利用IGBT雙脈沖測試電路,改變電壓及電流測量探頭的位置,即可對IGBT并聯(lián)的續(xù)流二極管(下文簡稱FRD)的相關(guān)參數(shù)進行測量與評估。
FRD工作時的風(fēng)險評估
IGBT模塊中的并聯(lián)FRD,是一個非常重要的元件,但往往容易被忽視。其工作時的風(fēng)險主要體現(xiàn)在以下兩個方面:
1、IGBT 出現(xiàn)短路或者故障時,IGBT驅(qū)動器可以幫忙保護, 但FRD芯片損壞時,沒有其他的防護手段 ;
2、在IGBT 開通的時刻,實際上是FRD關(guān)斷的時刻。所有的功率半導(dǎo)體,包括IGBT 芯片和FRD芯片,在關(guān)斷時刻面臨的風(fēng)險遠大于其開通時面臨的風(fēng)險;
我們用下圖紅色曲線的內(nèi)部區(qū)域來表示FRD的安全工作區(qū)(紅色曲線部分是一條恒功率線),F(xiàn)RD在其反向恢復(fù)過程中,瞬時功率不能超過該線,否則就有損壞的風(fēng)險。因此,FRD的瞬時功率大小是其能否安全工作的重要判斷標(biāo)準。
FRD的反向恢復(fù)過程實際上是其工作點從導(dǎo)通過度到截止的過程。工作點的運動軌跡有多種選擇,如下圖所示。顯然,軌跡A是最安全的,軌跡C則是危險的。
圖1 FRD安全工作區(qū)示意圖
FRD參數(shù)測量方法
FRD參數(shù)測量電路示意圖如圖2所示,測試電路與雙脈沖測試相同,具體探頭連接及計算如下:
1、將電流探頭加在上管IGBT的集電極;
2、將電壓探頭加在上管 IGBT的C-E極間;
3、將檢測電壓及電流的瞬時值的積做為一個函數(shù),即可計算得出二極管的瞬時功率;
4、FRD只有在IGBT第二次開通的時候才會有反向恢復(fù)行為,用示波器捕捉波形時應(yīng)注意時間選擇。
圖2 FRD參數(shù)測量電路示意圖
FRD參數(shù)測量圖像分析
FRD反向恢復(fù)時,實測的電壓及電流波形如圖3所示。
1、二極管反向恢復(fù)電流增加時,雜散電感Ls上產(chǎn)生的電壓與母線電壓反向(如圖4-1所示),因此電壓相抵,二極管相對安全。
2、二極管反向恢復(fù)電流減小時,雜散電感Ls上產(chǎn)生的電壓與母線電壓同向(如圖4-2所示),Ls上的電壓落在二極管上,F(xiàn)RD出現(xiàn)電壓尖峰,風(fēng)險加大。如果雜散電感比較大,F(xiàn)RD容易超出其安全工作區(qū)而損壞。通過減小直流母排的雜散電感或優(yōu)化反向恢復(fù)電流的后半沿的斜率,都可以有效提高二極管的安全裕量。
3、通常在IGBT的datasheet中,關(guān)于二極管的部分會注明反向恢復(fù)電流的最大的di/dt水平,通常不能超過這個數(shù)值。否則可能導(dǎo)致電流震蕩。
FRD性能與外部參數(shù)的關(guān)系
在外部參數(shù)發(fā)生變化時,二極管的風(fēng)險也在發(fā)生變化,在此,我們舉幾個需要特別注意的參數(shù):
1、驅(qū)動的柵阻大小。IGBT驅(qū)動的柵阻大小直接影響FRD前沿的di/dt大小,柵阻越小,F(xiàn)RD的di/dt越大,F(xiàn)RD反向恢復(fù)過程越容易出現(xiàn)震蕩,器件越容易損壞;
2、結(jié)溫。由于FRD的導(dǎo)通電壓VF具有負的溫度系數(shù),結(jié)溫越低,二極管的開關(guān)速度越快,其反向恢復(fù)電流后沿就越陡峭,產(chǎn)生的電壓尖峰也越高;
3、母線電壓的高低。母線電壓越高,F(xiàn)RD兩端的承壓更高。
-
二極管
+關(guān)注
關(guān)注
147文章
9410瀏覽量
164403 -
示波器
+關(guān)注
關(guān)注
113文章
6104瀏覽量
183392 -
IGBT
+關(guān)注
關(guān)注
1256文章
3711瀏覽量
246949 -
脈沖測試
+關(guān)注
關(guān)注
1文章
28瀏覽量
11312 -
雜散電感
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
28瀏覽量
6244
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論