IGBT双脉冲测试方法详解
双脉冲测试的测试原理

双脉冲测试的测试原理
双脉冲测试是一种常用的电力设备故障检测方法,其原理是利用高压脉冲电流对被测设备进行测试,通过测量电流波形和幅值来判断设备是否存在故障。
双脉冲测试的测试原理可以分为三个步骤:
第一步,产生高压脉冲电流。
在测试中,需要使用高压脉冲发生器产生高压脉冲电流。
高压脉冲发生器的输出电压通常在数千伏至数十千伏之间,脉冲宽度在微秒至毫秒级别。
高压脉冲发生器的输出电压和脉冲宽度可以根据被测设备的特性进行调整。
第二步,将高压脉冲电流注入被测设备。
在测试中,需要将高压脉冲电流注入被测设备中。
通常情况下,注入电流的方式有两种:一种是通过电流互感器将高压脉冲电流注入被测设备中;另一种是通过直接接触被测设备的电极将高压脉冲电流注入被测设备中。
被测设备的特性和测试要求决定了注入电流的方式。
第三步,测量电流波形和幅值。
在测试中,需要使用示波器或特殊的测量仪器来测量被测设备中的电流波形和幅值。
通过分析电流波形和幅值,可以判断被测设备是否存在故障。
例如,当被测设备存在绝缘
故障时,注入的高压脉冲电流会在故障处产生反射波,反射波的幅值
和波形可以反映出故障的位置和性质。
总之,双脉冲测试是一种简单、快速、准确的电力设备故障检测方法。
通过合理的测试原理和测试方法,可以有效地检测出电力设备中的故障,提高电力设备的可靠性和安全性。
IGBT双脉冲测试方法详解

IGBT双脉冲测试方法详解IGBT双脉冲测试方法的意义:1.对比不同的IGBT的参数;2.评估IGBT驱动板的功能和性能;3.获取IGBT在开通、关断过程的主要参数,以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适。
通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet ,但实际上,数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的,而实际应用中的外部参数都是个性化的,往往会有所不同,因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。
我们需要了解IGBT在具体应用中更真实的表现;4.开通、关断过程是否有不合适的震荡;5评估二极管的反向恢复行为和安全裕量;6.IGBT关断时的电压尖峰是否合适,关断之后是否存在不合适的震荡;7.评估IGBT并联的均流特性;8.测量母排的杂散电感;要观测这些参数,最有效的方法就是:“双脉冲测试方法”!双脉冲实验的基本原理(1):在tθ时刻,门极放出第一个脉冲,被测IGBT 饱和导通,电动势U加在负载L上,电J t∕Φ/1 = ----感的电流线性上升,电流表达式为:L.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t1决定,时间越长,电流越大。
因此可以自主设定电流的数值。
UCICVge72totlVIC>1TlTZt2tJ 双脉冲实验的基本原理(2)IGBT 关断,负载 的电流L 的电流由上管二极管续流,该电流缓慢衰减,如图虚线所示。
由于电流探头放在下管的发射极处,因此,在二极管续流时, IGBT 关断,示波器上是看不见该电流的。
双脉冲实验的基本原理(3)负裁L 上的电宛由二极管续流反向恢复电流会穿过IGBT,在电流探头上能捕捉到这个电流,如下图所示。
在该时刻,重点是观察 IGBT 的开通过程。
反向恢复电流是重要的监控对象,该电流的形 态直接影响到换流过程的许多重要指标。
在t2时刻,第二个脉冲的上升沿到达, 被测IGBT 再次导通,续流二极管进入反向恢复,在t3时刻,被测IGBT 再次关断,此时电流较大,因为母线杂散电感LS的存在,会产生定的电压尖峰。
双脉冲测试平台新

双脉冲测试平台新 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】一、测试目的;双脉冲测试法可以便捷的测试IGBT模块和驱动的性能,获取IGBT稳态和暂态过程中的主要参数,用以评估IGBT模块和驱动的性能,并进行电路参数的优化。
