【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(shì)適配800V高壓平臺(tái)需求，但車規(guī)級(jí)可靠性驗(yàn)證仍是攻關(guān)重點(diǎn)。測(cè)試技術(shù)是解鎖其應(yīng)用潛力的核心，本文聚焦核心測(cè)試挑戰(zhàn)，拆解泰克從器件級(jí)到系統(tǒng)級(jí)的全鏈條解決方案，展現(xiàn)測(cè)試技術(shù)對(duì)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(dòng)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(zhǎng)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(dá)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(tái)在電動(dòng)汽車中的普及，對(duì)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(gè)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(jí)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(jì)，到系統(tǒng)性能驗(yàn)證。測(cè)試技術(shù)，是保障電動(dòng)汽車核心部件可靠應(yīng)用的關(guān)鍵。
洞察秋毫：雙脈沖測(cè)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(duì)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(jí)的開關(guān)動(dòng)作中。雙脈沖測(cè)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(shí)序特性及反向恢復(fù)特性。
測(cè)試的核心挑戰(zhàn)
氮化鎵器件開關(guān)速度極快（可達(dá)納秒級(jí)），電壓變化率（dv/dt）極高（超過100 V/ns），這帶來了獨(dú)特的測(cè)試挑戰(zhàn)：
信號(hào)完整性：微小的寄生電感和電容都會(huì)引起波形嚴(yán)重振鈴和失真。
共模噪聲抑制：極高的dv/dt會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大共模噪聲，傳統(tǒng)差分探頭難以準(zhǔn)確測(cè)量高側(cè)柵極電壓等浮地信號(hào)。
時(shí)序精度：開關(guān)過程中電壓電流重疊時(shí)間極短，探頭間微小的延遲失配就會(huì)導(dǎo)致開關(guān)損耗計(jì)算出現(xiàn)重大誤差。
泰克解決方案的核心組件
針對(duì)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(cè)量平臺(tái)與探頭系統(tǒng)
示波器：4/5/6系列MSO混合信號(hào)示波器提供最高可達(dá)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(xì)節(jié)。
IsoVu?光隔離探頭：這是應(yīng)對(duì)高壓高頻測(cè)量的關(guān)鍵工具。它通過光纖實(shí)現(xiàn)真正電氣隔離，提供高達(dá)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(cè)量高側(cè)柵極電壓等困難信號(hào)，幾乎消除共模干擾。
2. 高效的雙脈沖測(cè)試軟件
自動(dòng)化測(cè)試軟件：WBG-DPT軟件可在泰克示波器上運(yùn)行，能自動(dòng)完成18項(xiàng)符合JEDEC和IEC標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵參數(shù)測(cè)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(shí)校準(zhǔn)時(shí)間從1小時(shí)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(lì)與信號(hào)采集
任意波形發(fā)生器：AFG31000系列可生成精確的雙脈沖信號(hào)，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(cè)試條件。
EA高壓電源與Keithley源測(cè)量單元：為測(cè)試板提供穩(wěn)定可靠的高壓直流供電，確保測(cè)試電壓的精度和穩(wěn)定性。
典型應(yīng)用場(chǎng)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(píng)估了GaN晶體管的開關(guān)效率，為電動(dòng)汽車動(dòng)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(cè)試中，泰克DPT1000A系統(tǒng)成功表征了其動(dòng)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(dòng)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(duì)核心挑戰(zhàn)：
統(tǒng)覽全局：EA雙向直流電源實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證
當(dāng)優(yōu)秀的器件集成為復(fù)雜的系統(tǒng)，驗(yàn)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(dòng)汽車的能源樞紐，其測(cè)試需要模擬真實(shí)世界中的雙向能量流動(dòng)、動(dòng)態(tài)負(fù)載以及長(zhǎng)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(shì)。
三通道設(shè)計(jì)的革命性價(jià)值
EA-PSB 20000 Triple系列電源在4U機(jī)箱內(nèi)集成三個(gè)獨(dú)立隔離的雙象限通道，既可供電也能吸收電能，實(shí)現(xiàn)源載一體無縫切換。這一設(shè)計(jì)使得單臺(tái)設(shè)備能夠替代多臺(tái)傳統(tǒng)電源和負(fù)載設(shè)備，測(cè)試臺(tái)體積減少高達(dá)50%。
每個(gè)通道可提供高達(dá)10kW的功率，支持高達(dá)920V的電壓和高達(dá)340A的電流，三通道并聯(lián)后可提供高達(dá)30kW的總功率，充分滿足高壓平臺(tái)電動(dòng)汽車的測(cè)試需求。
能效與成本的雙重優(yōu)勢(shì)
高達(dá)96%的能量回饋效率直接降低了測(cè)試成本。傳統(tǒng)測(cè)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(yùn)營成本。以三個(gè)10kWh被測(cè)物測(cè)試為例，能量回收效率達(dá)96%時(shí)，單設(shè)備每年可節(jié)省電費(fèi)約57,600元。
高效能量回饋還減少了設(shè)備發(fā)熱，降低了對(duì)冷卻系統(tǒng)的需求，進(jìn)一步減少了測(cè)試系統(tǒng)的總體擁有成本。
真正的自動(dòng)量程特性
EA電源的自動(dòng)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(cè)試系統(tǒng)成本。
這一特性在實(shí)際測(cè)試中極具價(jià)值。例如，額定最大電壓500V、功率30kW的EA自動(dòng)量程電源可在500V至166.6V的整個(gè)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(diǎn)提供全功率。
實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用：OBC與DC/DC轉(zhuǎn)換器測(cè)試案例
案例1：雙向車載充電器（BOBC）測(cè)試
EA-PSB雙向電源支持V2G（車輛到電網(wǎng)）功能驗(yàn)證，能夠模擬電網(wǎng)和電池雙向能量流動(dòng)的各種工況。其920V的高電壓輸出能力滿足800V平臺(tái)電動(dòng)汽車的測(cè)試需求。
測(cè)試系統(tǒng)可集成高精度功率分析儀，全面評(píng)估OBC在不同負(fù)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(yàn)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(cè)試
針對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器測(cè)試，EA三通道雙向電源可同時(shí)為高壓側(cè)和低壓側(cè)供電/加載，單臺(tái)設(shè)備完成完整測(cè)試。以4kW DC/DC轉(zhuǎn)換器測(cè)試為例，傳統(tǒng)方案需要36U機(jī)架空間，而EA三通道方案僅需8U空間，節(jié)省幅度達(dá)55.5%。
通信速率是測(cè)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(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制。
案例3：壽命周期測(cè)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(dá)8-10年）。EA電源支持長(zhǎng)期循環(huán)測(cè)試，模擬實(shí)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(hù)）確保測(cè)試過程可靠，結(jié)合外部傳感器監(jiān)測(cè)，構(gòu)建全方位保護(hù)系統(tǒng)。
總結(jié)
氮化鎵車載規(guī)?；瘧?yīng)用是高壓平臺(tái)升級(jí)的必然，需測(cè)試技術(shù)支撐。泰克雙脈沖測(cè)試方案，精準(zhǔn)破解了氮化鎵器件納秒級(jí)開關(guān)特性帶來的測(cè)量難題，為器件性能驗(yàn)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(dòng)量程等核心優(yōu)勢(shì)，大幅優(yōu)化了車載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換器等系統(tǒng)級(jí)測(cè)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(yàn)證，泰克全鏈條測(cè)試解決方案不僅適配了當(dāng)前800V高壓平臺(tái)的測(cè)試需求，更助力攻克氮化鎵車規(guī)級(jí)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(dòng)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。
