功率器件在多次循环双脉冲测试中的应用

多次循环双脉冲测试

随着电力电子技术的飞速发展，功率器件在电动汽车、可再生能源、智能电网等领域的应用日益广泛。这些应用对功率器件的性能和可靠性提出了更高的要求。特别是在电动汽车领域，功率器件需要在高电压、高电流和高温环境下稳定工作，这对器件的耐久性和可靠性是一个巨大的挑战。同时，随着SiC等宽禁带半导体材料的兴起，功率器件的性能得到了显著提升，但同时也带来了新的测试需求。如何在保证测试效率的同时，准确评估这些先进功率器件的性能和寿命，成为了行业发展的关键。

在这样的背景下，多次循环双脉冲测试技术应运而生，为功率器件的可靠性研究和性能评估提供了一种有效的手段。这种测试方法通过模拟电路中的实际工作条件，能够评估功率器件在重复高应力条件下的性能变化，预测其寿命，对于器件的长期稳定性和可靠性至关重要。

多次循环双脉冲测试是一种专门针对功率器件的可靠性研究和性能评估的测试方法。它主要应用于使用SiC器件的终端用户，如器件选型、平替品选择等质量和使用寿命验证场景。这种测试的应用方向广泛，包括但不限于功率器件的耐久性测试、热管理研究、故障模式分析，以及在电动汽车和可再生能源领域的应用。

测试目的与应用方向

多次循环双脉冲测试的主要目的在于

■ 功率器件的耐久性测试：通过模拟实际工作条件，评估功率器件在重复高应力条件下的性能变化，预测其寿命。

■ 热管理研究：分析器件在多次双脉冲条件下的温度变化和热耗散情况，为热管理设计提供数据支持。

■ 故障模式分析：研究器件在极端条件下的失效模式，以改进工艺和设计，提高可靠性。

■ 电动汽车和可再生能源领域：验证电动汽车中的功率电子模块和可再生能源系统中逆变器等设备的性能，确保在多次循环高压应力下的稳定运行。

这种测试方法为功率器件的设计、生产和应用提供了重要的数据支撑和理论依据。

设备要求

进行双脉冲测试时，需要以下关键设备

■ 脉冲发生器：AFG31000，用于生成所需的双脉冲信号，提供精确的时间和电压控制。

■ 示波器：推荐MSO5（win），监测和记录测试过程中电压和电流的波形，帮助分析器件的瞬态响应特性。

■ 电源：推荐EA电源，也支持第三方电源，为被测提供栅极和漏极的供电。

■ 双脉冲测试板：用专用的双脉冲测试板，或者基于实际应用电路的专用测试板（客户自行开发）。

■ 探头系统：光隔离电压探头用于进行高共模和高带宽的测试，专用的隔离电流探头用于上管以及栅极电流的监测。

■ 测试应用软件：WBG-DPT选件，自动进行双脉冲波形数据处理和分析，并获取测试结果。

■ 计算机：选配，记录数据，辅助进行长时间记录，通过编程实现更复杂的控制或功能。

这些设备的协同工作，可以确保双脉冲测试的准确性和可靠性，为功率器件的研究和开发提供坚实的基础。控制多台设备（大功率电源，小功率电源，信号源，示波器）完成可自定义循环次数的双脉冲验证，一旦出现测试异常，需要示波器停止采集的同时，关闭加载的电源，实现数据追溯，并结合Tekscope-PC软件进行回看。

测试应用案例

N-DPT——全自动多循环脉冲测试系统，支持客户自定义循环次数的双脉冲测试。客户可以根据自身测试需求，控制示波器以及相关设备例如电源等仪器的工作状态，记录相关的测试数据和异常工况信息。

支持添加2280，2260和EA电源（可支持第三方电源，轻量定制），并可根据客户要求配置时间，循环次数。获取实时测试次数，一旦出现异常，所有设备停止工作，并保存相关数据到指定路径。仅支持LAN通信（TCP/IP, Socket），支持轻量定制化开发，可快速调整脉冲宽度，可自动控制电源加载电压。操作流程如下：

搭建实验台

•  示波器

•  探头

•  AFG31000

•  大功率电源（高压）

•  接线

手动配置单次双脉冲测试

•  栅极，漏极加载电压

•  AFG输出双脉冲

•  示波器上需要完成的测试项，判定操作等

如果需要进行异常情况判定，需要在事件功能中，勾选SRQ

打开N-DPT软件进行双脉冲循环测试

•  完成手动双面冲测试后，保留对应测试设置，确认所有设备都连接到一个网络中

•  打开N-DPT软件，在软件中配置测试，电源上下电相关时间，点击测试运行该软件即可

•  完成测试后，可以在log窗口查看相关循环次数和报错信息等

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通过上述介绍，我们可以看到多次循环双脉冲测试技术在功率器件测试领域的重要性和应用前景。随着技术的不断进步和市场需求的增长，这种测试方法将继续为功率器件的性能评估和可靠性研究提供强有力的支持。