具体包括测试IGBT的实际工况、开关损耗、关断电压尖峰、开关暂态震荡情况、二极管反向恢复电流、杂散电感影响、吸收电路影响、短路保护功能等,可以通过测试进行优化栅极电阻RG ON和RG OFF参数、吸收电路参数、开关频率设置等,并可以进行IGBT模块的并联和串联实验。
二、测试项目1)测试IGBT开关波形和开关损耗2)验证IGBT的安全工作区域3)验证二极管的安全工作区域4)分析主回路杂散电感影响5)进行短路保护测试6)进行IGBT并联测试7)优化IGBT驱动设计8)吸收电路等参数,开通关断电阻的参数9)对比不同的IGBT的参数,例如同一品牌的不同系列的产品的参数,或者是不同品牌的IGBT的性能三、测试方法1开通关断特性1)整体测试系统2)可测试项目开通关断电阻的参数;二极管的反向恢复特性;主回路杂散电感;IGBT的开关波形和开关损耗;驱动电路的寄生参数。
3)双脉冲测试过程双脉冲波形图1T1开通时刻图2T2关断时刻图3T3开通时刻(二极管反向恢复)图4T3开通时刻2短路测试1)整体测试系统图5短路测试方法1图6短路测试方法2图5中上管很重要,他给出了短路后的续流回路,缺点是短路电缆感无法控制;图6所示的测试电路中短路回路中的电感量稳定,短路回路的电流变化率高,通常选用图6方案。
2)可测试项目模块的短路性能,驱动模块的性能,母线的杂散电感。
3二极管测试1)整体测试系统图7二极管测试电路2)可测试项目并联二极管的安全工作区;二极管的反向恢复电流的di/dt;二极管的反向恢复电流的峰值;反向恢复后电流是否有震荡,拖尾有多长,震荡,拖尾有多长;Vce电压是否正确变化;测算出损耗。
双脉冲实验报告

双脉冲实验报告 This manuscript was revised on November 28, 2020双脉冲实验1. 双脉冲实验概述通过双脉冲实验可以观察IGBT 在开通、关断过程中是否有不合适的震荡,评估二极管的反向恢复行为和安全裕量以及确定有源钳位电路的工作点,保证其在极限工况下可靠工作,在额定工况下可持续工作。
1.1 双脉冲实验的基本原理 实验电路如下a 所示。
图1 双脉冲实验电路(a)及各关键点波形(b)a 中Q1、Q2为IGBT 模块,型号是FS800R07A2E3,开关管Q 2栅极施加负压保持关断状态,Q 1栅极施加由DSP 提供的双脉冲波形,调节脉冲宽度T 1、T 2和T 3可以调节电流I C1、I L0的大小。
D 1和D 2为开关管内部并联二极管。
L 0为测试用空心电感,大小为25uH 。
C 0为母线端薄膜电容,本次实验为了能确保大电流输出,电容量取2000uF 。
Us 为直流电源,用于调节母线电压。
a 中所标各关键点电压和电流波形如b 所示。
其中,V g_Q1为开关管Q 1的双脉冲驱动信号,I C1为Q 1集电极电流,V CE1为Q 1集-射电压,I D2为并联二极管D 2的电流,V D2为二极管正向电压,I L0为电感L 0电流。
在实际电路中由于漏感及寄生电容的存在,开关切换时波形中会有电压及电流尖峰,主要表现为:在t 2及t 4时刻,Q 1关断,电压V CE1存在漏感电压尖峰;在t3时刻,Q 1逐渐导通,D 1逐渐关断,电流I D2存在反向恢复电流尖峰,电压V D2存在漏感电压尖峰。
以上两点需要通过双脉冲实验进行验证,确保电压、电流应力不超过开关管安全工作区。
1.2 栅极有源钳位电路a 中Q 1关断时,集-射极会承受直流母线电压Us 与漏感尖峰的叠加,负载电流越大,尖峰越高,为了保护开关管,驱动电路中加入下所示的有源钳位电路。
图2 开关管有源钳位电路中TVS 管的型号为P6SMB510A ,门限电压V tvs_th 为485~535V ,当V CE 高于V tvs_th时,TVS 击穿并流过电流I tvs_br ,该电流一方面拉低V CE 电压,另一方面抬高开关管栅极电压从而减缓Q 1的关断速度,降低V CE 电压。
双脉冲测试的测试原理

