2024年6月19日-20日，由巨力自动化总冠名，电动汽车电驱动系统全产业链技术创新战略联盟主办，中国电工技术学会电动车辆专委会协办，NE时代承办，中车电驱、上海电驱动为战略合作单位的“2024第四届全球xEV驱动系统技术暨产业大会”在上海嘉定圆满召开。

泰克科技中国有限公司业务拓展经理黄正峰以《激发你的测试潜能--高效搞定Powetrain测试难题》为主题做了相关报告，以下为文字转录：

大家好，泰克主要专注于做一些电测的设备，尤其是现在800V Powetrain应用场景上，需要用到一系列的测试设备加速产品的开发，确定它的安全界线，以便我们有更好的产品出来。

在产品开发测试的过程中，怎么样能够找到合适的工具，提高开发的效率？现在已经有很多对应的测试方案，所以接下来的时间里给大家简单做一个相应的分享。

从整个产品开发过程中来看，前面有专家讲了一个是核心功率器件的选型、评估，有不同的来料验证，我们会专注于看它的静态参数、动态的参数以及怎么去验证它对你的可靠性，这上面会有一系列对应的测试系统。

如果说到了产品开发的过程中，我们会关注整个功率回路上杂感的控制，因为当速度比较快的时候，要让它处在比较良好的工况条件下，也会有一系列的测试项目需要去跑，完成对产品良好的评估和设计的工作，产品成型之后会上一些台架的测试，这时比如我们要验证一些效率等等各方面的参数。

在整个过程中，我们都会用到一系列的测试、测量工具，而现在这些工具能够在多大程度上提高工作的效率？接下来会从一些典型的测试项目上举例。

比如在今天的介绍中，很多同仁已经讲到了双脉冲测试，作为一个验证碳化硅、IGBT开关参数的时候，这是一个非常典型的，几乎所有新的来料、平台都会普遍地做验证的测试。

这里面给的是双脉冲测试典型的电路图，基本原理万变不离其宗，可能会做双脉冲，甚至做三脉冲、四脉冲，一次测试做多样的采集点。可能是做对于下管的管子进行相应的测试，可能会对上管的管子进行验证。总之，基于基本的电路会去关心各种各样的开关参数峰值表现、反向恢复的表现等等，对应的参数表现。

我们搭建做双脉冲测试电路的时候，需要用到一系列的设备提供相应的支持，我们需要有一个激励源，要有双脉冲、三脉冲或者四脉冲的激励源，我们需要一个测试的设备去做波形的采集，要把我们关心的驱动三压的信号、高压的部分、Vsd的部分信号、电流的信号采集下来，对它进行相应的分析，需要有相应的空芯电感作为控制电流上升的斜率控制，我们还有相应的母排电容，以及给母排电容供电的一系列设备。

如果我们自己在产品上、Powetrain进行相应测试的时候，驱动链路是自己的，整个功率回路上这些都是我自己的产品，我们搭起来典型的样式需要用到激励源，需要有相应的电源产品，需要对应的示波器配套探头进行波形的采集。

做常见双脉冲测试的时候，可以通过什么样的手段来提升工作效率，并确保测试的结果是比较精确的结果？

比如简单一点，我们得到了一个双脉冲测试的波形以后，要从这个波形里获取有意义、有价值、真正感兴趣的参数，我们会关心什么参数？看它的损耗值，我们会看它Vsd的Pick值应力到底冲到多少，我们会看你的dv、dt到多少、di/dt到多少，是在哪个速度的条件下测出来对应的值？我们会看你的反向恢复、我们会看整个QR值到了多少等等，还有一些其他时间参数等等。这么多时间对应的参数，怎么做获取？有一些参照的标准，比方说IEC 60747的标准，对于MOS、对于IGBT给了一些相应的标准，包括有一些上游半导体商，像英飞凌在他的产品DataSheet里会给出一些可能有别于IEC规范里测试的条件。

在我们关心的一些特定工况下对于给定的电压电流条件下，我们要去进行相应的验证测试，要对它进行相应的分析，就会产生各种各样复杂的情况，我们得到了一个双脉冲波形以后，需要根据实际需求去获取我们所感兴趣的部分参数，而这个就会比较依赖于实时操作的人员，他的知识储备、经验怎么样去取值？并且会是比较繁琐的过程。

