IGBT双脉冲测试详解

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什么是双脉冲测试

图一：双脉冲测试平台电路及理想波形

图一左图是双脉冲测试平台电路，图中的IGBT和二极管是我们观测的主要对象，通过示波器来观测双脉冲电路中的波形数据，这些波形数据有：IGBT的驱动电压Vge、IGBT的集电极和发射极的电压Vce、二极管的电压VF及IGBT集电极电流Ic等。

图一右图是双脉冲测试的理想波形，图中分别标识了IGBT驱动电压Vge的波形、IGBT的集射极电压Vce波形与IGBT的集电极电流Ic波形。

      IGBT在t0～t3的时间段里先后开通关断两次，因此得名双脉冲测试。

图二：双脉冲测试实际波形

图三：t0≤t＜t1阶段

如图三所示，在t0时刻，IGBT在第一个脉冲驱动下开通，电感电流流经IGBT。此时电感电流线性上升，电流的表达式为I=Vbus*Δt/L,测试时可根据实际的电流需求来调节电感量和脉冲的导通时间。

图四：t1≤t＜t2阶段

如图四所示，在t1时刻，IGBT关断，由于整个回路的杂散电感以及二极管的瞬态导通电压的存在，IGBT的集射极端会产生一定的电压尖峰。待IGBT完全关断，电感上的电流通过二极管续流而缓慢下降，若观测此刻的电流，需要在二极管续流回路里增加电流探头。

图五：t2≤t＜t3阶段

如图五所示，在t2时刻，IGBT第二次开通，此时由于二极管的反向恢复电流的存在，该电流和电感电流叠加流过IGBT。通过此刻叠加电流的观测，可以评估二极管的反向恢复特性，还可评估二极管的电压应力。

在t2＜t＜t3时间段，IGBT饱和导通，电感电流继续增大，在实际双脉冲测试时需要控制该脉冲的宽度。

在保证IGBT电压和电流处在安全工作区内的情况下，逐渐放大脉宽，以测试极限情况下各部分电路和器件的表现。

图六：t≥t3阶段

如图六所示，在t3时刻，IGBT第二次关断，此时电感电流达到最大值。

如前所述，由于整个回路的杂散电感以及二极管的瞬态导通电压的存在，IGBT的ce端会产生一定的电压尖峰。

待IGBT完全关断后电感通过二极管续流，电流缓慢减小直至零。

双脉冲测试可以评估哪些方面的问题

I型三电平双脉冲测试

图七：测试Q1-IGBT和D5二极管

如图七所示，当I型三电平工作在第一象限时，测试对象为I型三电平拓扑中Q1和D5，测试时给Q1发双脉冲驱动，Q2处于常通状态，Q3和Q4处于关断状态，电感连接在母线的N端和桥臂输出端，图中标红的器件显示了Q1导通和关断时的电流通路。

图八：测试Q3管和D1二极管

如图八所示，当I型三电平工作在第2象限时，测试对象为I型三电平拓扑中Q3和D1，测试时给Q3发双脉冲驱动，Q2处于常通状态，Q4处于关断状态，电感连接在N端和桥臂输出端，图中标红的器件显示了Q3导通和关断时的电流通路。

同理，通过改变驱动位置和电感的接法，可以测试工作在第三象限和第四象限情况下的另外的IGBT和二极管。