双脉冲测试的测试原理引言:在电力系统中,为了确保设备的正常运行以及故障的及时排除,需要对电力设备进行定期的检测和测试。
双脉冲测试是一种常用的电力设备测试方法,它通过发送两个脉冲信号来对设备进行测试,以判断设备的工作状态和性能。
一、双脉冲测试的基本原理双脉冲测试的基本原理是通过发送两个脉冲信号来对电力设备进行测试。
第一个脉冲信号是一个高能量的短脉冲,用于刺激设备并观察设备的响应。
第二个脉冲信号是一个低能量的长脉冲,用于检测设备的响应,并与第一个脉冲信号进行对比分析。
二、双脉冲测试的工作流程1. 发送第一个脉冲信号:测试人员通过测试设备发送一个高能量的短脉冲信号,刺激待测设备并观察其响应。
这个脉冲信号的能量足够大,可以激发设备可能存在的故障或隐患。
2. 观察设备的响应:待测设备在接收到第一个脉冲信号后,会做出相应的反应。
测试人员通过观察设备的响应,可以判断设备是否正常工作。
如果设备响应异常或出现故障,说明设备存在问题。
3. 发送第二个脉冲信号:测试人员通过测试设备发送一个低能量的长脉冲信号,用于检测设备的响应。
这个脉冲信号的能量较小,不会对设备造成损坏,但足够用于检测设备的响应。
4. 对比分析:测试人员将第一个脉冲信号和第二个脉冲信号的响应进行对比分析。
通过比较两个信号的差异,可以判断设备是否存在问题,并确定具体的故障类型。
三、双脉冲测试的应用领域双脉冲测试广泛应用于电力设备的巡检、故障诊断和性能评估等方面。
主要应用领域包括:1. 变压器测试:双脉冲测试可以用于检测变压器的绝缘性能、匝间短路和回路电阻等参数。
通过测试结果,可以判断变压器是否需要进行维修或更换。
2. 线路测试:双脉冲测试可以用于检测线路的绝缘性能、电阻和电容等参数。
通过测试结果,可以判断线路是否存在漏电、接地或短路等问题。
3. 开关设备测试:双脉冲测试可以用于检测开关设备的触头接触性能、绝缘状况和动作速度等参数。
通过测试结果,可以判断开关设备是否正常工作。
IGBT双脉冲测试详解

IGBT双脉冲测试详解电源设备硬件主功率部分的电路性能直接影响产品品质,但开发过程中,在样机测试阶段才能对其性能进行评测。
有些公司为保证产品开发进度,仅采取不得已的补救措施,产品不仅非最优设计,甚至会给产品的质量埋下隐患。
而我司在产品设计初期就采用IGBT双脉冲测试,提前对硬件电路设计进行多维度测试评估,在保证产品是最优设计的基础上,提高产品开发效率。
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双脉冲测试原理详解图三: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。
IGBT测量方法

检测IGBT模块的的办法以两单元为例:用数字万用表测量1、判断极性首先将万用表拨在R挡,用万用表测量时,若某一极与其它两极阻值为无穷大,调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大,则判断此极为栅极(G)。
其余两极再用万用表测量,若测得阻值为无穷大,调换表笔后测量阻值较小。
在测量阻值较小的一次中,则判断黑表笔接的为集电极(C);红表笔接的为发射极(E)。
2、判断好坏●外观观察,单元没有明显的故障●判断内部续流二极管的好坏:将万用表拨在二极管测量档,黑表笔接正端,红表笔接负端,咱们IGBT上有“+/-”标识,若测量电压约为0.72v,表明二极管好,若为无穷大或为0.31V左右,表明内部二极管损坏。
●判断IGBT通断好坏:将万用表拨在电阻挡,用红表笔接IGBT的集电极(C),黑表笔接IGBT的发射极(E),此时万用表的电阻值很大(约为几兆)。
用手同时触及一下栅极(G)和集电极(C),这时IGBT被触发导通,万用表的阻值迅速变小,并能站住指示在某一位置。
然后再用手指同时触及一下栅极(G)和发射极(E),这时IGBT被阻断,万用表的阻值回大。
此时即可判断IGBT是好的。