现在会有一些自动化的分析功能，有些时候我们做手动的，有些时候自己写一些软件，怎么对于这些噪声进行平滑的处理？怎么比较准确地定位到咱们所需要的位置？会有比较多的knowhow信息在里面。

类似于泰克给的方案直接针对已经得到的波形数据，直接获取我们所感兴趣的若干个，可能到十几个对应的参数上，可以自动获取，默认设置条件是直接按照IEC 60747的规范来的，你也可以直接切换成自定义的模式，我们会满足根据不同的半导体供应商给定的测试条件下，或者是我们关心的在我们的测试工况下，原来是10-90%作为判断的时间，现在可以改成15%-85%，或者是自己给定的时间，直接快速做变化，并且整个算法里已经把一些平滑的能力以及到底是取第一个观段，还是取第二个观段？或者多脉冲的情况下对应的算法已经做在里面，并且整个算法在不停地更新换代，因为背后是整个团队根据客户的反馈不停地升级进步中，得到这些值的话，我们也可以快捷地给它导出来，PDF或者Excel导到自己想要的环境中。

如果在我们的产品上做双脉冲测试，直接把硬件测试平台搭起来，双脉冲得到波形以后，对应的参数指标都是可以直接快速得到，并且可以确保数据的一致性，不至于同一个数据不同的人处理，由于不同的习惯会得到不同的值，所以确保了整体一致性的效果非常好。

反向恢复也是一样，比如说是不是取了90-25%的重点，并且取虚线延长线的点位置去，因为按照IEC规范来讲，时间取点应该取在这个位置上，对应的算法都已经是做在了示波器的功能里，你可以自定义直接去更改需要在什么样的位置上做相应的取点，这是对于数据的处理上。

双脉冲测试还会有一些其他的坑在里面，比如探头的延迟校准，一个电信号在探头上传输需要花费相应的时间，几个纳秒到几十纳秒不等，取决于探头的线缆长度以及内部电路上等效的电长度。对于碳化硅的电路来讲，由于整个Rise time和Four time可能就只是在几十个纳秒，慢一点在五六十个、六七十个纳秒，现在有更好的封装，整个速度可以做得更快，可能到十几个纳秒、二十几个纳秒，所以这种时候对于不同的探头传输延时贡献的几个纳秒到十几、二十个纳秒的差异，对于测试来讲会引入非常大的偏差，必须要予以相应的补偿，这种补偿就会有不同的方法。常见的一点、比较简单一点的，比方类似于泰克的示波器直接去配套泰克的探头，它可以自动识别到探头对应的型号、衰减比，它的传输延时等一系列的参数直接在菜单里进行相应的设置，直接实现补偿，补偿完之后，后面的数据已经是延时校准过的数据，直接进行相应的分析就可以。

如果再进行验证的话，还可以用专门的延时校准夹具，核心的电路就是无感电阻，我们给它一个快速的激励信号，让它产生电流的上升沿，对于不同的电压、电流探头，甚至BMC线都可以直接在上面进行相应的延时校准。

还有一种方法，可以直接利用我的碳化硅本身的器件特性进行延时的校准。类似于示波器上提供了一个功能，比如我们需要用分流器做一个电流的采集，可以直接把分流器得到的电流信号，直接采用的是他们在第二次开通瞬间时的波形，根据这个电流的波形去推断你的电压波形应该是什么样，拐点什么时候出现，和实际的电压波形进行比对，从而得出电压和电流之间的传输延时差异是多少，这个功能也是直接做在了示波器的算法里。

讲到电流的采集，稍微再提一嘴，这也是目前整个行业里碰到的难题。尤其是主驱上大电流的采集怎么解决？用什么方法做相应的采集？原来在主驱上电流采集常用的做法是螺丝线圈，直接套进去相对比较方便，而且不会引入额外的杂感，但是这种螺丝线圈有个比较大的问题是带宽往往会比较低，常见细的螺丝线圈带宽只有二三十兆，对于碳化硅的测量来讲，这个带宽一定是不够的，会导致采集到的波形峰值会被抑制住，整个di、dt会被放缓。

