1、雙脈沖測試法對英飛凌FF300R12ME4勺測試和研究姜東岳張鵬(山東山大華天科技股份有限公司，濟南 250101)摘要：本文介紹了 IGBT 雙脈沖測試法的原理及意義，并利用雙脈沖測試法對英飛凌 IGBTFF300R12ME4進行實際測試，并根據測試驗證驅動電阻、吸收電容等參數的設計合理性。關鍵詞：雙脈沖測試法，IGBTTesStudyoftheInfineonIGBTFF300R12ME4inDouble-PulseJIANGDongyueZHANGPeng(ShandongHoteamTechnologiesCo.,Ltd,Jinan250101)Abstract:Thispaperin

2、troducetheprincipiumofthedoublepulsetest,anddoTestingandStudyoftheInfineonIGBTFF300R12ME4inDouble-Pulse.Andtesttherationalityofthegatedriveresistance,absorptionofcapacitorsandotherparameters.Keywords:doublepulsetest;IGBT0 引言在逆變器常規設計中需要對電路進行必要的測試，以掌握功率器件（如 IGBT 和快恢復二極管）的瞬態特性、開關速度及吸收電路的工作性能及吸收能力。通常來言，

3、對某個型號的 IGBT 參數認知都是建立在此 IGBT 的數據手冊上，而且數據手冊上的測試數據是基于某一特定條件之上，與實際所應用的環境條件有所差異。在實際設計中，驅動電阻、吸收電容等參數的設計是否合理都需要有一定的測試方法驗證。雙脈沖測試法是解決這些問題的比較有效的方法。雙脈沖測試法可以很好的對功率器件的瞬態開關特性、短路特性及吸收電路的設計進行測試和研究，已經成為功率器件的“標準”測試方法。本文利用雙脈沖測試法對英飛凌IGBTFF300R12ME4 進行測試并驗證 IGBT 參數及驅動電阻、吸收電容等參數的合理性。1、雙脈沖測試法簡介圖 1 雙脈沖測試法電路圖 1 是雙脈沖測試法的基本電路

4、，圖中 L 為空心電感（線性度好，不會飽和），IGBT 上管門極加負壓使其截止，使用直流源將直流母線電壓升高到實際工作電壓，對 IGB 仆管加圖 2 所示的雙脈沖驅動（驅動時間需計算），使用高壓差分探頭測試 Vce 電壓、羅氏電流探頭測試 Ic 電流、普通探頭測試 Vge 驅動電壓。此方法測試的是下管 IGBT 和上管的二極管。圖 2 理論測試波形從 t0 時刻 IGBT 開通到 t1 時刻 IGBT 關斷，電流線性的從 0 漲到 Icnom（IGBT 額定工作電流），根據I=Ut/L 計算出導通時間，調整導通時間可以調整 IGBT 電流在 t1 時刻達到額定電流。從 t1 到 t2 時刻，I

5、GBT 關斷，電流由上管的二極管續流緩慢衰減，從電流探頭上是看不到的，這個時間很短，續流能量減小很少，可以認為電流沒變化。在 t2 時刻，下管 IGBT 再次導通，上管的續流二極管進入反向恢復，此電流電流探頭可以測得到，此時刻可以觀察到二極管的反向恢復特性。在 t3 時刻，下管 IGBT 再次關斷，此時電流為 2 倍 Icnom（2 倍 IGBT 額定工作電流，此電流值是在 IGBT 的安全工作區內），此時電流較大，受母線雜散電感的影響會產生比較高的電壓尖峰，此時刻主要是觀察電壓尖峰。2、實驗裝置及設備IGBT:英飛凌 FF300R12ME4驅動:CONCEPT2SD315A電感：自制空心電感

6、（是瞬時大電流，線不用太粗）示波器：安捷倫 DSO6014A高壓查分探頭：泰克 P5200A電流探頭：PC 除司羅氏電流探頭 CWT30B波形發生器：單片機自制3、雙脈沖測試計算及實測波形條件：1、自制空心電抗 80uH,2、直流母線電壓 700V,3、測試模塊 FF300R12ME4Icnom=300A由上述條件計算：t=IL/U=300*80/700=34.28us，由 Icnom 上升到 2 倍 Icnom 需要同樣的時間兩個開通脈沖的長度都為 34.28us,中間關斷時間為 20us。將程序寫進單片機，因電感測量會有一定誤差，并且 IGBT 開通和關斷都有延時，會造成一定的誤差，經筆者

7、多次測試最終時間為 35.2us。圖 3 雙脈沖測試波形電壓 200V/div 電流 200A/div4、雙脈沖測試波形細節及相應的 IGBT 外圍參數調整圖 4 是 IGBT 第一次關斷的波形，此時需關注，IGBT 的關斷時的 du/dt,是否在數據手冊之內，依賴示波器的積分計算功能，可以計算出 IGBT 的關斷損耗。可根據此時波形，合理的調整關斷驅動電阻阻值。-Source，Slope廠1圖 4IGBT 第一次關斷時（t1 時刻）電壓電流波形圖 5 是實測 IGBT 第二次開通的波形，此時能觀察到二極管的反向恢復特性，測算出損耗；開通驅動電阻對二極管反向恢復峰值影響比較大，并且開通驅動電阻

8、選擇不當可能會引起比較大的震蕩，用動態的方法來確定開通驅動電阻阻值。02007/g2007/I4-34.5批1.000S/StopI|240VPkFki3）;No弧幅 JF呼（3小。sig 詞|RMPI1）:4966V圖 5IGBT 第二次開通時（t2 時刻）電壓電流波形圖 6 是實測 IGBT 第二次關斷的波形，此時電流已經達到 600A,到達 IGBT 安全工作區的極限電流，此時Vce 電壓已經達到 980V,測試使用的是 concept 公司的第一代驅動，沒有有源鉗位，所以 Vce 電壓比較高,如果使用有有源鉗位技術的 SCALE21 動，可以很有效的抑制 Vce 過沖。此波形可以驗證選

9、用的尖峰吸收電容是否合適。圖 6IGBT 第二次關斷時（t3 時刻）電壓電流波形5、結束語介紹了 IGBT 雙脈沖測試的基本機理，IGBT 雙脈沖測試電路和實測波形與對應的 IGBT 外圍參數調整，整個實驗完全是在實際應用的電路中進行的測試，所以測試不僅能體現 IGBT 本身的性能，還能體現實際應用電路設計的合理性。雙脈沖測試目的主要是三個方面：a、不同 IGBT 的參數對比；b、測試和調整功率模組外圍參數設計；c、驗證功率模組的直流母線設計的合理性。參考文獻1魏煒.IGBT 雙脈沖測試方法介紹.2 DatasheetofInfineon.IGBTDoublePulseTest3 DatasheetofInfineon.technicalinformationforFF300R12ME44 DatasheetofConcept.DescriptionandApplicationM