通常我們對某款IGBT的認識主要是通過閱讀相應的datasheet,數(shù)據(jù)手冊中所描述的參數(shù)是基于一些已經給定的外部參數(shù)條件測試得來的,而實際應用中的外部參數(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的性能進行更為準確的評估。
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)(td>r、Eon、td off、tf、Eoff 等);
2、通過觀察IGBT的柵極波形,評估IGBT驅動板是否能為IGBT開啟提供足夠的驅動電流;
3、獲取IGBT在開通、關斷過程的主要參數(shù),以評估Rgon與Rgoff的選擇是否合適;
4、觀察開通、關斷過程是否有電壓尖峰,評估實際應用是否需要吸收電路;
5、評估二極管的反向恢復行為和安全裕量;
6、測量母排的雜散電感;
雙脈沖測試原理:
IGBT雙脈沖測試原理解析
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撲如圖1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,測試結果通過示波器進行監(jiān)控;上管IGBT的Vge加負壓或直接短路,因此它是關斷的,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導通,母線電壓U加在負載電感L上,電感上的電流線性上升,表達式為:
IGBT關斷前的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,自主設定電流的數(shù)值。
t1時刻,IGBT關斷,因為母線雜散電感Ls的存在,會產生一定的電壓尖峰,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關斷,此時電流流向如原理圖綠線所示,負載的電流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 再次導通,續(xù)流二極管進入反向恢復狀態(tài),反向恢復電流會穿過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再次關斷,與第一次關斷相同,因為母線雜散電感Ls的存在,會產生一定的電壓尖峰。
在該時刻,重點是觀察關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(藍線):Ic
圖6 IGBT雙脈沖測試波形——關斷時刻波形
圖7 IGBT雙脈沖測試波形——開啟時刻波形
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