雙脈沖是分析功率開關器件動態(tài)特性的基礎實驗方法,，貫穿器件的研發(fā),，應用和驅動保護電路的設計,。合理采用雙脈沖測試平臺,，你可以在系統(tǒng)設計中從容的調試驅動電路,，優(yōu)化動態(tài)過程,，驗證短路保護,。

　　雙脈沖測試基礎系列文章包括基本原理和應用,，對電壓電流探頭要求和影響測試結果的因素等,。

　　為什么要進行雙脈沖測試,？

　　在以前甚至是今天，許多使用IGBT或者MOSFET做逆變器的工程師是不做雙脈沖實驗的,，而是直接在標定的工況下跑看能否達到設計的功率,。這樣的測試確實很必要，但是往往這樣看不出具體的開關損耗,，電壓或者電流的尖峰情況,，以及寄生導通情況。這會導致對有些風險的認識出現(xiàn)盲點,，進而影響最后產品未來的長期可靠性,。又或者設計裕量過大帶來成本增加，使得產品的市場競爭力下降,。如果能在設計研發(fā)階段,，精準地了解器件的開關性能，將對整個產品的優(yōu)化帶來極大的好處,。比如能在不同的電壓,、電流和溫度下獲得開關損耗，給系統(tǒng)仿真提供可靠的數據,；又比如可以通過觀察波形振蕩情況來選擇合適的門極電阻,。

　　雙脈沖測試原理

　　顧名思義，雙脈沖測試就是給被測器件兩個脈沖作為驅動控制信號,，如圖1所示,。第一個脈沖相對較寬，以獲得一定的電流,。同時第一個脈沖的下降沿作為關斷過程的觀測時刻,，而第二個脈沖的上升沿則作為開通過程的觀測時刻。

　　圖1

　　考慮到可能的電場干擾,，最佳的雙脈沖平臺是全橋結構的,，如圖2所示,。3管的門極給15V常開信號，4管則是處于常關,，2管作為被測器件給予雙脈沖信號,。1管主要作用于續(xù)流，所以門極可以是常關信號,，或者在使用MOS管時門極用同步整流信號,。第1個脈沖來臨時，電流經過3管和負載電感進入2管,。為了得到一個期望的電流值,，此脈沖需持續(xù)一定時長，時長可通過T=I*L/V來獲得,，其中L是負載電感值,，I是期望電流，V是母線電壓,。當然實際中可以直接用示波器觀察電流值來調整脈寬,。

　　第一個脈沖結束時，2管關斷,，表現(xiàn)出器件的關斷波形,。此后，電流在3管,、負載和1管中續(xù)流,。當第2個脈沖到來時，2管開通,，1管上的電流重新流入2管,，這時可測量1管的反向恢復特性及2管的開通特性。其中電流的獲取在小功率時可以采用電流檢測電阻,，而大電流時一般使用磁性電流檢測器,，比如羅氏線圈或者Pearson磁環(huán)。關于電壓電流探頭的使用之前有專門的文章詳細介紹過,。

　　圖2

　　平時實驗室測量時結構上也可以簡化成半橋形式,，如圖3,，工作原理和全橋類似,，這里就不贅述了。

　　圖3

　　哪些參數可以通過雙脈沖實驗獲得,？

　　通過雙脈沖測試,，可以得到包括開關損耗，各電壓電流尖峰值,，斜率變化值在內的動態(tài)參數,。比如IGBT參數：

　　各參數可以在示波器上直接測量得到,，定義如圖4：

　　圖4

　　以及反并聯(lián)二極管參數：

　　各參數測量定義如圖5：

　　圖5

　　其中開關損耗需要借助示波器的函數運算功能獲得，也可以把所有波形都存成表格點再后期進行處理運算,。圖6和圖7分別是開通和關斷波形,。其中1通道黑色的是被測器件VCE的信號，2通道紅色的是橋臂電流,，3通道綠色的是門極信號,。數學運算1是電壓和電流信號的乘積，數學運算2是該乘積的積分線,，也就是損耗值,。根據國標定義，開通損耗的積分時間區(qū)間為門極電壓上升的10%到VCE電壓下降至2%這個區(qū)間,；而關斷損耗的積分時間區(qū)間為門極電壓下降至90%到電流降到2%,。如果有些許振蕩的話，以第一次觸及邊界值為準,。但有嚴重振蕩的話建議調整驅動參數（比如增加門極電阻）重新測量,。

　　圖6

　　圖7

　　總結

　　雙脈沖測試非常適合研發(fā)階段對器件在系統(tǒng)上的損耗評估，為系統(tǒng)仿真帶來數據支持,。畢竟有太多的因素會使實際值和數據規(guī)格產生很大差別,，用規(guī)格書上的值做為仿真依據粗糙了些，當然器件選型的時候還是很值得借鑒的,。設計越精準,，對成本控制就越友好。