igbt雙脈沖測試方法詳解

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1、IGBT雙脈沖測試方法詳解IGBT雙脈沖測試方法的意義：1.對比不同的IGBT的參數(shù)；2.評估IGBT驅(qū)動板的功能和性能；3.獲取IGBT在開通、關(guān)斷過程的主要參數(shù)，以評估Rgon及Rgoff的數(shù)值是否合適。通常我們對某款I(lǐng)GBT的認(rèn)識主要是通過閱讀相應(yīng)的datasheet，但實(shí)際上，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)測試得來的，而實(shí)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。我們需要了解IGBT在具體應(yīng)用中更真實(shí)的表現(xiàn)；4.開通、關(guān)斷過程是否有不合適的震蕩；5評估二極管的反向恢復(fù)行為和安全裕量；6.IGBT關(guān)斷時的電壓尖峰是否合適，

2、關(guān)斷之后是否存在不合適的震蕩；7.評估IGBT并聯(lián)的均流特性；8.測量母排的雜散電感；要觀測這些參數(shù)，最有效的方法就是：“雙脈沖測試方法”！雙脈沖測試平臺的電路雙脈沖測試的基本實(shí)驗(yàn)波形雙脈沖實(shí)驗(yàn)的基本原理（1）：在t0時刻，門極放出第一個脈沖，被測IGBT?????飽和導(dǎo)通，電動勢U加在負(fù)載L上，電感的電流線性上升，電流表達(dá)式為：?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t1決定，時間越長，電流越大。因此可以自主設(shè)定電流的數(shù)值。雙脈沖實(shí)驗(yàn)的基本原理（2）：IGBT關(guān)斷，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，如圖虛線所示。由于電流探頭放在下管的發(fā)射極處

3、，因此，在二極管續(xù)流時，IGBT關(guān)斷，示波器上是看不見該電流的。雙脈沖實(shí)驗(yàn)的基本原理（3）：在t2時刻，第二個脈沖的上升沿到達(dá)，被測IGBT再次導(dǎo)通，續(xù)流二極管進(jìn)入反向恢復(fù)，反向恢復(fù)電流會穿過IGBT?????，在電流探頭上能捕捉到這個電流，如下圖所示。在該時刻，重點(diǎn)是觀察IGBT?的開通過程。反向恢復(fù)電流是重要的監(jiān)控對象，該電流的形態(tài)直接影響到換流過程的許多重要指標(biāo)。雙脈沖實(shí)驗(yàn)的基本原理（4）：在t3時刻，被測IGBT??再次關(guān)斷，此時電流較大，因?yàn)槟妇€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(diǎn)是觀察IGBT?的關(guān)斷過程。電壓尖峰是重要的監(jiān)控對象，同時關(guān)斷之后電壓和電流是否存

4、在不合適的震蕩也是需要注意的對象。雙脈沖實(shí)驗(yàn)的實(shí)測波形：雙脈沖實(shí)驗(yàn)的關(guān)注點(diǎn)----開通過程（第二次開通）：左圖是IGBT??實(shí)測開通波形，我們需要關(guān)注的點(diǎn)是：（1）Vce電壓是否正確變化；（2）二極管的反向恢復(fù)電流的di/dt；（3）二極管的反向恢復(fù)電流的峰值；（4）反向恢復(fù)后電流是否有震蕩，拖尾有多長；（5）測算出損耗(?依賴示波器功能)。關(guān)于二極管的討論：IGBT模塊中的續(xù)流二極管，實(shí)際上是一個非常重要的元件，但往往容易被忽視。我們列舉出如下需要注意的幾條：1.IGBT出現(xiàn)短路或者故障時，IGBT驅(qū)動器可以幫忙保護(hù)；但二極管芯片損壞時，沒有其他的防護(hù)手段；2.在IGBT開通的時刻，實(shí)際上

5、是續(xù)流二極管關(guān)斷的時刻。所有的功率半導(dǎo)體，包括IGBT芯片和二極管芯片，在關(guān)斷的時刻面臨的風(fēng)險遠(yuǎn)大于其開通時面臨的風(fēng)險；下圖是二極管的安全工作區(qū)的示意圖。實(shí)際上這是一條恒功率曲線。其意義是：二極管在反向恢復(fù)過程中，其瞬時功率不能超過規(guī)定的數(shù)值，否則就有損壞的風(fēng)險。因此，二極管的瞬時功率是重要的判斷標(biāo)準(zhǔn)。二極管在反向恢復(fù)的過程中，實(shí)際上是其工作點(diǎn)從導(dǎo)通過度到截止。其工作點(diǎn)的運(yùn)動軌跡有多種選擇，如右圖所示。顯然，軌跡A是最安全的，軌跡C則是危險的。二極管的風(fēng)險點(diǎn)的測試方法：下圖是評估二極管的方法的示意圖：?（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CE極間；（3

6、）將電壓及電流的瞬時值的積做為一個函數(shù)通道，表示二極管的瞬時功率；（4）用示波器捕捉上管二極管的反向恢復(fù)時刻，注意只有在第二次開通的時刻二極管才會有反向回復(fù)行為。IGBT開通過程中二極管的風(fēng)險點(diǎn)（1?）：右圖表示的是二極管反向恢復(fù)時，實(shí)測的電壓及電流波形，同時利用示波器計(jì)算出瞬時功率的波形。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，因此電壓相抵，二極管相對安全。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，Ls上的電壓落在二極管上，二極管出現(xiàn)電壓尖峰，風(fēng)險加大。如果雜散電感比較大，二極管就更加危險了，容易超出安全工作區(qū)。二極管反向恢復(fù)電流減小時，雜

7、散電感Ls上產(chǎn)生的電壓與母線電壓同向，Ls上的電壓落在二極管上，二極管出現(xiàn)電壓尖峰，風(fēng)險加大。如果雜散電感比較大，二極管就更加危險，容易超出安全工作區(qū)。IGBT開通過程中二極管的風(fēng)險點(diǎn)（2?）1.二極管的反向恢復(fù)電流的前沿，對應(yīng)在雜散電感上產(chǎn)生的電壓方向是與母線電壓相抵的，因此沒有風(fēng)險；2.反向恢復(fù)電流的后沿對應(yīng)在雜散電感上產(chǎn)生的電壓的方向與母線電壓相同，二極管會承受此電壓尖峰，同時也會出現(xiàn)瞬時功率的尖峰，因