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考慮篇幅限制，本次內(nèi)容分為3部分。
（1） 絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)原理介紹及部分術(shù)語(yǔ)定義；
（2）IGBT雙脈沖實(shí)驗(yàn)；
（3）IGBT及隔離驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)書(shū)冊(cè)解讀。
雙脈沖實(shí)驗(yàn)是分析IGBT功率器件動(dòng)態(tài)特性的一種方法，它可以完成IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)、驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的測(cè)試。通過(guò)雙脈沖實(shí)驗(yàn)，可以很容易的進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電路與器件動(dòng)態(tài)過(guò)程的優(yōu)化。在電源的設(shè)計(jì)過(guò)程中，多數(shù)工程師通過(guò)參考器件數(shù)據(jù)書(shū)冊(cè)和理論計(jì)算的方法確定器件的選型，而非通過(guò)雙脈沖實(shí)驗(yàn)進(jìn)行器件動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試。若不進(jìn)行雙脈沖實(shí)驗(yàn)通常看不出器件具體的開(kāi)關(guān)損耗、開(kāi)關(guān)過(guò)程的電壓和電流尖峰及寄生參數(shù)對(duì)導(dǎo)通情況的影響。這樣會(huì)對(duì)器件的選擇存在盲點(diǎn)，這會(huì)影響產(chǎn)品長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性和可靠性。也可能出現(xiàn)裕量選擇過(guò)大增加產(chǎn)品成本，使得產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降。
雙脈沖實(shí)驗(yàn)就是給被測(cè)器件兩個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，測(cè)試器件在開(kāi)通和關(guān)斷瞬間的動(dòng)態(tài)過(guò)程。其作用有：（1）對(duì)比不同器件的參數(shù)；（2）獲得器件開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程的動(dòng)態(tài)參數(shù)；（3）評(píng)估體二極管的反向恢復(fù)特性和安全裕量；（4）評(píng)估電壓和電流尖峰；（5）評(píng)估驅(qū)動(dòng)電路的性能；（6）測(cè)量器件雜散電感。雙脈沖測(cè)試電路及雙脈沖波形如圖1所示。
VT2測(cè)試電路如圖1a所示，t0~t1時(shí)間段內(nèi)VT2導(dǎo)通，此階段內(nèi)流過(guò)集電極的電流由時(shí)間和電感大小決定。
在t1時(shí)刻，VT2關(guān)斷，電流IC.out換流到二極管VD1，t2時(shí)刻，VT2再次開(kāi)通，忽略負(fù)載及二極管的壓降，VT2開(kāi)通之前集電極―發(fā)射極之間的壓降Vce所承受的電壓為直流母線電壓UDC。VT2關(guān)斷時(shí)，由于換流回路中存在雜散電感，集電極―發(fā)射極電壓會(huì)出現(xiàn)過(guò)充。
IGBT開(kāi)通過(guò)程波形如圖2所示。t2時(shí)刻VT2開(kāi)通，柵極―發(fā)射極電壓Vge開(kāi)始上升，t3時(shí)刻，增加到閾值電壓Vge(th)，集電極電流IC開(kāi)始增加，電流的變化率為dic/dt，同時(shí)由于換流通路中存在雜散電感，致使集電極―發(fā)射極電壓Vce迅速下降。
在t4時(shí)刻，集電極電流IC增加到由電感值決定的額定值。此時(shí)，二極管VD1關(guān)斷，由于反向恢復(fù)特性，集電極電流IC繼續(xù)增加。最大電流為IC.max。，其影響因素：（1）二極管本身特性；（2）驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通速度；（3）母線電壓；（4）結(jié)溫。
隨著時(shí)間推移，電流到達(dá)最大值后開(kāi)始逐漸下降。t5時(shí)刻，降低到負(fù)載電流大小。同時(shí)，集電極―發(fā)射極電壓逐漸降低，受到密勒平臺(tái)的影響，t6時(shí)刻，集電極―發(fā)射極電壓降低到飽和電壓Vce.sat，負(fù)載電流也達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)IC，開(kāi)通過(guò)程結(jié)束。
同樣，圖1b電路可以測(cè)試二極管VD1的動(dòng)態(tài)參數(shù)，VT2施加負(fù)壓處于截止?fàn)顟B(tài)，VT1柵極施加雙脈沖驅(qū)動(dòng)，完成體二極管的動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試。
參考文獻(xiàn)
[1] IGBT模塊：技術(shù)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用，英飛凌，2016