注意:1、测量时为了方便,直接在驱动板上的C、G、E拔下测量即可;2、若进第二次测量时,应短接一下发射极(E)和门极(G);3、若用指针式万用表,判断IGBT 好坏时,一定要将万用表拨在R×10KΩ挡,因R×1K Ω挡以下各档万用表内部电池电压太低,检测好坏时不能使IGBT 导通,而无法判断IGBT 的好坏。
4、使用指针式万用表时,黑表笔对应电源正极,红表笔对应负极,因此在测IGBT 时,测量端与数字表相反。
IGBT双脉冲测试方法详解

IGBT双脉冲测试方法详解IGBT双脉冲测试方法的意义:1.对比不同的IGBT的参数;2.评估IGBT驱动板的功能和性能;3.获取IGBT在开通、关断过程的主要参数,以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适。
通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet,但实际上,数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的,而实际应用中的外部参数都是个性化的,往往会有所不同,因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。
我们需要了解IGBT 在具体应用中更真实的表现;4.开通、关断过程是否有不合适的震荡;5 评估二极管的反向恢复行为和安全裕量;6.IGBT关断时的电压尖峰是否合适,关断之后是否存在不合适的震荡;7.评估IGBT并联的均流特性;8.测量母排的杂散电感;要观测这些参数,最有效的方法就是:“双脉冲测试方法”!双脉冲测试平台的电路双脉冲测试的基本实验波形双脉冲实验的基本原理(1):在t0时刻,门极放出第一个脉冲,被测IGBT 饱和导通,电动势U加在负载L上,电感的电流线性上升,电流表达式为: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t1决定,时间越长,电流越大。
因此可以自主设定电流的数值。
双脉冲实验的基本原理(2):IGBT关断,负载的电流L的电流由上管二极管续流,该电流缓慢衰减,如图虚线所示。
由于电流探头放在下管的发射极处,因此,在二极管续流时,IGBT关断,示波器上是看不见该电流的。
双脉冲实验的基本原理(3):在t2时刻,第二个脉冲的上升沿到达,被测IGBT 再次导通,续流二极管进入反向恢复,反向恢复电流会穿过IGBT ,在电流探头上能捕捉到这个电流,如下图所示。
在该时刻,重点是观察IGBT 的开通过程。
反向恢复电流是重要的监控对象,该电流的形态直接影响到换流过程的许多重要指标。
双脉冲实验的基本原理(4):在t3时刻,被测IGBT 再次关断,此时电流较大,因为母线杂散电感Ls的存在,会产生一定的电压尖峰。
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IGBT双脉冲测试方法详解IGBT双脉冲测试方法的意义:1.对比不同的IGBT的参数;2.评估IGBT驱动板的功能和性能;3.获取IGBT在开通、关断过程的主要参数,以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适。
通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet,但实际上,数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的,而实际应用中的外部参数都是个性化的,往往会有所不同,因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。
我们需要了解IGBT 在具体应用中更真实的表现;4.开通、关断过程是否有不合适的震荡;5 评估二极管的反向恢复行为和安全裕量;6.IGBT关断时的电压尖峰是否合适,关断之后是否存在不合适的震荡;7.评估IGBT并联的均流特性;8.测量母排的杂散电感;要观测这些参数,最有效的方法就是:“双脉冲测试方法”!双脉冲测试平台的电路双脉冲测试的基本实验波形双脉冲实验的基本原理(1):在t0时刻,门极放出第一个脉冲,被测IGBT 饱和导通,电动势U加在负载L上,电感的电流线性上升,电流表达式为: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t1决定,时间越长,电流越大。