类似于左下角的图形，蓝色是螺丝线圈采集到的波形，红色是足够高带宽的分流器下得到同一个电流的波形，可以清楚看到由于带宽的限制会导致电流的波形出现明显的失真，失真以后相应的分析、数据都会不准。所以做双脉冲测试的时候，如果要保证一个带宽的话，现在比较常见的用法是用专门的分流器实现电流的采集，付出的代价因为这种分流器的体积比较大，因为电路中要专门留出相应的位置装进去，所以杂感额外贡献多少nH。尤其是产品本身很难找到这么一个位置把分流器接进去。

我在这儿给大家一个预告，泰克马上也会推出新的测试解决方案，核心也是会采用分流器的方式，如果是直接用一种感应的方式去采集，带宽很难提升，还是需要转成电压信号，我们会有合理设计的一些方式，能够给大家提供又容易实现相应的连接，对于不同的代测物实现相应的连接，尽量减少寄生杂感的引入，同时能够比较好地去抗共模的干扰，又能提供足够高带宽、高精度的电流采集功能，应该会在今年下半年的时候有一些相应的产品发布，到时请大家敬请期待。

在双脉冲做了之后，我们会到一些开关的工作模式，持续的开关模式下，还要去看它的开关损耗。当到了实际开关工况下，最大的难点是当我去采20毫秒或者40毫秒的长时间采集情况下，配合10kHz、20kHz的开关频率，在这时就有几百个、上千个相应开关周期，我要对几百、几千个开关周期看开通关断损耗的时候，如果人力去做计算，基本上也是费时费力的过程，基本上实际开发的时候就会挑选一些前期、中期、后期周期去看几个就结束了。

事实上像现在的分析功能里，我们也可以提供一个完整的，对于每个开关周期的Eon、Eoff进行相应的分析，并且直接给出对应的统计结果，Eon、Eoff最大值、最小值、平均值的方差分布，300多个开关周期里每个值整体的分析结果可以直接在示波器上展现出来。

到了开关工况的时候，还会遇到一个比较大的问题，一些安全预量的判定上会花费很多时间，在不同的工况以及工况转换之间，怎么确定最恶劣的情况出现在什么时刻，假如仍然是工作正常的，这时离我的预量到底有多少？怎么做相应的判定？现在像这种示波器会提供很好用的功能，尤其给大家重点介绍一下，比如说现在有一个对应的开关波形，采了20、40毫秒几个周期的情况，我想看它在这40毫秒时间长度里整个占空比的变化是不是完全连续的？有没有出现某一个开关周期下有一些异常的状态出现，怎么去做相应的判断？常规的手法不太能直接看到结果，也会依赖于工程师个人开发的经验。

事实上现在示波器的产品上会提供对应的趋势分析功能，这个功能基本上尤其是在泰克的示波器上是作为一个标配的功能，非常强大。这根绿色的线事实上是把几千个开关周期里按照每一个开关周期的占空比变化描点成线，描绘出来，从百分之十几到百分之八十几占空比的变化。如果说在几千个开关周期里有任何一个开关周期是存在异常的状态，可以很轻易地发现在上面会有一个尖峰或者凹陷的状态出现，通过这样的判断，很清楚地定义最大占空比是双峰顶的结构，在什么样的位置，占空比变化的拐点位置在什么位置上，所以我们可以快速去定位到最恶劣或者有异常的状态，到了那个时刻点直接展开放大相应的波形，去展开看就可以了。而这样的分析功能不仅仅针对占空比，我们只要知道可以通过什么样的参数去判定功能是否正常，就可以把这个功能找出来，再对应地去看。

