13_IGBT双脉冲测试方法介绍_魏炜_20110730_Rev03
Technical Training
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1的参数例如同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，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？
IGBT的认识主要是通过阅读相应的通常我们对某款G
datasheet，但实际上，数据手册中所描述的参数是基于些已经给定的外部参数测试得来的，而实际应用中的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, t r, t doff, t f, E on, E off, I SC等
括：t
don
要观测这些参数，最有效的方法就是：“双脉冲测试方要观测这些参数，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
双脉冲测试的基本实验波形
双脉冲实验的基本原理（1）
Ic
双脉冲实验的基本原理（2）
双脉冲实验的基本原理（3）
双脉冲实验的基本原理（4）
双脉冲实验的实测波形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
时导通I
，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
的峰值，3. 反向恢复后电流是否有震荡，拖尾有多长，4. Vce 电压是否正确变化5. 测算出损耗，(依赖示波红线:Ic 蓝线:Vce V
器功能)
调整门极电阻R 可以强烈地影响该过程用绿线:Vge Rgon 可以强烈地影响该过程，用以确定Rgon 的数值是否合适。
关于二极管的讨论
中的续流二极管，实际上是一个非常重要的元件，但往IGBT中的续流二极管实际上是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。
22. 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IGBT开通的时刻，极管芯片的损坏风险是最大的。
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
芯片损坏时有其他的防护手段
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。
其意义是：二极管在反向恢复过程
中，其瞬时功率不能超过规定的数
值，否则就有损坏的风险。
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。显
然，轨迹A是最安全的，轨迹C
然轨迹是最安全的轨迹
则是危险的。
IGBT开通过程中二极管的风险点（2）
右图表示的是二极管反向恢复
时，实测的电压及电流波形，
同时利用示波器计算出瞬时损
耗的波形。
二极管反向恢复电流上升时，杂散电感上产生的电压是与母线电压相抵的。反向恢复电流下降时，杂散电感电压与母线电压同向，电压落在二极管上，二极管出现电压尖峰，风险加大。如果杂散电感比较大，二极极管上二极管出现电压尖峰风险加大如果杂散电感比较大二极管就更加危险了，容易跑出安全工作区。
IGBT开通过程中二极管的风险点（3）
二极管的电压尖峰是由于杂散电
感与二极管反向恢复电流的后沿
相作用而产生的。所以减小直流
相作用而产生的所以减小直流
母排的杂散电感及优化反向恢复
电流的后半沿的斜率都可以有效
提高二极管的安全裕量。
提高二极管的安全裕量
图中红色线为二极管的瞬时功率，在二极管反向恢复电流达到最大值后，二极管的功率也达到最大值，如果此时二极管电压尖峰明显，则二极管损二极管的功率也达到最大值如果此时二极管电压尖峰明显则二极管损坏的风险将大大增加，因此杂散电感大小对二极管意义也很大。
IGBT开通过程中二极管的风险点（4）
通常在IGBT的datasheet中，关于二极管的部分会注明反向恢复电流的最大的di/dt水平，通常不能超过这个数值。否则可能导致反向恢复电
流震荡。
流震荡
二极管反向恢复电流的前沿的斜率受Rgon的影响很大，但反向恢复电流的后沿的形状（即其下降的部分），主要由IGBT厂商设计出来的。在大功率的场合，通常需要追求的二极管的软度。这主要体现在反向恢复电流的后沿的形状。
通过开通过程观察并联的动态均流水平
在开通时
IGBT开通时，Rgon 的影响很大，它可以影
的速度反向恢下图是在3个IGBT并联的情况下测试的开通波形，蓝橙红分别
响di/dt的速度，反向恢复电流的峰值，进而决定开通损耗。为3个IGBT的Ic。用此方法可以很准确的测试出动态均流的情况从而进行动态均流调试
定开损耗
所以确定Rg最好的方法是靠双脉冲测试法动况。从而进行动态均流调试。
是靠双脉冲测试法，动态调试该参数。
双脉冲测试在并联中的应用！
利用开通过程测量主电路杂散电感
利用通过程测量主电路杂散电感
Us
di
dt
双脉冲实验的关注点----关断过程
关断过程的关注点为V Vce的电
压尖峰，它是直流母线杂散电
感与di/dt的乘积，通过观察这
的乘积通过观察这
个尖峰，可以评估IGBT在关
断时的安全程度。
Vce尖峰一般都客观存在，在
短路或者过载时，这个尖峰
会达到最高值，比正常工作
时要高得多，通常可以使用
有源钳位电路(Active
Clamping)进行抑制。