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功率開關(guān)器件DPT測試步驟詳解

閱讀:537      發(fā)布時間:2024-8-12
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       雙脈沖測試(Double Pulse Test)是分析功率開關(guān)器件動態(tài)特性的常用測試,通過雙脈沖測試可以便捷的評估功率器件的性能,獲得穩(wěn)態(tài)和動態(tài)過程中的主要參數(shù),更好的評估器件性能,優(yōu)化驅(qū)動設(shè)計等等。

       雖然功率半導(dǎo)體器件的手冊上會有參數(shù)標(biāo)注,但這些參數(shù)都是在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下得到的。使用IGBT或者MOSFET做逆變器的工程師如果不加以測試,而直接在標(biāo)定的工況下跑看能否達到設(shè)計的功率,無法全面了解器件性能,進而影響產(chǎn)品長期可靠性。又或者設(shè)計裕量過大帶來成本增加,使得產(chǎn)品的市場競爭力下降。

       如果能在設(shè)計研發(fā)階段,精準(zhǔn)地了解器件的開關(guān)性能,將對整個產(chǎn)品的優(yōu)化帶來極大的好處。比如能在不同的電壓、電流和溫度下獲得開關(guān)損耗,給系統(tǒng)仿真提供可靠的數(shù)據(jù);又比如可以通過觀察波形振蕩情況來選擇合適的門極電阻。作為功率半導(dǎo)體測試領(lǐng)域的供應(yīng)商,我們?yōu)殡p脈沖測試提供多種先進電源產(chǎn)品。


一、雙脈沖測試平臺

      功率開關(guān)器件雙脈沖測試設(shè)備:

1、高壓電源

2、電容組

3、負(fù)載電感

4、示波器

5、高壓差分電壓探頭(1000:1)

6、電流探頭

7、可編程信號發(fā)生器或高精密源測量單元/源表/SMU

雙脈沖測試流程.jpg

二、雙脈沖測試流程:

1、步驟一:

(1)在t0時刻,被測IGBT的門極接收到第 一個脈沖,被測IGBT導(dǎo)通,母線電壓U加在負(fù)載電感L上,電感上的電流線性上升,I=U*t/L;

(2)IGBT關(guān)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;

(3)執(zhí)行點:通過改變脈沖寬度的大小,自主設(shè)定電流的數(shù)值。

步驟二.jpg

2、步驟二:

(1)t1到t2之間,IGBT關(guān)斷,此時負(fù)載的電流L的電流由上管二極管續(xù)流,該電流緩慢衰減;

(2)t1到t2之間,IGBT關(guān)斷,此時負(fù)載的電流L的電流由上管二極管續(xù)流,該電流緩慢衰減;

(3)關(guān)注點:在該時刻,重點是觀察IGBT的關(guān)斷過程,電壓尖峰是重要的監(jiān)控對象。

步驟三.jpg

3、步驟三

(1)在t2時刻,被測IGBT 再次導(dǎo)通,續(xù)流二極管進入反向恢復(fù)狀態(tài),反向恢復(fù)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(chǎn)生電流尖峰; 

(2)重點觀察:IGBT的開通過程,電流峰值是重要的監(jiān)控對象,同時應(yīng)注意觀察柵極波形是否存在震蕩現(xiàn)象。

步驟四.jpg

4、步驟四

(1)在t3時刻,被測IGBT再次關(guān)斷,與之前關(guān)斷相同,因為母線雜散電感Ls的存在,會產(chǎn)生一定的電壓尖峰;

(2)重點觀察:關(guān)斷之后電壓和電流是否存在不合適的震蕩。

得到什么.jpg

三、通過雙脈沖測試我們可以得到什么?

1、獲取ICRM(MAX峰值電流)IRBSOA(MAX關(guān)斷電流)

MAX關(guān)斷電流.jpg


2、測量主電路雜散電感:Us=Ls*di/dt

雜散電感.jpg


3、評估續(xù)流二極管的風(fēng)險

風(fēng)險.jpg

四、雙脈沖測試中的電流源

      隨著功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,IGBT、MOSFET、BJT等半導(dǎo)體器件向小型化、集成化、大功率方向發(fā)展。為了避免大功率測試過程中溫升對測試造成影響、甚至燒壞器件。在法規(guī)和行業(yè)測試中,通常會給被測器件施加滿足功率條件下的瞬時電流脈沖,進行半導(dǎo)體器件相關(guān)參數(shù)測試。              


五、電容儲能式脈沖電流源

       脈沖恒流源以儲能電容放電的方式發(fā)生電流脈沖。從功能實現(xiàn)角度分析,脈沖電源的工作電路由以下兩個基本回路組成;

脈沖電流源.jpg

電容充電電路:直流源通過限流電阻R給超等電容充電;

脈沖放電電流:超等電容C通過開關(guān)管對負(fù)載RL放電;

脈沖電流幅值:電容C充電壓控制和電阻RL決定;

脈沖寬度:開關(guān)時間t決定;


六、電容充電:

       根據(jù)超等電容的特性,充電電源應(yīng)具備寬范圍輸出能力,可實現(xiàn)如下功能:

1、電壓高速建立并維持穩(wěn)定;

2、電流高速上升、無明顯過沖.


七、充電電源典型案例:

      某客戶IGBT測試系統(tǒng)進行16F電容充電測試:

16F電容.jpg

*實測曲線*


    客戶期望在超等電容充電過程中電壓建立速度快,過沖小。使用IT6000C系列高性能直流電源產(chǎn)品,利用CC/CV優(yōu)先權(quán)功能有優(yōu)質(zhì)的表現(xiàn),幫助用戶提高測試效率。

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