5分钟带你全面了解功率开关器件双脉冲测试

双脉冲测试(Double Pulse Test)是分析功率开关器件动态特性的常用测试，通过双脉冲测试可以便捷的评估功率器件的性能，获得稳态和动态过程中的主要参数，更好的评估器件性能，优化驱动设计等等。

虽然功率半导体器件的手册上会有参数标注，但这些参数都是在标准测试条件下得到的。使用IGBT或者MOSFET做逆变器的工程师如果不加以测试，而直接在标定的工况下跑看能否达到设计的功率，无法全面了解器件性能，进而影响产品长期可靠性。又或者设计裕量过大带来成本增加，使得产品的市场竞争力下降。

如果能在设计研发阶段，精准地了解器件的开关性能，将对整个产品的优化带来极大的好处。比如能在不同的电压、电流和温度下获得开关损耗，给系统仿真提供可靠的数据;又比如可以通过观察波形振荡情况来选择合适的门极电阻。

ITECH作为功率半导体测试领域的领先供应商，为双脉冲测试提供多种先进电源产品。

双脉冲测试平台

测试设备

1.高压电源:IT6700H/IT6018C-1500-40/ IT-M3906C-1500-12 2.电容组 3.负载电感 4.示波器 5.高压差分电压探头(1000:1) 6.电流探头 7 可编程信号发生器或IT2806高精密源测量单元/源表/SMU

双脉冲测试流程:

STEP 1

在t0时刻，被测IGBT的门极接收到第一个脉冲，被测IGBT导通，母线电压U加在负载电感L上，电感上的电流线性上升，I=U*t/L；   

IGBT关断前的t1时刻，电感电流的数值由U和L决定；在U和L都确定时，电流的数值由IGBT开启的脉宽T1决定，开启时间越长，电流越大；

执行点：通过改变脉冲宽度的大小，自主设定电流的数值。

STEP 2

t1到t2之间，IGBT关断，此时负载的电流L的电流由上管二极管续流，该电流缓慢衰减； 

t1时刻，IGBT关断，因为母线杂散电感Ls的存在，会产生一定的电压尖峰；

关注点：在该时刻，重点是观察IGBT的关断过程，电压尖峰是重要的监控对象。

STEP 3

在t2时刻，被测IGBT 再次导通，续流二极管进入反向恢复状态，反向恢复电流会穿过IGBT，此时电流探头所测得的Ic为FRD反向电流与电感电流叠加，产生电流尖峰； 

重点观察：IGBT的开通过程，电流峰值是重要的监控对象，同时应注意观察栅极波形是否存在震荡现象。

STEP 4

在t3时刻，被测IGBT再次关断，与第一次关断相同，因为母线杂散电感Ls的存在，会产生一定的电压尖峰；

重点观察：关断之后电压和电流是否存在不合适的震荡。

通过双脉冲测试我们可以得到什么?

1. 获取ICRM(最大峰值电流)IRBSOA(最大关断电流)

2.测量主电路杂散电感：Us=Ls*di/dt

3.评估续流二极管的风险

双脉冲测试中的电流源

随着功率半导体技术的发展，IGBT、MOSFET、BJT等半导体器件向小型化、集成化、大功率方向发展。为了避免大功率测试过程中温升对测试造成影响、甚至烧坏器件。在法规和行业测试中，通常会给被测器件施加满足功率条件下的瞬时电流脉冲,进行半导体器件相关参数测试。

电容储能式脉冲电流源

脉冲恒流源以储能电容放电的方式发生电流脉冲。从功能实现角度分析，脉冲电源的工作电路由以下两个基本回路组成;

电容充电电路：直流源通过限流电阻R给超级电容充电;

脉冲放电电流：超级电容C通过开关管对负载RL放电;

脉冲电流幅值：电容C充电压控制和电阻RL决定;

脉冲宽度：开关时间t决定；

电容充电：

根据超级电容的特性，充电电源应具备宽范围输出能力，可实现如下功能：

1.电压高速建立并维持稳定；

2.电流高速上升、无明显过冲.

ITECH高压可编程直流电源型号推荐

IT6018C-2250-20 

IT6018C-1500-40

IT-M3906C-1500-12

IT6726V

IT6000C系列电源最高电压可达2250V，IT-M3900C系列电源可达1500V，适应高电压测试需求。IT6726V参数为1200V/5A/3kW也可作为基础型选择。

充电电源典型案例：

某客户IGBT测试系统使用IT6018C-2250-20 给16F电容充电测试：

*IT6000C实测曲线*

客户期望在超级电容充电过程中电压建立速度快，过冲小。使用IT6000C系列高性能直流电源产品，利用CC/CV优先权功能有优秀的表现，帮助用户提高测试效率。

审核编辑：汤梓红