比如说平时会看一个最大值，如果常规地去看最大值，可能只能看到一个全屏最大值。这里我知道最大值是20.26V的值，这个对我来讲意义不够清晰，帮助不够大，如果可以看每个开关周期上最大值变化的状态，类似这幅图上可以看到红色这条线是上面每一个开关周期最大值变化的状态，我们发现它和对应的PWM波的占空比变化存在一定的相应关系，可能在某一些时刻点位置上，有一些不太匹配的地方，我们可以展开看到底是什么样的问题会出现，这时就可以展开去看，很容易发现它在开关周期上最大值并不是上升沿之后的过充，可能是在这个位置的时候，另外两项开通关断的时候造成了一些串扰问题出现了噪声，所以这时看最大值可能不是能够提供足够大的帮助。

这时可以换另外一个感兴趣的参数，例如可以直接看每个开关周期开通电压变化的状态，如果开通电压是在15V，关断是在-3V，每一个开关周期是不是都在15V的变化？红色这条线是每一个开关周期上开通电压的变化状态，我们就可以看到是非常明显地呈现出整个占空比对应的一致性，会存在几伏的波动，可能存在0.2V、0.3V的波动，在这时会在17.8V或者17.5V的波动状态存在。所以我们只要知道关心什么样的参数可能会对电路分析会有帮助，我们可以以每个开关周期为单位去划出来整体变化的过程，来帮助我们进行电路相应的验证，进行数据的分析，这也是一个比较简单的使用技巧。

讲到开关电源测试时，也要给大家说明一下，泰克一直在一些公司的并购，包括去年下半年泰克并购了德国的EA直流电源，这家源自于德国的电源品牌当时是全球首家率先推出双向的直流源，并且率先推出大功率直流源上宽范围的能力，十多年前已经推出了这样的产品，尤其是在一些欧系的车厂以及配套的Tier-1客户上得到了很大的好评。包括现在整个EA的直流电源产品，我们会提供非常高的快速上升沿斜率，尤其是在供电状态变化的时候，要求满足250V每毫秒的上升斜率要求，并且几乎完全不存在过充的情况。

在整个电机产品开发过程中，电路会要求整体通讯比较快速地响应，因为测试的话可能会持续几个月的时间，整个通讯的过程不要出现相应的异常，我们知道最快可以做到1毫秒的通讯响应时间，并且一直以来EA的电源是以高可靠性以及极高的电源效率、功率因子这些参数在行业里组成，包括纹波都是在业内最顶尖的水平，现在并到泰克之后，希望能够联合在一起给大家提供更好的测试解决方案。

后面到一些台架测试的时候，一个机台就能实现多组不同的测量功能，例如到台架的时候，我们会看整体工作的效率，有功功率、无功功率的状态，对于电机做三相的分析，直接在一台仪器设备上可以进行相应的验证。比如可以设定它的低通滤波频率，把机频直接滤出来相应的波形，把我们也可以直接看到三相电压电流的动态矢量组合变化情况。我们会关心一些电流谐波，包括按照IEEE-519的规范，三相电流谐波到我的Limit值是否满足，是否在Limit值内，可以直接看到PASS FAIL的结果。

结合前面讲到趋势分析功能的时候，可以拉出动态变化的过程，比如电机启动的过程中拉了十几秒的时间长度，可以看到在十几秒的时间长度里某一项或者三项总和的有功功率，或者是某个频率，或者是某个电压、电流的幅度等等，变化的趋势都可以直接在上面展现出来，我们还可以进一步做扩大。

比如这里展现的是可以控制电机升速、减速过程，看它在不同的转速状态下整个效率、完整动态过程变化的过程，甚至于更进一步，现在在泰克的测试系统、示波器里，可以对矢量控制、FOC的系统上实时进行DQ0的分析。当我们去做矢量控制，去控制电机扭矩输出比较稳定状态的时候，我们会用DQ0分析的结果去进行。

现在在示波器上采集三相电压和三相电流，结合旋变传感器的输出信号，我们知道C-TA脚的位置以后，可以直接进行对应的PAK变换、克拉克变换，当前瞬时的IDIQ或者你的VD、VQ、UDUQ的值，包括合成的矢量源都可以很直观地在示波器上看到。

以上这些是想和大家分享的，对于电驱开发过程中，有一些对应的工具可以帮助大家大幅提升工作的效率，希望帮助大家快速地实现产品迭代的开发，谢谢！