IGBT雙脈衝測試原理解析

通常我們對某款IGBT的認識主要是通過閱讀相應的datasheet，數據手冊中所描述的參數是基於一些已經給定的外部參數條件測試得來的，而實際應用中的外部參數都是個性化的，往往會有所不同，因此這些參數有些是不能直接拿來使用的。

因此可以通過雙脈衝測試，對IGBT的性能進行更為準確的評估。

雙脈衝測試的主要功能如下：

1、測量IGBT的各項動態參數（t_d>r、E_on、t_{d off}、t_f、E_off 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，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；

雙脈衝測試原理：

圖1 雙脈衝測試平臺的電路及理想波形

IGBT雙脈衝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控；上管IGBT的Vge加負壓或直接短路，因此它是關斷的，只有其並聯的二極管起續流作用，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 雙脈衝測試原理及波形

如圖2所示，在t0時刻，被測IGBT的門極接收到第一個脈衝，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，電感電流的數值由U和L決定；在U和L都確定時，電流的數值由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衝寬度的大小，自主設定電流的數值。

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控對象。

圖3 雙脈衝測試原理及波形

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流，該電流緩慢衰減，如圖3波形圖虛線所示。

由於電流探頭放在下管的發射極處，因此，在二極管續流時，示波器無法顯示該電流。

圖4 雙脈衝測試原理及波形

如圖4所示，在t2時刻，被測IGBT 再次導通，續流二極管進入反向恢復狀態，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控對象，同時應注意觀察柵極波形是否存在震盪現象。

圖5 雙脈衝測試原理及波形

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，重點是觀察關斷之後電壓和電流是否存在不合適的震盪。

根據上述原理，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雙脈衝測試波形——關斷時刻波形

圖7 IGBT雙脈衝測試波形——開啟時刻波形

觀測完波形圖，下一步就是對圖中的數據進行觀察、採集，這一部分將放在下一節來講。

快來關注我吧~