fā)生故障事件的情況下在特定的超時后復位第一個預觸發(fā)事件。低側(cè)開關(guān)的最大接通時間在觸發(fā)設置中定義超時值。

圖2：觸發(fā)器設置：高邊開關(guān)處的觸發(fā)器B的毛刺事件。

為了確定安全裕度，請降低從2 V開始的高端柵極毛刺觸發(fā)的觸發(fā)電平，直到發(fā)生觸發(fā)事件為止。在1.88 V（綠色框）下，將生成觸發(fā)事件，如測量結(jié)果所示（圖3）。在這種情況下，這意味著120 mV的安全裕度。設計人員必須確定這是否足以滿足轉(zhuǎn)換器或逆變器系統(tǒng)的需求。

圖3：半橋配置的測量結(jié)果

除了研究觸發(fā)器之外，還確定了有關(guān)電路的其他信息，例如，變壓器的漏感與開關(guān)的輸出電容之間的諧振頻率（在藍色框中）。
編輯：hfy