1200V CoolSiC™ MOSFET评估平台深度解析

在电子工程领域，对于功率半导体器件的评估和测试是产品研发过程中至关重要的环节。今天，我们就来深入探讨一下英飞凌（Infineon）推出的1200V CoolSiC™ MOSFET评估平台（Evaluation platform 1200V CoolSiC™ MOSFET in TO247 3-pin / 4-pin Rev. 2.0），它为我们研究MOSFET、IGBT及其驱动的开关行为提供了强大的工具。

文件下载：EVALPSDPMAINTOBO1.pdf

一、文档重要信息提示

适用范围与目标读者

这份用户指南主要介绍了用于提取TO247 3引脚和4引脚封装分立器件开关损耗的双脉冲评估平台，以及适配该电路板的子卡。目标读者为评估板的所有者和使用者，并且强调只有经过培训的人员才能操作该评估板。

重要注意事项

评估板和参考板仅用于演示和评估目的，并非商业化产品，不能用于可靠性测试或生产。其设计虽考虑了环境条件，但未针对安全要求、全工作温度范围或寿命进行全面测试，也可能不符合CE等标准。用户需确保评估板的使用符合所在国家的相关要求和标准，同时要自行评估其对预期应用的适用性。英飞凌对评估板和文档信息不提供任何明示或暗示的保证，也不对使用过程中产生的损害负责。

安全预防措施

使用该评估板时，有诸多安全注意事项需要我们严格遵守。例如，评估板的直流母线电位高达800VDC，使用示波器测量电压波形时必须使用高压差分探头；评估板中的直流母线电容在移除主电源后需要时间放电，不能仅依据显示LED变暗来判断电容是否放电至安全电压；测试过程中，评估板的散热器和器件表面可能会变热，操作时需采取必要的防护措施；只有熟悉电力电子和相关机械的人员才能进行系统的规划、安装、调试和维护；评估板包含对静电放电（ESD）敏感的部件，安装、测试、维修时需采取静电控制措施；安装前要移除评估板附带的包装材料，以免导致过热或异常运行。

二、评估平台概览

平台改进亮点

该评估平台是现有双脉冲平台的改进版本，主要改进包括：采用通孔插座代替测试器件（DUT）的焊点，方便重复测量时更换DUT，同时建议将引脚长度减至最短以降低引线电感；并联表面贴装分流电阻和同轴分流器，用户可自由选择用于电流测量；改进了驱动器负电源电压的调节；增加了连接器X101作为驱动器与微控制器的接口；设置了固定的电压探头支架，用于测量低侧开关的VGS和VDS；增加了测试点。此外，为研究温度对开关行为的影响，还可在板上安装带加热元件的散热器。

交付内容

供应范围包括装在盒子里的EVAL - SiC - DP - V2主板，以及两块驱动卡REF - 1EDC20I12MHDPV2和REF - 1EDC60H12AHDPV2。具体产品信息如下表所示：	产品描述名称	CoolSiC™ MOSFET 1200 V评估平台V2	CoolSiC™ MOSFET 1200 V评估平台米勒钳位功能板	CoolSiC™ MOSFET 1200 V评估平台双极性电源功能板
销售产品名称	EVAL - PS - DB - MAIN	REF - 1EDC20I12MHDPV2	REF - 1EDC60H12AHDPV2
OPN	EVALPSDPMAINTOBO1	REF1EDC20I12MHDPV2TOBO1	REF1EDC60H12AHDPV2TOBO1
SP编号	SP005572487	SP005613663	SP005613665
内容	• 主板（CoolSiC™ MOSFET 1200 V评估板） – 1块 • 子板（米勒钳位和双极性电源板） – 各1块（共2块）	• 子板（米勒钳位功能板） – 1块	• 子板（双极性电源功能板） – 1块

平台主要特性

• 开关损耗计算：能够准确计算开关损耗，为器件性能评估提供关键数据。
• 便捷更换：方便更换DUT和子板，提高测试效率。
• 固定探头支架：便于进行低侧、栅源和漏源电压测量。
• 高电压测试：直流母线经过高达800V的测试，确保在高电压环境下的稳定性。

主板参数与技术数据

参数	条件	值	单位
高压输入	-	800	V
辅助电源电压	-	12	V
最大脉冲电流	-	130	A
机械尺寸	-	180	mm
	-	100	mm

三、系统与功能描述

调试过程

将直流电源连接到+VDC和GND - Sec，根据测试需求将电感器插入中点并连接到+VDC或GND - Sec。不同的连接方式适用于不同的测试场景，如左侧连接方式适用于高侧DUT或低侧二极管测试，右侧则相反。

功能模块描述

主板分为初级和次级部分，初级部分包含辅助和逻辑部分，次级部分为“功率”部分。+12V连接器为辅助电源，平均消耗100mA电流，通过设置X120上的跳线来连接驱动器卡，有两种连接方式可供选择。X106和X108用于设置子卡上的驱动电压，范围从+20V到 - 5V，可通过蓝色电位器R102、105、107和108进行调节。PWM信号可以来自同轴连接器X103、104，也可以通过X101来自微控制器。

3引脚测量

对于3引脚器件，需要通过电源连接器上的焊桥将源极和检测引脚短路。

四、系统设计与性能

系统设计

完整的设计包可在英飞凌官网的下载部分获取，但需要登录才能下载。文档中还展示了电源电路原理图和主板辅助电源图。

系统性能

双脉冲原理在相关文献中有详细描述，在为评估板供电前，需要计算分流器值是否足以承受DUT的电流。同时，要选择合适的电压探头额定值，并尽量减小接地环路。测试点包括X111（半桥中点 - 高压）、X112（低侧栅极）、X113（测量接地）、X114（高侧栅极，需高压差分探头）、X115（高侧接地次级，需高压差分探头）、X116（低侧接地次级）。

启动与关闭流程

启动时，首先将驱动卡安装在主板上并设置跳线到所需的电源电压；将DUT插入连接器Q150、151；连接电源（VDC最高800V）、辅助电源12V和函数发生器（用于双脉冲），建议设置电流限制；连接负载电感器；插入所需的探头（电压、电流）；按顺序开启电源：先施加12V和双脉冲，再逐渐施加高压至所需水平，最后进行测量。关闭时，先关闭高压源，再关闭辅助电源和函数发生器。

五、参考与附录

缩写与定义

文档中对一些常用缩写进行了定义，如DUT（被测器件）、PWM（脉冲宽度调制）、UL（保险商实验室）。

参考文献

提供了相关的参考文献，包括英飞凌的技术文档和关于双脉冲测试的专业文章，为进一步研究提供了参考依据。

附加信息

隔离栅极驱动器子卡EVAL - 1ED020I12F2 - DB可与该主板配合使用，并且可以单独订购。

通过对这个评估平台的详细了解，我们可以更好地利用它来研究功率半导体器件的开关特性，为电子工程设计提供有力支持。你在使用类似评估平台时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。