IGBT双脉冲测试方法介绍_魏炜.pdf

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1、TechnicalTrainingL2011-5-10Rev02UVceIGBT双脉冲测试方法介绍WinsonWei（魏炜）IcCT-CConceptThliAtTechnologieAGG-SitSwitzerldlandWei.wei@igbt-driver.comVgeMobile：186-8878-5868T1T2T3双脉冲测试方法的意义1.对比不同的IGBT的参数，例如同一品牌的不同系列的产品的参数，或者是不同品牌的IGBT的性能。2.获取IGBT在开关过程的主要参数，以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适

2、，评估是否需要配吸收电路等。3.考量IGBT在变换器中工作时的实际表现。例如二极管的反向恢复电流是否合适，关断时的电压尖峰是否合适，开关过程是否有不合适的震荡等。怎样认识IGBT的特性？通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet，但实际上，数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的，而实际应用中的外部参数都是个性化的，往往会有所不同，因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。我们需要了解IGBT在具体应用中更真实的表现。在datasheet中，描述IGBT的开关的行为的参数主要包括

3、：t,t,t,t,E,E,I等donrdofffonoffSC要观测这些参数，最有效的方法就是：“双脉冲测试方法”。双脉冲测试平台的电路下管IGBT是被测对象！L用高压隔离探头取Vce电压；U用罗氏线圈电流探头取Ic；Vce用普通探头测量Vge信号。上管IGBT的门极上加了Ic负压，因此它是关断的，只有续流二极管在起作用Vge。实际上也可以用单个二极管代替这个IGBT。T1T2T3双脉冲测试的基本实验波形杂散电感产生的电压尖峰VgeVceIct0t1t2t3二极管反向恢复电流双脉冲实验的基本原理（1）在t0时刻，门极放

4、出第一个脉冲，被测IGBT饱和导通，电动势U加在负载L上，电感的电流线性上升，电流表达式为：U⋅tI=LVge在t1时刻，电感电流的数值由VceU和L决定，在U和L都确定时，电流的数值由t1决定，时间越长，电流越大。因此可以自Ic主设定电流的数值。t0t1双脉冲实验的基本原理（2）L在t1时刻，被测IGBT关断，U负载L的电流由上管二极管Vce续流，该电流缓慢衰减，如图虚线所示。IcVgeT1T2T3由于电流探头放在下管的发射极处，因此，在二极管续流时，IGBT关断，示波器上是看不见该电流的。双脉冲实验的基本原理（3）

5、L在t2时刻，第二个脉冲的上升沿到达，被测IGBT再次UVce导通，续流二极管进入反向恢复，反向恢复电流会穿过IcIGBT，在电流探头上能捕Vge捉到这个电流，如图所示。T1T2T3在t2时刻，重点是观察IGBT的开通过程。反向恢复电流是重要的监控对象，该电流的形态直接影响到换流过程的许多重要指标。双脉冲实验的基本原理（4）L在t3时刻，被测IGBT再次关U断，此时电流较大，因为母Vce线杂散电感的存在，会产生一定的电压尖峰，IcVgeT1T2T3在t3时刻，重点是观察杂散电感产生的电压尖峰VgeIGBT的关断过程。电

6、压尖峰是重要的监控对象。VceIct0t1t2t3二极管反向恢复电流双脉冲实验的实测波形双脉冲实验的关注点----开通过程右图是IGBT典型的开通波形，当门极电压到达门槛值时，IGBT导通，Ic开始增长，直到Ic基本到达电感电流的数值，续流二极管进入反向恢复后，IGBT的Vce才开始下降，反向恢复过程结束后，续流二极管截止，Vce到达饱和值，换流过程完成。双脉冲实验的关注点----开通过程右图是IGBT实测开通波形，我们需要关注的点是：1.二极管的反向恢复电流的di/dt，2.二极管的反向恢复电流的峰值，3.反向恢复后

7、电流是否有震荡，拖尾有多长，4.Vce电压是否正确变化5.测算出损耗，(依赖示波器功能)红线:Ic蓝线:Vce调整门极电阻Rgon可以强烈地影响该过程，用绿线:Vge以确定Rgon的数值是否合适。关于二极管的讨论IGBT中的续流二极管，实际上是一个非常重要的元件，但往往容易被忽视。请注意以下几条：1.在IGBT开通的时刻，实际上是续流二极管关断的时刻。2.所有的功率半导体，包括IGBT芯片和二极管芯片，在关断的时刻面临的风险远大于其开通时面临的风险。换句话说，在IGBT关断的时刻，IGBT芯片的损坏风险是最大的；在IG

8、BT开通的时刻，二极管芯片的损坏风险是最大的。3.IGBT芯片出现短路时，驱动器可以帮忙保护；但二极管芯片损坏时，没有其他的防护手段IGBT开通过程中二极管的风险点（1）右图是二极管的安全工作区的示意图。实际上这是一条恒功率曲线。二极管在反向恢复的过程中，实际上是其工作点从导通过度到截止。其工作点的运动轨迹有多种选择，如右图所示。