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IGBT雙脈衝測試詳解

發布時間：2021-02-07 責任編輯：wenwei

【導讀】電(dian)源(yuan)設(she)備(bei)硬(ying)件(jian)主(zhu)功(gong)率(lv)部(bu)分(fen)的(de)電(dian)路(lu)性(xing)能(neng)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)產(chan)品(pin)品(pin)質(zhi)，但(dan)開(kai)發(fa)過(guo)程(cheng)中(zhong)，在(zai)樣(yang)機(ji)測(ce)試(shi)階(jie)段(duan)才(cai)能(neng)對(dui)其(qi)性(xing)能(neng)進(jin)行(xing)評(ping)測(ce)。有(you)些(xie)公(gong)司(si)為(wei)保(bao)證(zheng)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)進(jin)度(du)，僅(jin)采(cai)取(qu)不(bu)得(de)已(yi)的(de)補(bu)救(jiu)措(cuo)施(shi)，產(chan)品(pin)不(bu)僅(jin)非(fei)最(zui)優(you)設(she)計(ji)，甚(shen)至(zhi)會(hui)給(gei)產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)埋(mai)下(xia)隱(yin)患(huan)。而(er)我(wo)司(si)在(zai)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)初(chu)期(qi)就(jiu)采(cai)用(yong)IGBT雙脈衝測試，提前對硬件電路設計進行多維度測試評估，在保證產品是最優設計的基礎上，提高產品開發效率。

什麼是雙脈衝測試

IGBT雙脈衝測試詳解

圖一：雙脈衝測試平台電路及理想波形

圖一左圖是雙脈衝測試平台電路，圖中的IGBT和二極管是我們觀測的主要對象，通過示波器來觀測雙脈衝電路中的波形數據，這些波形數據有：IGBT的驅動電壓Vge、IGBT的集電極和發射極的電壓Vce、二極管的電壓VF及IGBT集電極電流Ic等。

圖一右圖是雙脈衝測試的理想波形，圖中分別標識了IGBT驅動電壓Vge的波形、IGBT的集射極電壓Vce波形與IGBT的集電極電流Ic波形。

IGBT在t0～t3的時間段裏先後開通關斷兩次，因此得名雙脈衝測試。

IGBT雙脈衝測試詳解

圖二：雙脈衝測試實際波形

雙脈衝測試原理詳解

IGBT雙脈衝測試詳解

圖三：t0≤t＜t1階段

如圖三所示，在t0時刻，IGBT在第一個脈衝驅動下開通，電感電流流經IGBT。此時電感電流線性上升，電流的表達式為I=Vbus*Δt/L,測試時可根據實際的電流需求來調節電感量和脈衝的導通時間。

IGBT雙脈衝測試詳解

圖四：t1≤t＜t2階段

如圖四所示，在t1時刻，IGBT關斷，由於整個回路的雜散電感以及二極管的瞬態導通電壓的存在，IGBT的集射極端會產生一定的電壓尖峰。待IGBT完全關斷，電感上的電流通過二極管續流而緩慢下降，若觀測此刻的電流，需要在二極管續流回路裏增加電流探頭。

IGBT雙脈衝測試詳解

圖五：t2≤t＜t3階段

如圖五所示，在t2時刻，IGBT第二次開通，此時由於二極管的反向恢複電流的存在，該電流和電感電流疊加流過IGBT。通過此刻疊加電流的觀測，可以評估二極管的反向恢複特性，還可評估二極管的電壓應力。

在t2＜t＜t3時間段，IGBT飽和導通，電感電流繼續增大，在實際雙脈衝測試時需要控製該脈衝的寬度。

在保證IGBT電壓和電流處在安全工作區內的情況下，逐漸放大脈寬，以測試極限情況下各部分電路和器件的表現。

IGBT雙脈衝測試詳解

圖六：t≥t3階段

如圖六所示，在t3時刻，IGBT第二次關斷，此時電感電流達到最大值。

如前所述，由於整個回路的雜散電感以及二極管的瞬態導通電壓的存在，IGBT的ce端會產生一定的電壓尖峰。

待IGBT完全關斷後電感通過二極管續流，電流緩慢減小直至零。

雙脈衝測試可以評估哪些方麵的問題

IGBT雙脈衝測試詳解

I型三電平雙脈衝測試

IGBT雙脈衝測試詳解

圖七：測試Q1-IGBT和D5二極管

如圖七所示，當I型三電平工作在第一象限時，測試對象為I型三電平拓撲中Q1和D5，測試時給Q1發雙脈衝驅動，Q2處於常通狀態，Q3和Q4處於關斷狀態，電感連接在母線的N端和橋臂輸出端，圖中標紅的器件顯示了Q1導通和關斷時的電流通路。

IGBT雙脈衝測試詳解

圖八：測試Q3管和D1二極管

如圖八所示，當I型三電平工作在第2象限時，測試對象為I型三電平拓撲中Q3和D1，測試時給Q3發雙脈衝驅動，Q2處於常通狀態，Q4處於關斷狀態，電感連接在N端和橋臂輸出端，圖中標紅的器件顯示了Q3導通和關斷時的電流通路。

同理，通過改變驅動位置和電感的接法，可以測試工作在第三象限和第四象限情況下的另外的IGBT和二極管。

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