PK‑2100脉冲电流互感器在SiC器件双脉冲测试脉冲电流采集中的应用

一、项目背景

功率半导体实验室开展 650V SiC MOSFET 双脉冲测试，评估器件开通关断特性、反向恢复特性。测试难点：

1.回路脉冲峰值最高 500A，脉冲为微秒级快速边沿，需要捕捉准确的脉冲峰值、上升时间；

2.测试主回路高压，必须实现强弱电隔离，防止高压倒灌损毁示波器；

3.不能引入额外寄生参数，无源器件不改变回路特性；

4.控制磁芯饱和，避免脉冲波形削顶失真，保障反向恢复电流测试数据有效。 选用普科PK‑2100 脉冲电流互感器，最大峰值 500A，变比 1A:1V，上升时间 50ns，最大电流时间积 0.002A・s开展双脉冲试验。

二、测试系统配置

被测对象：650V SiC‑MOSFET 功率器件，双脉冲测试平台；

测量器件：PK‑2100 脉冲电流互感器；

采集仪器：250MHz 高速示波器，50Ω 同轴电缆；

配套高压差分探头，同步采集 DS 电压。

核心参数匹配

最大峰值电流 500A，满足 SiC 双脉冲测试电流范围；

前沿上升时间 50ns，精准还原 SiC 纳秒级快速脉冲边沿；

变比 1A:1V，输出阻抗 50Ω，和示波器 50Ω 输入阻抗匹配；

无源互感器，高压侧和测量侧完全电气隔离，无供电需求；

严格控制电流‑时间积，规避磁芯饱和造成反向恢复波形失真。

三、测试实施流程

1、硬件安装接线

把功率回路铜导线从 PK‑2100 互感器中心孔穿过，导线尽量居中，降低偏心带来幅值误差；互感器机械牢固固定，减小脉冲电磁力带来震动移位。 BNC 输出通过 50Ω 同轴电缆直接接示波器，示波器通道设置 50Ω 输入阻抗。

重要：脉冲互感器不可使用示波器 1MΩ 档位，否则波形顶降、畸变严重。

2、示波器参数配置

互感器变比 1A 输出对应 1V，示波器读数 1V 等价实际电流 1A；示波器开启单次触发模式，时基设置合适档位捕捉微秒级双脉冲波形。另一通道接入高压差分探头同步采集 DS 电压，用于器件损耗计算。

3、梯度双脉冲测试

设置直流母线电压 200V、400V、600V 多组双脉冲测试： 1）200V 母线，脉冲电流 220A：完整采集开通电流、关断电流、二极管反向恢复电流，波形无削顶，和器件 datasheet 参考曲线比对一致性良好； 2）400V 母线，脉冲 410A：脉冲宽度严格控制，不超过该互感器电流‑时间积限值，成功测出反向恢复峰值电流； 3）600V 接近极限工况：脉冲宽度压缩，避免磁芯饱和，获取器件极限工况动态参数。

4、饱和边界验证

刻意加大脉冲持续时间，观测波形顶部被削平现象，明确 PK‑2100 的安全工作边界；后续试验严格控制脉冲宽度，防止磁芯饱和导致测试数据失效。

四、案例测试价值

1.无源电气隔离，解决双脉冲平台高压倒灌风险，保护高速示波器贵重设备；

2.50ns 上升沿精准采集 SiC 快速开通关断、反向恢复电流，为功率器件特性评估提供可靠时域数据；

3.体积小巧，串入回路几乎不增加寄生电感，不干扰原有双脉冲测试平台性能；

4.国产脉冲互感器，可替代进口 Pearson 同类产品，降低半导体实验室设备采购成本。

五、关键注意事项

示波器必须设置 50Ω 终端匹配；

不能测量直流稳态电流，仅适用于瞬态脉冲信号；

不仅看峰值电流，必须关注电流‑时间积，脉冲越宽越容易磁芯饱和；

被测导体尽量位于互感器孔洞正中心，偏心会带来幅值误差；

做好机械固定，脉冲冲击电磁力会使互感器发生位移。

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