双脉冲测试实验原理和方法
【】IGBT全称是绝缘栅双极型晶体管。它是一种新型复合器件。它将MOSFET和GTR的优点汇集于一身，迅速的发展。随着IGBT为代表的电压控制型器件的出息，使电力电子技术发展更加丰富，但是要怎样认识IGBT的特性呢？数据手册中描述的参数是源于一些给定的外部数据测试得来的，在现实应用中往往有所偏差。要观测这些参数。最为直接有效的方法就是：“双脉冲测试”。
目录
引 言 1
一．IGBT的概述： 2
（一）IGBT的结构： 2
（二）IGBT的测试参数： 2
二．双脉冲测试的实验前准备： 3
（一）：实验设备准备 3
（二）：实验所涉及的物理量以及运算 4
（三）：示波器 5
三．双脉冲测试实验方法简介： 5
四．双脉冲测试实验的关注事项： 11
（一）：开通过程 11
（二）: 二极管 12
（二）：关断过程 14
(三)：注意事项总结 14
五．对比单脉冲和双脉冲测试： 14
总结 14
参考文献 15
致谢 16
引 言
用于变频器逆变和其他逆变电路的IGBT，可以将直流电压逆变成可调频的交流电。在逆变电路需要对电路进行必要的测试，了解IGBT的特性。通常，对于每种型号的IGBT都有对应的数据手册。但是手册中的测试参数都是在一定的条件下进行，所得出的。在现实环境中这是参数还有具有一定的差异的。因此这些参数都需要重新的测定，测定的最为有效的方法就是“双脉冲测试法”。它可以观测IGBT在开关过程中的主要参数。评估Rgon和Rgoff的值是不是合适的，是否需要安装吸收电路。考量IGBT在工作中的实际状态，如二极管的反向恢复电流，断路时的电压尖峰，在运行的过程中有无电压震荡，如果我们直接运用对应的数据手册中的测试参数的话，由于测试的环境并不相同，数据变动，而我们并没有意识到这个问题。在测试的过程中有可能出现电路的差异，甚至导致整个电路出现问题。本文重点介绍了双脉冲测试实验的测试方法、原理、测试参数计算和测试波形。还有双脉冲测试实验中所需要的测试仪器，大体介绍下IGBT的结构和作用，还
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
有正规的操作步骤和注意事项 一．IGBT的概述：
IGBT是英文Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写。中文意思是绝缘栅双极型晶体管，是由双极三极管以及绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有这两种器件的优势，高输入阻抗和低导通压降两个方面的优点，驱动功率小，饱和压降低。因此十分适用于直流电压为600V或者600V以上的变流系统如变频器，牵引传动等领域。如图11
图11
（一）IGBT的结构：
N+区叫做源区，附于源区上的电极称为门极G。勾道是在紧靠栅区边界形成的。在C和E两极之间的P型区，叫做亚勾道区。然而在漏区的另外一侧的P+区称作漏注入区，漏注入区是IGBT特有的功能区，和漏区与亚勾道区一起组成了PNP双击晶体管。起到发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电。用降压器件进行压降。附在漏注入区上的电极为漏极，也称为集电极C。如图12
图12
（二）IGBT的测试参数：
在双脉冲测试实验中所测量的IGBT的开关行为的主要参数包括:开通和关断过程中是否存在不合适的震荡，估测二极管的反向恢复是不是合适的，关断时候的电压峰值是不是正常。测量母排的杂散电感，IGBT并联的均流特性。
双脉冲测试的实验前准备：
（一）：实验设备准备
我们实验的所需要的硬件设备有：高压电源、示波器、电容组、高压隔离电压探头、叠成直流母排、带有被测IGBT的驱动电路、负载电感，可编程信号发生器。如图21
图21
（二）：实验所涉及的物理量以及运算
双脉冲实验测试中，涉及了四个物理量，它们分别是母线电压（U）、电感电流（I）、脉冲宽度（t）,电感量（L）。
这些物理量用下面的公式建立起来：
