车用电子应用功率测试挑战与解决方案
- 李佳玲
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全球化趋势让汽车和汽车零件产业竞争压力加剧，在不牺牲节能效率、安全性和可靠性的前提下，必须以更低的成本开发更多元的汽车功能。以下将描述必要的元件级测试的关键因素，并说明是德科技最新解决方案以协助业者克服这些挑战。
图1总结针对汽车应用执行元件级测试时的主要考量因素，为了达成这些目标，汽车电气工程师必须测试各种元件参数，例如导通电阻(RON)、饱和电压(VSAT)、崩溃(BVDSS)，以及输入？输出电容(Ciss、Coss)。此外，这些测试需在实际操作条件下(例如400 A或1,200 V)以及宽广的温度范围内进行。如欲极致降低功率损耗，必须透彻了解各项参数，例如Crss、闸极电荷(Qg)和闸极电阻(RG)。
验证汽车感应器(特别是电容MEMS感应器)的效能也极为重要，而直流测试(IV和CV)是执行此流程的第一步。除了技术考量之外，汽车工程师也必须采用新技术(例如SiC和GaN)以便降低成本。另一方面，为避免数据不实或不合格之功率元件以确保高品质，汽车厂亦有必要先执行严格的筛选。
是德科技各式元件测试解决方案
图2为是德科技所提供的元件级测试解决方案。B1506A功率元件分析仪是完整的电路设计解决方案，可协助汽车电子电路设计工程师全面增进车用电子系统的效率、安全性和可靠性。它可在各种不同的操作条件下评估所有相关装置和元件的参数，包括IV参数，例如崩溃电压和导通电阻，以及三端FET电容、闸极 电阻、闸极电荷和功率损耗。
B1506A功率元件分析仪 适用于电路设计
B1506A支持宽广的电流和电压范围，从sub-nA至1500 A，以及从微伏至3 kV，以便评估汽车电子电路中使用的绝大多数装置和元件。它可提供易于使用和精确的自动化温度相依量测功能，于-50°C至+250°C的宽广温度范围内进行量测。目前有两种解决方案可供选择，其一为支持产业标准的inTEST Thermostream温度系统，而另一种则是B1506A测试夹具内的热敏板(同样是inTEST所提供)，利用这些解决方案，过去要花一整天才能完成的热温测试，现在不到一小时就完成了。
提升电路效能和效率一直是个重要课题，特别是当切换频率导致切换损耗增加，而开始左右元件的功率损耗时，您必须全面地评估元件电容、闸极电阻和闸极电荷的特性。然而，由于这些参数非常难以量测，很多汽车工程师完全不想尝试。B1506A不仅可自动量测所有这些参数，同时还可使用所撷取的参数来进行功率损耗的计算，让这个棘手的问题迎刃而解。
B1507A功率元件电容分析仪
如果您的旧型曲线追踪或功率元件测试仪具有直流特性分析功能，但欠缺电容量测功能，Keysight B1507A可补充缺少的这项测试资源。它可在高达3 kV的高电压偏压下，提供自动晶体管输入、输出和反向传输电容量测能力，并且具备闸极电阻量测能力。
B1505A功率元件分析仪？曲线追踪仪
Keysight B1505A可取代B1506A，具有更灵活的特性、更宽的电流与电压范围、更出色的低电流量测准确度、高电压与中电流(如500 mA、1.2 kV)量测功能、GaN电流崩塌测试选项，并且可以同时对3个以上的针脚进行量测。此外，B1505A可量测晶圆上和封装元件。
除了广为功率元件制造商所采用外，B1505A是使用GaN功率元件的车用电子工程师之得力助手，可协助他们量测4端IGBT的感应发射极电流，并评估HVIC闸极驱动电路。
Keysight示波器与脉冲产生器
切换特性是元件级测试的重要环节，Keysight InfiniiVision 4000 X系列示波器以合理的成本提供充足的带宽和分辨率，如有需要可搭配使用电流探棒。而81110A脉冲产生器还提供快速且充足的电压脉冲，以便分析汽车元件的特性。
感应器量测解决方案
使用Keysight B1500A和B2900A SMU轻松量测DC MEMS效能SMU可同时供应电源并量测电流和电压，是量测汽车感应器之IV效能的便利工具。例如无论是B1500A和B2900A系列都配备SMU，可对MEMS元件(例如加速计)进行直流电流与电压特性分析。手动将MEMS元件旋转360度后，SMU可量测输出电压。
使用E4980A LCR表评估MEMS元件
MEMS电容感应器(例如压力感应器或加速计)可侦测电容值以便检查是否有出现机械位移。测试这些元件的功能性时，经常使用静电力(而非实际的激发)来提升测试效率。然而由于致动器的电容变化非常小，工程师必须使用具有毫微微法拉(sub-femto farad)分辨率的测试设备来量测电容。Keysight E4980A具有attofarad重复性(σ<1 FF)，是量测电容的理想工具。 (本文由是德科技提供，李佳玲整理)
