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(dǎo)致直通電流的可能性增加。從開關(guān)節(jié)點(diǎn)到柵極的寄生耦合電容的影響變得越來(lái)越關(guān)鍵。

耦合電容會(huì)導(dǎo)致高端柵極毛刺，從而導(dǎo)致不希望的導(dǎo)通條件，半橋的兩個(gè)晶體管同時(shí)導(dǎo)通，從而導(dǎo)致短路，從而導(dǎo)致大電流流過(guò)。這種直通電流條件可能會(huì)損壞晶體管。提高大功率設(shè)計(jì)的魯棒性是關(guān)鍵的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。重要的是要確保半橋的高側(cè)門上沒有嚴(yán)重的毛刺，并且高開關(guān)速度和直通條件之間的裕度會(huì)不斷縮小。成功設(shè)計(jì)中要提高精度，就需要使用用于評(píng)估關(guān)鍵參數(shù)值的測(cè)量?jī)x器來(lái)提高精度。

為了驗(yàn)證直通事件的風(fēng)險(xiǎn)，必須同時(shí)測(cè)量高端和低端開關(guān)上的柵極至源極電壓（在時(shí)域中，使用示波器）。為了防止相應(yīng)的晶體管意外導(dǎo)通，高端柵極信號(hào)上的毛刺可能不會(huì)超過(guò)預(yù)定義的電壓電平。該任務(wù)需要針對(duì)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(jìn)行復(fù)雜的觸發(fā)設(shè)置，并精確定義觸發(fā)閾值。配置觸發(fā)器設(shè)置后，被測(cè)設(shè)備將在不同的負(fù)載和環(huán)境條件下運(yùn)行，以在整個(gè)指定的操作范圍內(nèi)確定關(guān)鍵條件，以調(diào)查擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。

數(shù)字觸發(fā)器大大提高了示波器測(cè)量的準(zhǔn)確性。與模擬觸發(fā)器相比，沒有單獨(dú)的觸發(fā)器路徑。數(shù)字觸發(fā)器實(shí)時(shí)應(yīng)用于完全相同的數(shù)字?jǐn)?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(cè)到信號(hào)，則也可以觸發(fā)該信號(hào)。

數(shù)字觸發(fā)器可識(shí)別關(guān)鍵點(diǎn)以驗(yàn)證擊穿風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)勢(shì)包括

• 在設(shè)置高端和低端觸發(fā)條件的完整序列時(shí)具有高度靈活性。
• 觸發(fā)滯后的單獨(dú)設(shè)置可優(yōu)化相應(yīng)信號(hào)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(dòng)值非常低，可以穩(wěn)定觸發(fā)。
• 當(dāng)以最大分辨率和帶寬采集數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)時(shí)觸發(fā)采集的數(shù)據(jù)；不會(huì)錯(cuò)過(guò)任何重大事件。

R＆S RTE和R＆S RTO等現(xiàn)代示波器具有先進(jìn)的，易于使用的數(shù)字觸發(fā)器以及滿足電力電子測(cè)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(duì)稱半橋拓?fù)涞?00 W DC / DC轉(zhuǎn)換器用于演示如何識(shí)別可能導(dǎo)致?lián)舸┑年P(guān)鍵門時(shí)序事件。由于實(shí)時(shí)操作，在將高端柵極信號(hào)的觸發(fā)值調(diào)整為最大可接受值的同時(shí)，任何違反該值的開關(guān)事件都可以輕松識(shí)別，從而可以承受擊穿的危險(xiǎn)。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(yīng)用程序?qū)υ捒蚺渲盟邢嚓P(guān)的觸發(fā)選項(xiàng)：

首先，選擇一個(gè)觸發(fā)序列，以便可以在一個(gè)序列中定義三個(gè)事件（A，B，R）。將第一個(gè)觸發(fā)事件（A）定義為負(fù)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(yùn)行期間，此觸發(fā)事件將捕獲低端開關(guān)設(shè)備上的每個(gè)關(guān)閉事件。

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

其次，定義該序列的下一個(gè)觸發(fā)事件（B），以檢測(cè)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(gè)觸發(fā)事件（A）后，此觸發(fā)才有效。根據(jù)應(yīng)用的最壞情況定義毛刺電平，極性和寬度值。

第三，定義復(fù)位條件（R），以在未發(fā)生故障事件的情況下在特定的超時(shí)后復(fù)位第一個(gè)預(yù)觸發(fā)事件。低側(cè)開關(guān)的最大接通時(shí)間在觸發(fā)設(shè)置中定義超時(shí)值。

圖2：觸發(fā)器設(shè)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(qǐng)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(cè)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(shè)計(jì)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(cè)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(lán)色框中）。
編輯：hfy