此文是之前写的关于IGBT双脉冲测试的指导书，内容比较详细，适合刚入行的新手，文中有一些是自己的理解，如有疑问，可私信作者修改，欢迎大家一讨论与学习。

1. 目的

本文章详细的介绍了IGBT双脉冲测试原理及测试方法。

2. 范围

本文包括双脉冲测试原理介绍、脉冲宽度与空心电感量计算、双脉冲信号调试、测试平台系统搭建、测试数据读取与分析、注意事项等。

3. 职责

遵守本测试指导书是此实验测试人员的职责。

4. 双脉冲测试原理介绍

4.1 双脉冲测试原理图

4.2 T1时刻（IGBT First Turn On）：

4.2.1 t0-t1时间段门极放出第一个脉冲，被测IGBT饱和导通，直流母线电压U加在负载L上，电感的电流线性 上升，电流表达式为：Ic=U*T/L，如上图所示。

4.2.2 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。

4.3 T2时刻(IGBT First Turn off)

4.3.1 t1-t2时间段，门级信号Vge为低电平，IGBT关断，负载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。

4.4 T3时刻(IGBT Second Turn On)

4.4.1 下图所示，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。 在这个时刻，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。

4.4.2 如下图所示，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。

5. 脉冲宽度与空心电感量计算

5.1. 下图门级信号Vge脉冲宽度示意图，脉冲宽度由T1、T2、T3组成。

5.2. 根据经验值脉冲宽度T1+T3一般为100us左右，公式I=U*T/L可以计算出空心电感量L的大小。其中U为功率单元直流母线电压，I为IGBT额定电流的2倍。

5.3. 选择绕制好的空心电感量值与计算值最接近的空心电感,使用LCR测试仪再次确认空心电感值。

5.4. 根据实际选择的空心电感值再次计算确认T1、T2、T3的脉宽时间：

Ø T1=I1*L/U；I1为功率单元额定输出电流的根号2倍，U为单元直流母线电压，L空心电感电感值。

Ø T2=50us左右即可(经验值)。

Ø T3=(I2-I1)*L/U；其中I2为IGBT额定电流的2倍，U为功率单元直流母线电压值，L空心电感电感值。

6. 双脉冲信号调试

6.1. IGBT驱动板板供电单独使用直流数字电源供电，这样可以方便在主功率器件不上电的情况下调试脉宽时间。

6.2. 可以使用脉冲发生器调试脉冲宽度。

7. 测试平台系统搭建

7.1. 根据双脉冲测试原理图搭建测试平台。将要测量的信号与示波器连接，直流母线Vdc、被测下管IGBT的Ic电流、被测下管IGBT的Vce电压、上管续流二极管电流If、上管续流二极管电压Vec，被测IGBT门级信号Vge，示波器通道设置好比例。

7.2. 将被测单元与调压器连接作为主电源，单元电源使用调压器更方便双脉冲调试。

7.3. 按照上述搭建好的测试平台做好上电前的检查。着重检查各测量点是否正确连接及供电电源是否正常。

7.4. 通过直流数字电源将IGBT驱动板供电电源慢调到300V左右，过程中注意观察IGBT驱动板卡电源灯状态变化。且示波器测量门级信号Vge通道由0V跳至-10V。

7.5. 通过脉冲发生器下发计算出的脉冲宽度时间,示波器触发模式抓取Vge波形，再次确认Vge脉宽与计算值相符。

7.6. 功率单元上电，调压器先调至AC50V，下发双脉冲信号，示波器抓取波形，观察各通道波形趋势是否正常。如果有异常状态此电压下可以保证相对安全性。

7.7. 调压器慢调至功率单元额定电压，下发双脉冲波形，观察各参数是否符合测试要求。

7.8. Frist Pulse Icmax为单元额定输出电流的根号2倍，如存在差异，单元停电放电后调整T1时间 。

7.9. Second Pulse Icmax为IGBT额定电流的2倍，如存在差异，单元停电放电后调整T3时间 。

8. 测试数据读取与分析

8.1. 开通数据

8.1.1. IGBT开通

IGBT开通数据是双脉冲波形中第二次开通时间为依据，如下图所示。

Ø 开通延时时间 Td(on):from 10%Vge to 10% IcØ 开通上升时间 Tr(off): from10%Ic to 90%Ic Ø 开通电流斜率 di/dt: from 50%Ic to 90%Ic 注意:以上Ic值按照步骤7.7中的First Pulse Icmax来 计算。Ø 开通损耗Eon 按照下面的公式计算，积分时间为10%Ic到10%的Vce

8.1.2. 二极管数据

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。换句话说，在IGBT关断的时刻，IGBT芯片的损坏风险是最大的；在IGBT开通的时刻，二极管芯片的损坏风险是最大的。所以IGBT 开通过程中，我们还应关注以下一些情况：

Ø 反向恢复时间Trr=from 0%I(f) to 0%Vec

Ø 反向恢复电流Irr=-I(f)max

Ø 反向恢复损耗按照下面的公式计算，积分时间为10%Vec到10%的I(f)

8.2. 关断时刻

8.2.1. IGBT关断数据

IGBT关断损耗计算时使用双脉冲测试时第一个脉冲关断波形数据，如下图所示

Ø 关断延时时间Td(off): From 90%Vge to 90%Ic Ø 关断下降时间Tf: From 90%Ic to 10%Ic Ø 关断电流斜率di/dt: From 90%Ic to 50%Ic Ø 关断电压斜率dv/dt: From 50%Vce to 70%Vce Ø 关断损耗Eoff按照下面的公式计算，积分时间为10%Vce到10%的Ic

8.2.2. 尖峰电压

Ø IGBT关断时由于杂散电感的存在会产生较高的尖峰电压，这个电压过高将会影响IGBT的安全工作。

Ø 抓取两次关断的尖峰电压波形数据，用于分析IGBT在不同电流下的安全裕量。

8.3. 杂散电感计算

8.3.1. 利用IGBT开通波形计算

在 IGBT 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，上管Uce=0。 在Ic开始增长时 杂散电感上感应的电压的 Us开始增长时，杂散电感上感应的电压的方向与母线电压相反的，如图所示。此时在下管的Vce上测得的波形出现了一个缺口， 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。 Us=Ls*(di/dt) 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。

8.3.2. 利用IGBT关断波形计算

在 IGBT 关断时，杂散电感上感应的电压的方向与母线电压相同的，此时在下管的Vce上测得的波形出现了一个尖峰， 这个尖峰电压产生的原因是杂散电感产生的电压造成的。也就是说，尖峰电压是杂散电感上的感应电压。杂散电感电压U为尖峰电压Umax减去母线电压Udc，再读出di/dt，利用U=Ls*(di/dt)公式，就能算出杂散电感Ls数值。

注意：IGBT开通时波形趋势不是很明显，计算误差较大。可以用IGBT关断波形数据计算杂散电感。

9. 注意事项

Ø Vge探头尽量靠近IGBT门级，减少回路寄生电感影响测试准确性。

Ø Vce电压探头尽量靠近IGBT模块集电极-发射极。

Ø 由于低压探头是非隔离探头，示波器地要悬空。

Ø 电流和电压探头的量程在保证测试安全范围内尽量选小，减少测量误查