雙脈沖的意義

首先是對(duì)比不同開(kāi)關(guān)管參數(shù)及性能，同時(shí)可以獲取開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)過(guò)程中的參數(shù)，評(píng)估Rgon/Rgoff 數(shù)值是否合適，是否需要吸收電路等。而且可以考量開(kāi)關(guān)管在實(shí)際電路中的實(shí)際表現(xiàn)，反向恢復(fù)電流，關(guān)斷電壓尖峰，開(kāi)通關(guān)斷時(shí)間、開(kāi)關(guān)過(guò)程是否有不合適的震蕩等。

怎么認(rèn)識(shí)功率器件特性

在datasheet中，描述功率器件開(kāi)關(guān)行為的參數(shù)主要包括：tdon, tr, tdoff, tf, Eon, Eoff, Isc等，都是基于一些給定的外部參數(shù)測(cè)試得來(lái)的，而實(shí)際應(yīng)用中的外部參數(shù)都是個(gè)性化，往往會(huì)有所不同，因此需要通過(guò)雙脈沖測(cè)試來(lái)看IGBT在具體應(yīng)用中的真實(shí)表現(xiàn)。

雙脈沖電路

圖1是雙脈沖測(cè)試電路，下管以及上管的二極管是被測(cè)對(duì)象，用高壓隔離探頭取Vds/Vce電壓；用羅氏線圈電流探頭取Id/Ic，用普通探頭取Vgs/Vge信號(hào)。

原理與波形

雙脈沖測(cè)試通常以半橋形式測(cè)試，所謂雙脈沖就是上管持續(xù)關(guān)斷，下管驅(qū)動(dòng)信號(hào)給定兩個(gè)脈沖從而測(cè)試下管的開(kāi)關(guān)特性。如圖1所示，上管兩端并接一個(gè)電感，以IGBT為例，主要測(cè)試的是下管的特性以及上管的反向二極管特性，圖2是雙脈沖測(cè)試波形。

圖2-雙脈沖測(cè)試波形

圖3是各時(shí)間段的原理分析：

在t0時(shí)刻，門(mén)極第一個(gè)脈沖，被測(cè)下管飽和導(dǎo)通，電壓U加在負(fù)載L上，電感電流線性上升：I=U*t/L;

在t1時(shí)刻，被測(cè)下管關(guān)斷，負(fù)載L的電流由上管二極管續(xù)流，該電流緩慢衰減;

在t2時(shí)刻，門(mén)極第二個(gè)脈沖，被測(cè)下管再次導(dǎo)通，續(xù)流二極管進(jìn)入反向恢復(fù)，反向恢復(fù)電流會(huì)穿過(guò)下管;

在t3時(shí)刻，被測(cè)下管再次關(guān)斷，此時(shí)電流較大，因?yàn)槟妇€雜散電感的存在，會(huì)產(chǎn)生一定的電壓尖峰。

圖3-雙脈沖原理分析

關(guān)注點(diǎn)

t2時(shí)刻的開(kāi)通過(guò)程與Rgon有關(guān)，Rgon增大，反向恢復(fù)電流會(huì)緩和。需要關(guān)注如下幾點(diǎn)：

1) 二極管反向恢復(fù)電流di/dt、峰值、二極管反向恢復(fù)后電流是否有震蕩，拖尾有多長(zhǎng)；

2) Vce電壓是否正確變化，計(jì)算出開(kāi)通損耗；

如圖4所示：在Ic開(kāi)始上升時(shí)，雜散電感上產(chǎn)生的壓降與母線電壓相反，所以此時(shí)下管Vce上測(cè)得的波形出現(xiàn)了一個(gè)缺口，如圖中虛線所示，即這個(gè)缺口是雜散電感上的感應(yīng)電壓，讀出Us和di/dt，可計(jì)算出Ls=Us/(di/dt)。

圖4-下管開(kāi)通分析

3) 二極管反向恢復(fù)過(guò)程中，同步抓取二極管的電壓電流波形，如圖5所示：計(jì)算出二極管的瞬時(shí)功率。

當(dāng)二極管反向恢復(fù)電流上升(前沿)時(shí)，雜散電感上產(chǎn)生的壓降與母線電壓相抵消，故沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)；

當(dāng)二極管反向恢復(fù)電流下降(后沿)時(shí)，雜散電感上產(chǎn)生的壓降與母線電壓同向，電壓落在二極管上，二極管出現(xiàn)電壓尖峰，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)功率的尖峰。故需要減小雜散電感、優(yōu)化反向恢復(fù)電流下降di/dt，優(yōu)化散熱降低結(jié)溫，保證二極管的安全裕量。

圖5-二極管反向恢復(fù)分析

t3時(shí)刻的關(guān)斷過(guò)程與關(guān)斷電阻Rgoff有關(guān)，需要關(guān)注由直流母線雜散電感與di/dt產(chǎn)生的Vce電壓尖峰，如圖6所示，重點(diǎn)關(guān)注短路或者過(guò)載時(shí)產(chǎn)生的Vce電壓尖峰，為確保IGBT的安全裕量，通?？梢圆捎糜性淬Q位電路進(jìn)行抑制。

圖6-下管關(guān)斷分析