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功率开关器件双脉冲测试仪器
  • 发布日期:2024-09-26      浏览次数:62
    •        双脉冲测试(Double Pulse Test)是分析功率开关器件动态特性的常用测试,通过双脉冲测试可以便捷的评估功率器件的性能,获得稳态和动态过程中的主要参数,更好的评估器件性能,优化驱动设计等等。

             虽然功率半导体器件的手册上会有参数标注,但这些参数都是在标准测试条件下得到的。使用IGBT或者MOSFET做逆变器的工程师如果不加以测试,而直接在标定的工况下跑看能否达到设计的功率,无法全面了解器件性能,进而影响产品长期可靠性。又或者设计裕量过大带来成本增加,使得产品的市场竞争力下降。

            如果能在设计研发阶段,精准地了解器件的开关性能,将对整个产品的优化带来极大的好处。比如能在不同的电压、电流和温度下获得开关损耗,给系统仿真提供可靠的数据;又比如可以通过观察波形振荡情况来选择合适的门极电阻。

            ITECH作为功率半导体测试领域的供应商,为双脉冲测试提供多种先进电源产品。

      一、双脉冲测试平台

      双脉冲测试设备:

      1、高压电源

      2、电容组

      3、负载电感

      4、示波器

      5、高压差分电压探头(1000:1)/脉冲电压探头

      6、脉冲华体会流水

      7、可编程信号发生器

      可编程信号发生器1.jpg

      二、双脉冲测试流程:

      第一步:

      (1)在t0时刻,被测IGBT的门极接收到第 一个脉冲,被测IGBT导通,母线电压U加在负载电感L上,电感上的电流线性上升,I=U*t/L;   

      (2)IGBT关断前的t1时刻,电感电流的数值由U和L决定;在U和L都确定时,电流的数值由IGBT开启的脉宽T1决定,开启时间越长,电流越大;

      (3)执行点:通过改变脉冲宽度的大小,自主设定电流的数值。

      自主设定电流的数值2.jpg

      第二步:

      (1)t1到t2之间,IGBT关断,此时负载的电流L的电流由上管二极管续流,该电流缓慢衰减; 

      (2)t1时刻,IGBT关断,因为母线杂散电感Ls的存在,会产生一定的电压尖峰;

      (3)关注点:在该时刻,重点是观察IGBT的关断过程,电压尖峰是重要的监控对象。

      电压尖峰是重要的监控对象3.jpg

      第三步

      (1)在t2时刻,被测IGBT 再次导通,续流二极管进入反向恢复状态,反向恢复电流会穿过IGBT,此时脉冲华体会流水 所测得的Ic为FRD反向电流与电感电流叠加,产生电流尖峰; 

      (2)重点观察:IGBT的开通过程,电流峰值是重要的监控对象,同时应注意观察栅极波形是否存在震荡现象。

      是否存在震荡现象4.jpg

      第四步

      (1)在t3时刻,被测IGBT再次关断,与第 一次关断相同,因为母线杂散电感Ls的存在,会产生一定的电压尖峰;

      (2)重点观察:关断之后电压和电流是否存在不合适的震荡。

      是否存在不合适的震荡5.jpg

      三、通过双脉冲测试我们可以得到什么?

      (1)获取ICRM(MAX峰值电流)IRBSOA(MAX关断电流)

      IRBSOA-MAX关断电流6.jpg


      (2)测量主电路杂散电感:Us=Ls*di/dt

      测量主电路杂散电感7.jpg


      (3)评估续流二极管的风险

      评估续流二极管的风险8.jpg


      四、双脉冲测试中的电流源

            随着功率半导体技术的发展,IGBT、MOSFET、BJT等半导体器件向小型化、集成化、大功率方向发展。为了避免大功率测试过程中温升对测试造成影响、甚至烧坏器件。在法规和行业测试中,通常会给被测器件施加满足功率条件下的瞬时电流脉冲,进行半导体器件相关参数测试。

      五、电容储能式脉冲电流源

            脉冲恒流源以储能电容放电的方式发生电流脉冲。从功能实现角度分析,脉冲电源的工作电路由以下两个基本回路组成;


      放电电路9.jpg


      (1)电容充电电路:直流源通过限流电阻R给超 级电容充电;

      (2)脉冲放电电流:超 级电容C通过开关管对负载RL放电;

      (3)脉冲电流幅值:电容C充电压控制和电阻RL决定;

      (4)脉冲宽度:开关时间t决定;

      六、电容充电:

            根据超 级电容的特性,充电电源应具备宽范围输出能力,可实现如下功能:

      1、电压高速建立并维持稳定;

      2、电流高速上升、无明显过冲.

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