使用高压隔离电压探头测量Vce电压；使用罗氏线圈电流探头测量Ic;使用普通探头测量Vge的信号。
（三）：示波器
示波器的基本功能：是将电信号转换为人们可以观测的视觉图形。可以利用示波器观测物理参数的数量和变化情况。
图22是示波器的面板介绍:
图22示波器
三．双脉冲测试实验方法简介：
图31双脉冲测试法电路
图31是双脉冲测试的基本的电路构成，因为在上管的IGBT的门级加了负压，所以它是关断的。只有一个续流二极管在起作用。在t0时刻，门极放出了第一个脉冲信号，所测试的IGBT饱和导通，电动势U加在负载上，电感的电流上升至IGBT的额定工作电压。电流表达公式是I=Ut/L。可以通过设定电流的数值，通过公式推导出时间。如图31所示
图32双脉冲测试的基本电路构成
当电路运行到t1时刻时，被观测的IGBT关断，负载L上所通过的电流由上二极管续流，这时电流开始慢慢衰减。正如上图虚线所描绘的。因为电流探头是在下二极管的发射极处，在示波器上就没有这部分的电流显示，在这个时间里电流的续流能量变得很小，时间很短。也可以认为电流没什么变化。如图32
图33
当电路运行到t2时刻的时候，第二个脉冲的上升沿到达IGBT，被测试的IGBT再次进入导通状态，上官的续流二极管进行反向恢复，这个反向恢复电流会通过被测试的IGBT，因此电流探头可以接受到这个电流的信号。可以在示波器上反映出来。正如图33所示二极管反向恢复电流。
电路在t2时刻时，我们所关注的重点就是IGBT的开通过程。重要的监测对象就是二极管反向恢复电流，这电流的形态会直接干扰到换流过程中的许多重要指标。
图34
当电路运行到t3时刻时，被观测的IGBT再次处于关断状态。在这时电流很大。因为存在母线杂散电感的存在，所以会导致一定的电压尖峰。图像如图34所示。在t3时刻，我们重点关注的在IGBT处于关断过程。监控的对象是电压尖峰。
双脉冲实验中的实测波形：
图35
图35是第一次IGBT关断时刻的波形，这时我们需要关注的是，IGBT在关断时刻的du/dt，是不是在数据手册之中，可以通过示波器中的积分计算功能，计算出IGBT的关断的损耗。还可以根据实际，合理的调整关断驱动电阻阻值。
目录
引 言 1
一．IGBT的概述： 2
（一）IGBT的结构： 2
（二）IGBT的测试参数： 2
二．双脉冲测试的实验前准备： 3
（一）：实验设备准备 3
（二）：实验所涉及的物理量以及运算 4
（三）：示波器 5
三．双脉冲测试实验方法简介： 5
四．双脉冲测试实验的关注事项： 11
（一）：开通过程 11
（二）: 二极管 12
（二）：关断过程 14
(三)：注意事项总结 14
五．对比单脉冲和双脉冲测试： 14
总结 14
参考文献 15
致谢 16
引 言
用于变频器逆变和其他逆变电路的IGBT，可以将直流电压逆变成可调频的交流电。在逆变电路需要对电路进行必要的测试，了解IGBT的特性。通常，对于每种型号的IGBT都有对应的数据手册。但是手册中的测试参数都是在一定的条件下进行，所得出的。在现实环境中这是参数还有具有一定的差异的。因此这些参数都需要重新的测定，测定的最为有效的方法就是“双脉冲测试法”。它可以观测IGBT在开关过程中的主要参数。评估Rgon和Rgoff的值是不是合适的，是否需要安装吸收电路。考量IGBT在工作中的实际状态，如二极管的反向恢复电流，断路时的电压尖峰，在运行的过程中有无电压震荡，如果我们直接运用对应的数据手册中的测试参数的话，由于测试的环境并不相同，数据变动，而我们并没有意识到这个问题。在测试的过程中有可能出现电路的差异，甚至导致整个电路出现问题。本文重点介绍了双脉冲测试实验的测试方法、原理、测试参数计算和测试波形。还有双脉冲测试实验中所需要的测试仪器，大体介绍下IGBT的结构和作用，还
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
有正规的操作步骤和注意事项 一．IGBT的概述：
