【導(dǎo)讀】650V氮化鎵車載充電系統(tǒng)成功裝車，其高功率密度、輕量化優(yōu)勢適配800V高壓平臺需求，但車規(guī)級可靠性驗證仍是攻關(guān)重點。測試技術(shù)是解鎖其應(yīng)用潛力的核心，本文聚焦核心測試挑戰(zhàn)，拆解泰克從器件級到系統(tǒng)級的全鏈條解決方案，展現(xiàn)測試技術(shù)對新能源汽車核心部件可靠應(yīng)用的保障作用。
2025年12月，匯川聯(lián)合動力與英諾賽科共同宣布，采用650V氮化鎵的新一代6.6kW車載充電系統(tǒng)在長安汽車成功裝車。這標(biāo)志著氮化鎵技術(shù)在中國新能源汽車領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。
該系統(tǒng)將車載充電器與車載直流變換器高度集成，功率密度達4.8kW/L，較傳統(tǒng)方案提升30%，重量減輕20%。這意味著，更小體積的電源模塊卻能提供更高功率的充電效率。
隨著800V高壓平臺在電動汽車中的普及，對電源系統(tǒng)的要求日益提高。技術(shù)的成熟和成本的下降，使得氮化鎵有望在多個領(lǐng)域替代傳統(tǒng)件可能成為未來發(fā)展方向。盡管氮化鎵技術(shù)前景廣闊，但其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)。氮化鎵因橫向器件結(jié)構(gòu)和柵極脆弱性，需通過量產(chǎn)數(shù)據(jù)積累解決車規(guī)級可靠性問題。與碳化硅相比，氮化鎵在可靠性方面仍需提升。
從器件開發(fā)設(shè)計，到系統(tǒng)性能驗證。測試技術(shù)，是保障電動汽車核心部件可靠應(yīng)用的關(guān)鍵。
洞察秋毫：雙脈沖測試把好器件性能“第一關(guān)”
在功率電子領(lǐng)域，真正的革新始于對微觀世界的精準(zhǔn)洞察。氮化鎵器件的卓越性能，體現(xiàn)在每一次納秒級的開關(guān)動作中。雙脈沖測試作為“見微知著”的關(guān)鍵技術(shù)，能夠精準(zhǔn)捕捉并量化功率器件在最苛刻開關(guān)瞬態(tài)下的核心參數(shù)——開關(guān)損耗、時序特性及反向恢復(fù)特性。
測試的核心挑戰(zhàn)
氮化鎵器件開關(guān)速度極快（可達納秒級），電壓變化率（dv/dt）極高（超過100 V/ns），這帶來了獨特的測試挑戰(zhàn)：
信號完整性：微小的寄生電感和電容都會引起波形嚴重振鈴和失真。
共模噪聲抑制：極高的dv/dt會產(chǎn)生強大共模噪聲，傳統(tǒng)差分探頭難以準(zhǔn)確測量高側(cè)柵極電壓等浮地信號。
時序精度：開關(guān)過程中電壓電流重疊時間極短，探頭間微小的延遲失配就會導(dǎo)致開關(guān)損耗計算出現(xiàn)重大誤差。
泰克解決方案的核心組件
針對上述挑戰(zhàn)，泰克的解決方案主要由以下關(guān)鍵部件構(gòu)成：
1.高帶寬測量平臺與探頭系統(tǒng)
示波器：4/5/6系列MSO混合信號示波器提供最高可達10GHz的帶寬和12位高垂直分辨率，能精確捕獲快速變化的電壓電流細節(jié)。
IsoVu?光隔離探頭：這是應(yīng)對高壓高頻測量的關(guān)鍵工具。它通過光纖實現(xiàn)真正電氣隔離，提供高達1GHz帶寬、160dB共模抑制比（CMRR）和±60kV共模電壓耐受能力，能精準(zhǔn)測量高側(cè)柵極電壓等困難信號，幾乎消除共模干擾。
2. 高效的雙脈沖測試軟件
自動化測試軟件：WBG-DPT軟件可在泰克示波器上運行，能自動完成18項符合JEDEC和IEC標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵參數(shù)測量，并提供了創(chuàng)新的軟件延遲校正功能，可將繁瑣的探頭延時校準(zhǔn)時間從1小時縮短至5-10分鐘，大幅提升效率和準(zhǔn)確性。
3. 精準(zhǔn)的激勵與信號采集
任意波形發(fā)生器：AFG31000系列可生成精確的雙脈沖信號，其專用App能快速設(shè)置脈沖寬度和間隔，靈活適應(yīng)不同測試條件。
EA高壓電源與Keithley源測量單元：為測試板提供穩(wěn)定可靠的高壓直流供電，確保測試電壓的精度和穩(wěn)定性。
典型應(yīng)用場景與成果
泰克的方案已被廣泛應(yīng)用于氮化鎵器件的前沿研發(fā)中：
VisIC Technologies采用泰克示波器和IsoVu探頭，在400V高壓下精準(zhǔn)評估了GaN晶體管的開關(guān)效率，為電動汽車動力系統(tǒng)提供了可靠的性能數(shù)據(jù)。
在量芯微1200V GaN HEMT器件的測試中，泰克DPT1000A系統(tǒng)成功表征了其動態(tài)導(dǎo)通電阻等關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)果顯示即使在800V高壓下，動態(tài)導(dǎo)通電阻退化也非常有限，證明了器件在高壓應(yīng)用中的巨大潛力。
