一种新的软件时序偏差校准方法加速双脉冲测试进程
【导读】双脉冲测试中一个重要目标是，准确测量能量损耗。在示波器中进行准确的功率、能量测试，关键的一步是在电压探头和电流探头之间进行校准，消除时序偏差。
双脉冲测试中一个重要目标是，准确测量能量损耗。在示波器中进行准确的功率、能量测试，关键的一步是在电压探头和电流探头之间进行校准，消除时序偏差。
双脉冲测试软件（WBG-DPT)在4系、5系和6系示波器上均可使用，该软件包括一种新的专为双脉冲测试设计的消除时序偏差（deskew）的校准技术。这种新的方法与传统方法大有不同，测试速度显著加快，缩短了测试时间。
该技术适用于使用场效应晶体管或 IGBT 的功率转换器。在本篇文章中，我们将使用 FET 术语，来使得描述简单明了。
为什么要消除时序偏差（deskew）？
在设计任意一种功率变换器时，都必须尽量减少开关过程中的能量损耗。这种能量损耗可以使用示波器进行测量。一般方法是将同一时刻的电压和电流采样相乘，生成功率波形。
p(t) = v(t)*i(t)
由于功率波形表示随时间变化的能量消耗，因此可以通过对功率波形进行积分来确定能量：
E = ∫p(t)dt
要准确测量能量损耗，电流和电压波形的转换应在时间上保持一致。因此，为了准确进行能量损耗测量，设计者必须矫正测试夹具和探头造成的延迟。
一般来讲，在测试装置上开始任何测量之前都要计算探头之间的偏差。对于低电压应用，可以使用函数发生器和时序偏差校准夹具（deskew夹具）（Tektronix P/N 067-1686-03）进行校准。但是，这种方法对于高电压和大电流应用而言，并非最佳选择。
为了匹配更高功率下低压漏-源极电压（VDS）和漏极电流（ID）的测量，传统技术需要重新布线测试装置。这要求移除负载电感，并用电阻取而代之。接下来进行测量，需要匹配 VDS 和 ID 测量值。这个过程可能需要一个小时或更长时间。
一种新的时序偏差校准（deskew）方法
泰克 WBG-DPT 解决方案是业内首创的基于软件的时序偏差校准(deskew)技术，无需重新布线，只需在进行双脉冲测量后即可执行。在新方法中，采集漏极电流 (ID) 用作参考波形。在导通期间，利用测试电路的参数模型计算出低压侧 VDS 对齐波形，其计算后的波形参考 ID 波形，相对于 ID 没有时序偏移。消除时序偏差的算法确定计算出的 VDS 波形与测量出的 VDS 波形之间的时序偏差。然后将deskew校准的数据修正到 VDS 测量通道。
时序偏差校准过程
如上所述，时序偏差校准可在测量后进行。在开始双脉冲测试时，无需担心 VDS 和 ID 之间的偏差，随后选择deskew设置并提供以下参数：
探头阻抗 - 在本文中假定为电流检测电阻(CVR)或分流电阻
有效"回路"电感
偏置电压（低压侧 FET 关断时两端的平均 VDS）
差分阶数（模型用于平滑的滤波器阶数）
图 3. 用于建立 VDS_low对齐波形的等效电路。该电路假定使用一个电流观察电阻来测量 ID。
在deskew菜单中输入的参数用于构建 VDS 对应波形。波形使用基尔霍夫电压定律建立：
其中
VDD- VDS_high表示电源轨电压和高压端场效应晶体管FET上的压降。需要注意，在开启期间，由于 VDD是固定的，而 VDS_high是高压端场效应晶体管FET本体二极管上的电压，所以这个量是恒定的。
Rshunt是分流电阻。
ID是根据 Rshunt上的压降测得的漏极电流。
dID/dt 是测得的漏极电流变化率。
Leff是整个电源回路的有效电感。
如上所述，在开启期间，VDD- VDS_high实际上是恒定的。Rshunt和Leff也是恒定的。 这意味着模拟的 VDS_low走线波形是 ID的函数。
配置完参数后，用户按下 WBG 的deskew按钮。系统将根据指定的参数和漏极电流生成 VDS 的数学模型。该波形将显示在屏幕上。
图 4. 根据ID计算出的VDS对齐波形与测量的VDS波形进行比较。偏移是对齐波形和测量波形之间的时间差。计算出偏斜后，就可以从ID波形中去除偏斜。
如上图所示，有效电感Leff考虑到了整个环路的 "叠加 "。因此，Leff通常是未知的，而这个参数需要反复调整。简单地将纠偏过程反复运行，并对 Leff进行调整，直到计算出的对齐波形和测量出的 VDS波形具有相同的形状。如果计算出的 VDS对齐波形与测量的 VDS波形在形状上存在差异，可以调整参数并再次运行校准时间偏差。
一旦参数设置准确，对齐波形和测量波形将具有相同的形状，系统就能确定并纠正偏斜。偏斜值显示在Deskew设置中，并自动应用于连接 VDS信号的通道。
这一新流程可以准确地计算偏斜值，并将时序偏差校准时间从一小时或更长时间缩短到 5 至 10 分钟。
免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理。
推荐阅读：
支持 OTA 更新的MCU很多 为何 ESP32这么受欢迎？
速来围观|瑞森半导体慕尼黑华南电子展主题演讲
电机逆变器：降低电器功耗
利用开放式RAN网络解决时间难题
集创北方耿俊成：硅基OLED显示接近4K PPI，是未来VR/MR最佳技术路线