因此可以自主设定电流的数值。
双脉冲实验的基本原理(2):IGBT关断,负载的电流L的电流由上管二极管续流,该电流缓慢衰减,如图虚线所示。
由于电流探头放在下管的发射极处,因此,在二极管续流时,IGBT关断,示波器上是看不见该电流的。
双脉冲实验的基本原理(3):在t2时刻,第二个脉冲的上升沿到达,被测IGBT 再次导通,续流二极管进入反向恢复,反向恢复电流会穿过IGBT ,在电流探头上能捕捉到这个电流,如下图所示。
在该时刻,重点是观察IGBT 的开通过程。
反向恢复电流是重要的监控对象,该电流的形态直接影响到换流过程的许多重要指标。
双脉冲实验的基本原理(4):在t3时刻,被测IGBT 再次关断,此时电流较大,因为母线杂散电感Ls的存在,会产生一定的电压尖峰。
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,同时关断之后电压和电流是否存在不合适的震荡也是需要注意的对象。
双脉冲实验的实测波形:双脉冲实验的关注点----开通过程(第二次开通):左图是IGBT 实测开通波形,我们需要关注的点是:(1)Vce电压是否正确变化;(2)二极管的反向恢复电流的di/dt;(3)二极管的反向恢复电流的峰值;(4)反向恢复后电流是否有震荡,拖尾有多长;(5)测算出损耗( 依赖示波器功能)。
关于二极管的讨论:IGBT模块中的续流二极管,实际上是一个非常重要的元件,但往往容易被忽视。
我们列举出如下需要注意的几条:1. IGBT 出现短路或者故障时,IGBT驱动器可以帮忙保护;但二极管芯片损坏时,没有其他的防护手段;2. 在IGBT 开通的时刻,实际上是续流二极管关断的时刻。
所有的功率半导体,包括IGBT 芯片和二极管芯片,在关断的时刻面临的风险远大于其开通时面临的风险;下图是二极管的安全工作区的示意图。
实际上这是一条恒功率曲线。
其意义是:二极管在反向恢复过程中,其瞬时功率不能超过规定的数值,否则就有损坏的风险。
因此,二极管的瞬时功率是重要的判断标准。
二极管在反向恢复的过程中,实际上是其工作点从导通过度到截止。
其工作点的运动轨迹有多种选择,如右图所示。
显然,轨迹A是最安全的,轨迹C则是危险的。
二极管的风险点的测试方法:下图是评估二极管的方法的示意图:(1)将电流探头加在上管IGBT的集电极;(2)将电压探头加在上管 IGBT的CE极间;(3)将电压及电流的瞬时值的积做为一个函数通道,表示二极管的瞬时功率;(4)用示波器捕捉上管二极管的反向恢复时刻,注意只有在第二次开通的时刻二极管才会有反向回复行为。
IGBT开通过程中二极管的风险点(1 ):右图表示的是二极管反向恢复时,实测的电压及电流波形,同时利用示波器计算出瞬时功率的波形。
二极管反向恢复电流增加时,杂散电感Ls上产生的电压与母线电压反向,因此电压相抵,二极管相对安全。
二极管反向恢复电流减小时,杂散电感Ls上产生的电压与母线电压同向,Ls上的电压落在二极管上,二极管出现电压尖峰,风险加大。
如果杂散电感比较大,二极管就更加危险了,容易超出安全工作区。
二极管反向恢复电流减小时,杂散电感Ls上产生的电压与母线电压同向,Ls上的电压落在二极管上,二极管出现电压尖峰,风险加大。
如果杂散电感比较大,二极管就更加危险,容易超出安全工作区。
IGBT开通过程中二极管的风险点(2 )1. 二极管的反向恢复电流的前沿,对应在杂散电感上产生的电压方向是与母线电压相抵的,因此没有风险;2.反向恢复电流的后沿对应在杂散电感上产生的电压的方向与母线电压相同,二极管会承受此电压尖峰,同时也会出现瞬时功率的尖峰,因此是最危险的时刻。
IGBT 开通过程中二极管的风险点(3 )二极管的电压尖峰是由于杂散电感与二极管反向恢复电流的后沿相作用而产生的。
所以:1.减小直流母排的杂散电感;2.优化反向恢复电流的后半沿的斜率;都可以有效提高二极管的安全裕量。
