功率开关器件大讲堂:为什么我测的双脉冲损耗和规格书不一样?

发布网友发布时间：2024-09-26 08:07

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热心网友时间：2024-10-05 11:35

双脉冲测试是功率开关器件动态特性分析的基础，贯穿了器件从研发到应用及驱动保护电路设计的全过程。通过合理的双脉冲测试平台，工程师能够在系统设计阶段调试驱动电路，优化动态过程，并验证短路保护功能。

在设计之初，许多工程师会通过双脉冲实验测量开关损耗，但有时即使使用相同的门极电阻、门极电压和母线电压，在结温一致、电流一致的条件下，测得的数值仍然与规格书中的数值不一致。这是为什么呢？如何才能测出与规格书相近的值呢？

以开通过程为例，图1中展示了电压、电流及门极充电电流曲线。根据损耗标准定义，在门极电压变化的特定时间内，电压电流会生成开通损耗。从图中可以看出，门极电流经历了两个阶段：门极电流减小的过程和门极恒流区。这个过程实际上是门极电荷的充电过程。当被测器件和母线电压固定时，门极电荷达到每一步所需的时间与所需电荷量已经确定。为了快速开启，需要更大的充电电流。门极电阻限制了初始电流峰值，进而影响了整个开启过程。此外，门极回路的结构、寄生电阻以及杂散电感等都会影响到开通损耗。

图1所示以FF1000R17IE4为例，演示了门极引线长度对开通损耗的影响。当门极引线从10cm增加到100cm时，开通损耗从196mJ降低到87mJ，降幅超过一半。在米勒平台恒流阶段，门极回路上的所有电阻（包括驱动器内阻、功率器件外接电阻、内置门极电阻，甚至门极分流的二极管）共同影响电流大小。

测量结果受到电压探头和电流探头时间同步校准的影响，这个步骤需要在每次搭建实验平台时首先完成。具体方法可参考本公众号关于电流探头使用的文章。系统杂散电感也会影响测量结果，通常情况下，系统杂散电感的增大会导致开通损耗减小，关断损耗增大，关断过压尖峰增大。系统杂散电感可以通过双脉冲方法测量，利用功率器件在关断和开通时刻的VCE电压尖峰和跌落计算杂散电感（图4）。推荐在器件开通时刻进行测量，以避免驱动板集成的有源关断功能和续流二极管的开通对电压尖峰的影响。

实际上，不必过分追求与规格书一致的损耗值，关键在于设计选配是否合理。随着低杂感电容产品和母排技术的成熟，测出开关损耗小于规格书并不罕见。双脉冲测量提供了一种简便的方法来验证参数选配的合理性。

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