IGBT雙脈沖測試的實測原理及電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

通常我們對某款IGBT的認(rèn)識主要是通過閱讀相應(yīng)的datasheet，數(shù)據(jù)手冊中所描述的參數(shù)是基于一些已經(jīng)給定的外部參數(shù)條件測試得來的，而實際應(yīng)用中的外部參數(shù)都是個性化的，往往會有所不同，因此這些參數(shù)有些是不能直接拿來使用的。

因此可以通過雙脈沖測試，對IGBT的性能進(jìn)行更為準(zhǔn)確的評估。

雙脈沖測試的主要功能如下：

1、測量IGBT的各項動態(tài)參數(shù)（t d>r 、E on 、t d off 、t f 、Eoff 等）；
2、通過觀察IGBT的柵極波形，評估IGBT驅(qū)動板是否能為IGBT開啟提供足夠的驅(qū)動電流；
3、獲取IGBT在開通、關(guān)斷過程的主要參數(shù)，以評估Rgon與Rgoff的選擇是否合適；
4、觀察開通、關(guān)斷過程是否有電壓尖峰，評估實際應(yīng)用是否需要吸收電路；
5、評估二極管的反向恢復(fù)行為和安全裕量；
6、測量母排的雜散電感；

DOUBLE PULSE

測試原理

圖1 雙脈沖測試平臺的電路及理想波形

IGBT雙脈沖測試的實測電路及電路拓?fù)淙鐖D1所示。

用高壓隔離探頭測量Vce及Vge的電壓大小，用羅氏線圈測量電流Ic的大小，測試結(jié)果通過示波器進(jìn)行監(jiān)控；上管IGBT的Vge加負(fù)壓或直接短路，因此它是關(guān)斷的，只有其并聯(lián)的二極管起續(xù)流作用，在實際測試過程中可以用二極管替代。具體測試原理如下：

圖2 雙脈沖測試原理及波形

如圖2所示，在t0時刻，被測IGBT的門極接收到第一個脈沖，被測IGBT導(dǎo)通，母線電壓U加在負(fù)載電感L上，電感上的電流線性上升，表達(dá)式為：

IGBT關(guān)斷前的t1時刻，電感電流的數(shù)值由U和L決定；在U和L都確定時，電流的數(shù)值由IGBT開啟的脈寬T1決定，開啟時間越長，電流越大。

因此可以通過改變脈沖寬度的大小，自主設(shè)定電流的數(shù)值。

t1時刻，IGBT關(guān)斷，因為母線雜散電感Ls的存在，會產(chǎn)生一定的電壓尖峰，該尖峰大小為。在該時刻，重點是觀察IGBT的關(guān)斷過程，電壓尖峰是重要的監(jiān)控對象。

圖3 雙脈沖測試原理及波形

如圖3所示，t1到t2之間，IGBT關(guān)斷，此時電流流向如原理圖綠線所示，負(fù)載的電流L的電流由上管二極管續(xù)流，該電流緩慢衰減，如圖3波形圖虛線所示。

由于電流探頭放在下管的發(fā)射極處，因此，在二極管續(xù)流時，示波器無法顯示該電流。

圖4 雙脈沖測試原理及波形

如圖4所示，在t2時刻，被測IGBT 再次導(dǎo)通，續(xù)流二極管進(jìn)入反向恢復(fù)狀態(tài)，反向恢復(fù)電流會穿過IGBT，此時電流探頭所測得的Ic為FRD反向電流與電感電流疊加，產(chǎn)生如波形圖所示的電流尖峰。

在該時刻，重點是觀察IGBT的開通過程，電流峰值是重要的監(jiān)控對象，同時應(yīng)注意觀察柵極波形是否存在震蕩現(xiàn)象。

圖5 雙脈沖測試原理及波形

如圖5所示，在t3時刻，被測IGBT再次關(guān)斷，與第一次關(guān)斷相同，因為母線雜散電感Ls的存在，會產(chǎn)生一定的電壓尖峰。

在該時刻，重點是觀察關(guān)斷之后電壓和電流是否存在不合適的震蕩。

根據(jù)上述原理，IGBT的實測波形如下所示：

C1通道（黃線）:Vce、 C2通道（紫線）:Vge、 C3通道（藍(lán)線）:Ic

圖6 IGBT雙脈沖測試波形——關(guān)斷時刻波形

圖7 IGBT雙脈沖測試波形——開啟時刻波形

觀測完波形圖，下一步就是對圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察、采集。