图中红色线为二极管的瞬时功率,在二极管反向恢复电流达到最大值后,二极管的功率也达到最大值。
如果此时二极管电压尖峰很大,则二极管损坏的风险将大大增加,因此杂散电感大小对二极管意义也很大。
IGBT开通过程中二极管的风险点(4 )通常在IGBT的datasheet中,关于二极管的部分会注明反向恢复电流的最大的di/dt水平,通常不能超过这个数值。
否则可能导致反向恢复电流震荡。
下图所示的1500A/3300V模块的“二极管的安全工作区曲线”,该边界为9kA/us。
二极管反向恢复电流的的形状主要取决于IGBT 厂商的设计,其前沿的斜率及后沿斜率在很大程度上受Rgon的影响。
一旦增大Rgon,反向恢复电流的斜率则会缓和很多。
续流二极管的风险与外部参数的关系:在外部参数发生变化时,二极管的风险也在发生变化,在此,我们举几个需要特别注意的参数:1.结温,当结温越低,二极管的速度越快,反向恢复电流后沿也越陡峭,产生的电压尖峰也越高,情况越恶劣。
2.续流电流的大小,实验表明,二极管关断不同等级的电流时产生的峰值功率有如下关系:P(关断10%的额定电流)>P(关断1倍的额定电流)> P(关断21倍的额定电流。
也就是说,电流越小,情况越恶劣。
3.母线电压的高低,母线电压越高,情况越恶劣。
如上这些注意点都来自于测试经验,某些特殊的功率模块可能不在该范围内。
通过开通过程观察并联的动态均流水平:下图是在3个IGBT并联的情况下测试的开通波形,M1、M2和M3通道分别为3个IGBT的Ic。
用此方法可以很准确的测试出动态均流的情况。
从而进行动态均流调试。
利用开通过程测量主电路杂散电感:在IGBT第二次开通时,Ic开始增长,而此时上管IGBT的续流二极管处于反向恢复,该二极管没有阻断能力,因此上管Vce=0。
在Ic开始增长时,杂散电感上感应的电压的方向如右上图所示,与母线电压相反,所以此时在下管的Vce上测得的波形出现了一个缺口,如右下图波形中的虚线所示。
这个缺口电压产生的原因是杂散电感抵消了一部分母线电压。
也就是说,缺口的电压是杂散电感上的感应电压。
从示波器上读出Us,再读出di/dt,代进上式,就能算出杂散电感Ls的数值。
这个模型是比较准确的,因此得出的数据比较可靠。
双脉冲实验的关注点---- 关断过程:关断过程的关注点为Vce的电压尖峰,它是直流母线杂散电感与di/dt的乘积,通过观察这个尖峰,可以评估IGBT在关断时的安全程度。
Vce尖峰一般都客观存在,在短路或者过载时,这个尖峰会达到最高值,比正常工作时要高得多,通常可以使用有源钳位电路(Active Clamping) 进行抑制。
对关断过程中电压尖峰的认识:下表说明不同IGBT在关断额定电流时的di/dt的水平( 从datasheet 中计算出):在IGBT 短路时,关断短路电流的di/dt会更高,比关断额定电流要高很多,因此短路时电压尖峰更高。
所以有可能出现,驱动器发现了IGBT的短路现象,并且也及时关断,但是由于di/dt太高,产生了非常高的电压尖峰,在关断该短路电流后仍然可以打坏了IGBT。
我们举例:假设母排杂散电感为100nH,则在7000A/us的电流变化率下,电压尖峰将高达700V。
这时,有源钳位电路就非常必要。
通常在大功率的IGBT 的应用中,有源钳位的功能是非常必要的。
其原因是随着系统的功率变大,IGBT的di/dt会增大,且杂散电感也会越大,因此电压尖峰会越高。
双脉冲实验举例——硬件准备工作:双脉冲实验举例——计算:在这个实验中,涉及4个物理量:1.母线电压(V)2.IGBT 电流(I)3.电感量(L)4.脉冲宽度(t)它们之间的关系用下面的式子建立起来:我们以1000A/1700V为被测对象,做一次计算:a. V取IGBT 的额定母线电压:1100V;b. I取此IGBT 的安全工作区的边缘:2000A;c. L取实验室条件下简单绕制的空心电感:28uH。
将以上数据带入上式,得 t=51us。
要使电流在第二个脉冲关断时到达2000A,则2个脉冲的宽度之和为:T1+T3=51us。