AI算力时代高速功率测试：麦科信 SigOFIT™ MOIP光隔离探头在数据中心电源与功率半导体测试中的应用

摘 要

AI 算力持续增长，服务器和数据中心电源系统正向高功率密度、高效率和高速动态响应方向发展。SiC、GaN 等宽禁带功率半导体凭借高速开关、低损耗和高耐压等优势，广泛应用于服务器电源、高压 DC-DC 变换器、储能、光伏、新能源汽车及工业电源等场景。 随着功率器件开关速度提升，测试过程中会出现高共模电压、高 dv/dt、快速开关边沿和低幅值栅极信号等问题。测试探头的带宽、共模抑制比、输入电容和隔离能力，会直接影响高速功率波形的真实性。 麦科信 SigOFIT™ 第三代 MOIP 系列光隔离探头，基于电-光-电隔离架构，采用 ADHOMT 模数混合激光调制技术，具备高带宽、高共模抑制比、低输入电容、自动校准和宽范围测量等特点，为 AI 电源及高速功率半导体测试提供专业测量方案。

一、AI 电源升级带来的测试需求

AI 服务器功率密度不断提升，数据中心电源需要在更高功率、更快负载变化和更高转换效率下保持稳定运行。服务器电源、高压直流配电、DC-DC 变换器和功率模块，都需要进行效率、动态响应、可靠性及安全性验证。

在不同的功率变换环节中，SiC 通常适用于高压、高功率场景，GaN 则适用于中低压、高频和高功率密度场景。虽然 AI 电源系统与功率半导体器件并非同一类测试对象，但二者都涉及高速功率变换过程，因此共同面临快速边沿、高共模电压和复杂寄生参数带来的测量挑战。

工程师通常需要准确观察：

· 栅极驱动电压 Vgs；

· 开关节点电压 Vds；

· 开关过冲与振铃；

· 栅极平台电压；

· 驱动时序和寄生参数引起的异常波形。

如果探头带宽不足，高频波形细节会被滤除；如果高频共模抑制能力有限，共模瞬态可能进入测量结果；如果输入电容过大，探头还可能改变栅极驱动和开关节点的实际波形。

二、麦科信 SigOFIT™ MOIP 光隔离探头

面对高速边沿、高共模电压和低输入负载等综合测试要求，测量探头需要同时具备高速响应能力、较强的共模抑制能力以及可靠的电气隔离性能。光隔离探头正是针对这类测试需求发展起来的测量方案。

麦科信 SigOFIT™ 是面向光隔离测量打造的核心技术平台。基于该平台，MOIP 系列采用电-光-电信号传输架构：探头前端将被测电信号转换为光信号，经光纤传输至接收端后，再还原为电信号输出。由于信号通过非导电的光纤链路传输，被测电路与示波器之间无需建立直接的导电连接，从而有助于降低共模电流、地环路和电磁耦合对测量结果的影响。

核心参数

MOIP 系列支持搭配不同型号的衰减器。标准衰减器可覆盖 ±0.01 V 至 ±20000 V 的差模信号测试；选配超高压衰减器后，最高支持 20 kVpk 高压输入，其他测试范围也可定制。

不同衰减器的衰减比、输入阻抗和输入电容有所不同，部分型号输入电容最低可达 1 pF。85 kVpk 为光纤链路耐压指标，不等同于连续工作共模电压能力，实际使用条件以产品数据手册和安全手册为准。

三、第三代 ADHOMT 技术

第三代 MOIP 系列基于 SigOFIT™ 技术平台，采用 ADHOMT（Analog-Digital Hybrid Optical Modulation Technology，模数混合激光调制技术），通过实时监测核心参数并动态调制激光，提升测量过程的稳定性。

上电即测，免人工校准

MOIP 系列支持自动校准，上电即可使用，无需手动校准。该特性能够减少测试准备工作，适合研发验证、重复性测试、可靠性测试和长时间连续测试。

高 CMRR，提升高速信号测量能力

MOIP 系列在高带宽下仍保持较高的共模抑制比。以 MOIP1000P 为例，在 1 GHz 带宽处 CMRR 仍可达到 108 dB，有助于降低高频共模噪声和瞬态干扰对测量信号的影响。

低输入电容，降低测量负载

部分衰减器输入电容最低可达 1 pF，有助于降低探头对 GaN、SiC 栅极驱动回路和高速开关节点的额外负载，减少测量过程对被测波形的影响。

0 dB / 20 dB 双档位

MOIP 系列支持 0 dB 与 20 dB 档位切换。通过匹配不同衰减器和档位，用户可以根据被测信号幅值灵活选择测试范围，在微小信号和高压信号测量中兼顾量程与信噪比。

四、典型应用场景

1. AI 电源系统测试

适用于服务器电源、800 VDC 相关电源模块、高压 DC-DC 变换器及功率机架测试。

MOIP 系列可用于观察高速开关波形、动态响应、过冲和振铃，辅助工程师开展电源拓扑优化、器件选型、效率分析和可靠性验证。

2. SiC / GaN 功率半导体研发

适用于 SiC MOSFET、GaN HEMT 及其驱动电路的动态特性测试，包括：

· Vgs 栅极驱动电压；

· Vds 开关节点电压；

· 开关速度和死区时间；

· 开关过冲与振铃；

· 驱动回路及寄生参数分析。

3. 功率电子设备测试

适用于逆变器、UPS、开关电源、电机驱动、功率转换器、IGBT 半桥及全桥设备，也可用于浮地测量、EMI/ESD 故障排查和高压高带宽隔离测试。

4. 故障复现与失效分析

当电源模块或功率器件出现异常时，可使用 MOIP 系列捕获 Vgs、Vds 等关键电压波形，并结合电流探头或分流测量结果，辅助分析驱动异常、器件误导通、寄生振荡、开关过冲、PCB 布局问题及器件失效。

五、结语

AI 算力的发展正在推动数据中心电源向更高功率密度和更快动态响应方向演进，也促进 SiC、GaN 等功率半导体在更多功率变换场景中的应用。

面对高速边沿、高共模电压、低幅值信号和低输入负载等测试要求，麦科信 SigOFIT™ MOIP 系列光隔离探头以 SigOFIT™ 光隔离技术平台为基础，融合 ADHOMT 模数混合激光调制技术，提供 200 MHz 至 1.2GHz 带宽、最高 108 dB@1 GHz 带宽处 CMRR、低至 1 pF 的输入电容、自动校准和灵活的衰减器配置。

从 AI 电源系统到 SiC、GaN 功率半导体研发，再到新能源和工业电源测试，MOIP 系列为高速、高压功率测试提供稳定、灵活的光隔离测量方案。