[硬件]雙脈沖測試原理


雙脈沖測試

1. 雙脈沖測試的意義

​ 首先是對比不同開關管參數及性能,同時可以獲取開關管開關過程中的參數,評估驅動電阻數值是否合適,是否需要吸收電路等。而且可以考量開關管在實際電路中的實際表現,反向恢復電流,關斷電壓尖峰,開通關斷時間等。

2.雙脈沖測試的原理

以下圖集成驅動電路簡化進行分析

Fig 1

圖1 雙脈沖測試原理圖

雙脈沖測試通常以半橋形式測試,所謂雙脈沖就是上管持續關斷,下管驅動信號給定兩個脈沖從而測試下管的開關特性。如上圖所示,上管兩端並接一個電感,這里主要測試的就是下管的特性以及上管的反向二極管特性。

Fig 2

圖2 雙脈沖測試基本波形

雙脈沖測試基本實驗波形如上圖所示。

(1)如圖3在t0­時刻,門極放出第一個脈沖,開關管飽和導通,電感電流線性上升,電流公式如下,t1時刻電流值最大,由時間t1決定電流大小。

\[I = \frac{U*t}{L} \tag{1} \]

圖3 第一階段

(2)如圖4在t1時刻,被測開關管關斷,電感電流由上管二極管續流,電流波形如虛線所示,此電流一般不容易檢測。

圖4 第二階段

(3)如圖5在t2時刻,第二個脈沖的上升沿到達,被測開關管再次導通,續流二極管進入反向恢復,反向恢復電流會穿過開關管,在電流探頭上能捕捉到這個電流。

Fig 5

圖5 第三階段

(4)如圖6在t3時刻,開關管關斷,此時電流較大由於母線雜散電感的存在,電壓會出現尖峰

Fig 6

圖6 第四階段

根據上面的分析,我們可以通過雙脈沖測試得到二者的二極管的反向恢復時間。開關管上升時間,下降時間等等。

3 波形實例

Fig 7

圖7 某IPM 雙脈沖測試波形圖

4 附

雙脈沖測試時幾個問題可以注意下:

4.1. 要想獲得較為精確的測量值,對測試儀器有很大要求。一般采用高壓探頭取\(V_{ce}\),羅氏線圈電流探頭取\(I_{c}\),對於驅動信號可以采用普通探頭獲得。同時,有條件的情況下,可以對高壓探頭,羅氏線圈/高精度電流探頭進行校准,以此減小測量儀器帶來的誤差

4.2. 調整門極電阻Rgon可以強烈地影響該過程,用以確定Rgon的數值是否合適。

4.3. 負載電感可以自己繞制空心電感,或者購買相應空心電感,盡量不用使用磁粉芯電感,瞬間大電流會影響粉心電感電感值,從而對測試結果造成影響。

4.4. 直流側需要高壓電源,一般情況下,為保護儀器,可以用多個電容串並聯(同時並聯電阻用於放電),使用高壓電源為電容充電,然后給被測電路供電。

4.5. 雙脈沖信號可以用DSP或者其他信號發生器產生,測試前需使用示波器觀察發生的信號脈沖時間是否與預期相同,這個會影響對結果分析與判斷。


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