雙脈沖的意義

首先是對比不同開關管參數(shù)及性能，同時可以獲取開關管開關過程中的參數(shù)，評估Rgon/Rgoff 數(shù)值是否合適，是否需要吸收電路等。而且可以考量開關管在實際電路中的實際表現(xiàn)，反向恢復電流，關斷電壓尖峰，開通關斷時間、開關過程是否有不合適的震蕩等。

怎么認識功率器件特性

在datasheet中，描述功率器件開關行為的參數(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)測試得來的，而實際應用中的外部參數(shù)都是個性化，往往會有所不同，因此需要通過雙脈沖測試來看IGBT在具體應用中的真實表現(xiàn)。

雙脈沖電路

圖1是雙脈沖測試電路，下管以及上管的二極管是被測對象，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。

原理與波形

雙脈沖測試通常以半橋形式測試，所謂雙脈沖就是上管持續(xù)關斷，下管驅動信號給定兩個脈沖從而測試下管的開關特性。如圖1所示，上管兩端并接一個電感，以IGBT為例，主要測試的是下管的特性以及上管的反向二極管特性，圖2是雙脈沖測試波形。

圖2-雙脈沖測試波形

圖3是各時間段的原理分析：

在t0時刻，門極第一個脈沖，被測下管飽和導通，電壓U加在負載L上，電感電流線性上升：I=U*t/L;

在t1時刻，被測下管關斷，負載L的電流由上管二極管續(xù)流，該電流緩慢衰減;

在t2時刻，門極第二個脈沖，被測下管再次導通，續(xù)流二極管進入反向恢復，反向恢復電流會穿過下管;

在t3時刻，被測下管再次關斷，此時電流較大，因為母線雜散電感的存在，會產(chǎn)生一定的電壓尖峰。

圖3-雙脈沖原理分析

關注點

t2時刻的開通過程與Rgon有關，Rgon增大，反向恢復電流會緩和。需要關注如下幾點：

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

2) Vce電壓是否正確變化，計算出開通損耗；

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

圖4-下管開通分析

3) 二極管反向恢復過程中，同步抓取二極管的電壓電流波形，如圖5所示：計算出二極管的瞬時功率。

當二極管反向恢復電流上升(前沿)時，雜散電感上產(chǎn)生的壓降與母線電壓相抵消，故沒有風險；

當二極管反向恢復電流下降(后沿)時，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，同時也會出現(xiàn)瞬時功率的尖峰。故需要減小雜散電感、優(yōu)化反向恢復電流下降di/dt，優(yōu)化散熱降低結溫，保證二極管的安全裕量。

圖5-二極管反向恢復分析

t3時刻的關斷過程與關斷電阻Rgoff有關，需要關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，重點關注短路或者過載時產(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位電路進行抑制。

圖6-下管關斷分析