IGBT是英文Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写。中文意思是绝缘栅双极型晶体管，是由双极三极管以及绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有这两种器件的优势，高输入阻抗和低导通压降两个方面的优点，驱动功率小，饱和压降低。因此十分适用于直流电压为600V或者600V以上的变流系统如变频器，牵引传动等领域。如图11
图11
（一）IGBT的结构：
N+区叫做源区，附于源区上的电极称为门极G。勾道是在紧靠栅区边界形成的。在C和E两极之间的P型区，叫做亚勾道区。然而在漏区的另外一侧的P+区称作漏注入区，漏注入区是IGBT特有的功能区，和漏区与亚勾道区一起组成了PNP双击晶体管。起到发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电。用降压器件进行压降。附在漏注入区上的电极为漏极，也称为集电极C。如图12
图12
（二）IGBT的测试参数：
在双脉冲测试实验中所测量的IGBT的开关行为的主要参数包括:开通和关断过程中是否存在不合适的震荡，估测二极管的反向恢复是不是合适的，关断时候的电压峰值是不是正常。测量母排的杂散电感，IGBT并联的均流特性。
双脉冲测试的实验前准备：
（一）：实验设备准备
我们实验的所需要的硬件设备有：高压电源、示波器、电容组、高压隔离电压探头、叠成直流母排、带有被测IGBT的驱动电路、负载电感，可编程信号发生器。如图21
图21
（二）：实验所涉及的物理量以及运算
双脉冲实验测试中，涉及了四个物理量，它们分别是母线电压（U）、电感电流（I）、脉冲宽度（t）,电感量（L）。
这些物理量用下面的公式建立起来：
使用高压隔离电压探头测量Vce电压；使用罗氏线圈电流探头测量Ic;使用普通探头测量Vge的信号。
（三）：示波器
示波器的基本功能：是将电信号转换为人们可以观测的视觉图形。可以利用示波器观测物理参数的数量和变化情况。
图22是示波器的面板介绍:
图22示波器
三．双脉冲测试实验方法简介：
图31双脉冲测试法电路
图31是双脉冲测试的基本的电路构成，因为在上管的IGBT的门级加了负压，所以它是关断的。只有一个续流二极管在起作用。在t0时刻，门极放出了第一个脉冲信号，所测试的IGBT饱和导通，电动势U加在负载上，电感的电流上升至IGBT的额定工作电压。电流表达公式是I=Ut/L。可以通过设定电流的数值，通过公式推导出时间。如图31所示
图32双脉冲测试的基本电路构成
当电路运行到t1时刻时，被观测的IGBT关断，负载L上所通过的电流由上二极管续流，这时电流开始慢慢衰减。正如上图虚线所描绘的。因为电流探头是在下二极管的发射极处，在示波器上就没有这部分的电流显示，在这个时间里电流的续流能量变得很小，时间很短。也可以认为电流没什么变化。如图32
图33
当电路运行到t2时刻的时候，第二个脉冲的上升沿到达IGBT，被测试的IGBT再次进入导通状态，上官的续流二极管进行反向恢复，这个反向恢复电流会通过被测试的IGBT，因此电流探头可以接受到这个电流的信号。可以在示波器上反映出来。正如图33所示二极管反向恢复电流。
电路在t2时刻时，我们所关注的重点就是IGBT的开通过程。重要的监测对象就是二极管反向恢复电流，这电流的形态会直接干扰到换流过程中的许多重要指标。
图34
当电路运行到t3时刻时，被观测的IGBT再次处于关断状态。在这时电流很大。因为存在母线杂散电感的存在，所以会导致一定的电压尖峰。图像如图34所示。在t3时刻，我们重点关注的在IGBT处于关断过程。监控的对象是电压尖峰。
双脉冲实验中的实测波形：
图35
图35是第一次IGBT关断时刻的波形，这时我们需要关注的是，IGBT在关断时刻的du/dt，是不是在数据手册之中，可以通过示波器中的积分计算功能，计算出IGBT的关断的损耗。还可以根据实际，合理的调整关断驱动电阻阻值。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzdq/624.html
