IGBT双脉冲实验

双脉冲实验是分析IGBT功率器件动态特性的一种方法，它可以完成IGBT动态参数、驱动电路和驱动保护电路的测试。通过双脉冲实验，可以很容易的进行驱动电路与器件动态过程的优化。在电源的设计过程中，多数工程师通过参考器件数据书册和理论计算的方法确定器件的选型，而非通过双脉冲实验进行器件动态参数的测试。若不进行双脉冲实验通常看不出器件具体的开关损耗、开关过程的电压和电流尖峰及寄生参数对导通情况的影响。这样会对器件的选择存在盲点，这会影响产品长期运行的安全性和可靠性。也可能出现裕量选择过大增加产品成本，使得产品市场竞争力下降。

双脉冲实验就是给被测器件两个脉冲驱动信号，测试器件在开通和关断瞬间的动态过程。其作用有：（1）对比不同器件的参数；（2）获得器件开通和关断过程的动态参数；（3）评估体二极管的反向恢复特性和安全裕量；（4）评估电压和电流尖峰；（5）评估驱动电路的性能；（6）测量器件杂散电感。双脉冲测试电路及双脉冲波形如图1所示。

VT2测试电路如图1a所示，t0~t1时间段内VT2导通，此阶段内流过集电极的电流由时间和电感大小决定。

在t1时刻，VT2关断，电流IC.out换流到二极管VD1，t2时刻，VT2再次开通，忽略负载及二极管的压降，VT2开通之前集电极―发射极之间的压降Vce所承受的电压为直流母线电压UDC。VT2关断时，由于换流回路中存在杂散电感，集电极―发射极电压会出现过充。

IGBT开通过程波形如图2所示。t2时刻VT2开通，栅极―发射极电压Vge开始上升，t3时刻，增加到阈值电压Vge(th)，集电极电流IC开始增加，电流的变化率为dic/dt，同时由于换流通路中存在杂散电感，致使集电极―发射极电压Vce迅速下降。

在t4时刻，集电极电流IC增加到由电感值决定的额定值。此时，二极管VD1关断，由于反向恢复特性，集电极电流IC继续增加。最大电流为IC.max。，其影响因素：（1）二极管本身特性；（2）驱动电路导通速度；（3）母线电压；（4）结温。

随着时间推移，电流到达最大值后开始逐渐下降。t5时刻，降低到负载电流大小。同时，集电极―发射极电压逐渐降低，受到密勒平台的影响，t6时刻，集电极―发射极电压降低到饱和电压Vce.sat，负载电流也达到稳定状态IC，开通过程结束。

同样，图1b电路可以测试二极管VD1的动态参数，VT2施加负压处于截止状态，VT1栅极施加双脉冲驱动，完成体二极管的动态参数测试。