下表概括了泰克解決方案如何應(yīng)對核心挑戰(zhàn)：
統(tǒng)覽全局：EA雙向直流電源實現(xiàn)系統(tǒng)級驗證
當(dāng)優(yōu)秀的器件集成為復(fù)雜的系統(tǒng)，驗證維度便從“微觀特性”轉(zhuǎn)向“宏觀表現(xiàn)”。車載充電器（OBC）和DC/DC轉(zhuǎn)換器作為電動汽車的能源樞紐，其測試需要模擬真實世界中的雙向能量流動、動態(tài)負載以及長期耐久性。泰克EA的雙向可編程直流電源在此領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。
三通道設(shè)計的革命性價值
EA-PSB 20000 Triple系列電源在4U機箱內(nèi)集成三個獨立隔離的雙象限通道，既可供電也能吸收電能，實現(xiàn)源載一體無縫切換。這一設(shè)計使得單臺設(shè)備能夠替代多臺傳統(tǒng)電源和負載設(shè)備，測試臺體積減少高達50%。
每個通道可提供高達10kW的功率，支持高達920V的電壓和高達340A的電流，三通道并聯(lián)后可提供高達30kW的總功率，充分滿足高壓平臺電動汽車的測試需求。
能效與成本的雙重優(yōu)勢
高達96%的能量回饋效率直接降低了測試成本。傳統(tǒng)測試中將電能轉(zhuǎn)化為熱量消耗的方式能效低下，而EA電源可將放電能量回饋至電網(wǎng)，顯著降低運營成本。以三個10kWh被測物測試為例，能量回收效率達96%時，單設(shè)備每年可節(jié)省電費約57,600元。
高效能量回饋還減少了設(shè)備發(fā)熱，降低了對冷卻系統(tǒng)的需求，進一步減少了測試系統(tǒng)的總體擁有成本。
真正的自動量程特性
EA電源的自動量程功能使其能在額定電壓的1/3至最大值范圍內(nèi)持續(xù)輸出滿功率。相比之下，傳統(tǒng)電源需三倍功率才能匹配EA電源的電流輸出能力，這將顯著降低測試系統(tǒng)成本。
這一特性在實際測試中極具價值。例如，額定最大電壓500V、功率30kW的EA自動量程電源可在500V至166.6V的整個電壓范圍內(nèi)提供滿功率輸出，而傳統(tǒng)電源只能在固定電壓點提供全功率。
實戰(zhàn)應(yīng)用：OBC與DC/DC轉(zhuǎn)換器測試案例
案例1：雙向車載充電器（BOBC）測試
EA-PSB雙向電源支持V2G（車輛到電網(wǎng)）功能驗證，能夠模擬電網(wǎng)和電池雙向能量流動的各種工況。其920V的高電壓輸出能力滿足800V平臺電動汽車的測試需求。
測試系統(tǒng)可集成高精度功率分析儀，全面評估OBC在不同負載條件下的效率曲線。內(nèi)置的函數(shù)發(fā)生器支持模擬電池I-V特性曲線，驗證OBC在電池各種狀態(tài)下的響應(yīng)性能。
案例2：DC/DC轉(zhuǎn)換器測試
針對DC/DC轉(zhuǎn)換器測試，EA三通道雙向電源可同時為高壓側(cè)和低壓側(cè)供電/加載，單臺設(shè)備完成完整測試。以4kW DC/DC轉(zhuǎn)換器測試為例，傳統(tǒng)方案需要36U機架空間，而EA三通道方案僅需8U空間，節(jié)省幅度達55.5%。
通信速率是測試效率的另一關(guān)鍵因素。EA電源支持1kHz指令速度和1ms采樣速度，比傳統(tǒng)設(shè)備快5-20倍，結(jié)合快速以太網(wǎng)或EtherCAT接口，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和實時控制。
案例3：壽命周期測試
OBC和DC/DC轉(zhuǎn)換器的預(yù)期壽命需與整車保持一致（通常達8-10年）。EA電源支持長期循環(huán)測試，模擬實際使用條件下的性能衰減。其內(nèi)置的安全功能（如過壓、過流、過溫保護）確保測試過程可靠，結(jié)合外部傳感器監(jiān)測，構(gòu)建全方位保護系統(tǒng)。
總結(jié)
氮化鎵車載規(guī)模化應(yīng)用是高壓平臺升級的必然，需測試技術(shù)支撐。泰克雙脈沖測試方案，精準(zhǔn)破解了氮化鎵器件納秒級開關(guān)特性帶來的測量難題，為器件性能驗證筑牢第一道防線；其EA雙向直流電源則以源載一體、高效能量回饋、自動量程等核心優(yōu)勢，大幅優(yōu)化了車載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換器等系統(tǒng)級測試的效率與成本。從微觀器件特性洞察到宏觀系統(tǒng)性能驗證，泰克全鏈條測試解決方案不僅適配了當(dāng)前800V高壓平臺的測試需求，更助力攻克氮化鎵車規(guī)級可靠性難題，為氮化鎵技術(shù)在汽車領(lǐng)域的深度落地掃清障礙，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)向更高能效、更輕量化的方向高質(zhì)量發(fā)展。
