【導讀】650V氮化鎵車載充電系統成功裝車，其高功率密度、輕量化優勢適配800V高壓平臺需求，但車規級可靠性驗證仍是攻關重點。測試技術是解鎖其應用潛力的核心，本文聚焦核心測試挑戰，拆解泰克從器件級到系統級的全鏈條解決方案，展現測試技術對新能源汽車核心部件可靠應用的保障作用。
2025年12月，匯川聯合動力與英諾賽科共同宣布，采用650V氮化鎵的新一代6.6kW車載充電系統在長安汽車成功裝車。這標志著氮化鎵技術在中國新能源汽車領域邁出關鍵一步。
該系統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，對電源系統的要求日益提高。技術的成熟和成本的下降，使得氮化鎵有望在多個領域替代傳統件可能成為未來發展方向。盡管氮化鎵技術前景廣闊，但其在汽車領域的應用仍面臨挑戰。氮化鎵因橫向器件結構和柵極脆弱性，需通過量產數據積累解決車規級可靠性問題。與碳化硅相比，氮化鎵在可靠性方面仍需提升。
從器件開發設計，到系統性能驗證。測試技術，是保障電動汽車核心部件可靠應用的關鍵。
洞察秋毫：雙脈沖測試把好器件性能“第一關”
在功率電子領域，真正的革新始于對微觀世界的精準洞察。氮化鎵器件的卓越性能，體現在每一次納秒級的開關動作中。雙脈沖測試作為“見微知著”的關鍵技術，能夠精準捕捉并量化功率器件在最苛刻開關瞬態下的核心參數——開關損耗、時序特性及反向恢復特性。
測試的核心挑戰
氮化鎵器件開關速度極快（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：
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會產生強大共模噪聲，傳統差分探頭難以準確測量高側柵極電壓等浮地信號。
時序精度：開關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致開關損耗計算出現重大誤差。
泰克解決方案的核心組件
針對上述挑戰，泰克的解決方案主要由以下關鍵部件構成：
1.高帶寬測量平臺與探頭系統
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。
IsoVu?光隔離探頭：這是應對高壓高頻測量的關鍵工具。它通過光纖實現真正電氣隔離，提供高達1GHz帶寬、160dB共模抑制比（CMRR）和±60kV共模電壓耐受能力，能精準測量高側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標準的關鍵參數測量，并提供了創新的軟件延遲校正功能，可將繁瑣的探頭延時校準時間從1小時縮短至5-10分鐘，大幅提升效率和準確性。
3. 精準的激勵與信號采集
任意波形發生器：AFG31000系列可生成精確的雙脈沖信號，其專用App能快速設置脈沖寬度和間隔，靈活適應不同測試條件。
EA高壓電源與Keithley源測量單元：為測試板提供穩定可靠的高壓直流供電，確保測試電壓的精度和穩定性。
典型應用場景與成果
泰克的方案已被廣泛應用于氮化鎵器件的前沿研發中：
VisIC Technologies采用泰克示波器和IsoVu探頭，在400V高壓下精準評估了GaN晶體管的開關效率，為電動汽車動力系統提供了可靠的性能數據。
在量芯微1200V GaN HEMT器件的測試中，泰克DPT1000A系統成功表征了其動態導通電阻等關鍵參數，結果顯示即使在800V高壓下，動態導通電阻退化也非常有限，證明了器件在高壓應用中的巨大潛力。
下表概括了泰克解決方案如何應對核心挑戰：
統覽全局：EA雙向直流電源實現系統級驗證
當優秀的器件集成為復雜的系統，驗證維度便從“微觀特性”轉向“宏觀表現”。車載充電器（OBC）和DC/DC轉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域展現出顯著優勢。
三通道設計的革命性價值
EA-PSB 20000 Triple系列電源在4U機箱內集成三個獨立隔離的雙象限通道，既可供電也能吸收電能，實現源載一體無縫切換。這一設計使得單臺設備能夠替代多臺傳統電源和負載設備，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勢
高達96%的能量回饋效率直接降低了測試成本。傳統測試中將電能轉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，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，單設備每年可節省電費約57,600元。
高效能量回饋還減少了設備發熱，降低了對冷卻系統的需求，進一步減少了測試系統的總體擁有成本。
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至最大值范圍內持續輸出滿功率。相比之下，傳統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的整個電壓范圍內提供滿功率輸出，而傳統電源只能在固定電壓點提供全功率。
實戰應用：OBC與DC/DC轉換器測試案例
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）功能驗證，能夠模擬電網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。內置的函數發生器支持模擬電池I-V特性曲線，驗證OBC在電池各種狀態下的響應性能。
案例2：DC/DC轉換器測試
針對DC/DC轉換器測試，EA三通道雙向電源可同時為高壓側和低壓側供電/加載，單臺設備完成完整測試。以4kW DC/DC轉換器測試為例，傳統方案需要36U機架空間，而EA三通道方案僅需8U空間，節省幅度達55.5%。
通信速率是測試效率的另一關鍵因素。EA電源支持1kHz指令速度和1ms采樣速度，比傳統設備快5-20倍，結合快速以太網或EtherCAT接口，實現高速數據采集和實時控制。
案例3：壽命周期測試
OBC和DC/DC轉換器的預期壽命需與整車保持一致（通常達8-10年）。EA電源支持長期循環測試，模擬實際使用條件下的性能衰減。其內置的安全功能（如過壓、過流、過溫保護）確保測試過程可靠，結合外部傳感器監測，構建全方位保護系統。
總結
氮化鎵車載規模化應用是高壓平臺升級的必然，需測試技術支撐。泰克雙脈沖測試方案，精準破解了氮化鎵器件納秒級開關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、自動量程等核心優勢，大幅優化了車載充電器、DC/DC轉換器等系統級測試的效率與成本。從微觀器件特性洞察到宏觀系統性能驗證，泰克全鏈條測試解決方案不僅適配了當前800V高壓平臺的測試需求，更助力攻克氮化鎵車規級可靠性難題，為氮化鎵技術在汽車領域的深度落地掃清障礙，推動新能源汽車產業向更高能效、更輕量化的方向高質量發展。
