在汽車和工業(yè)應(yīng)用中，更小、更輕的設(shè)計的功率密度優(yōu)勢尤為明顯，而從系統(tǒng)成本降低的角度來看，更緊湊的功率電子設(shè)備也普遍受到青睞。從電力生成到消耗的各個階段，功率電子都需要實現(xiàn)更高的能效，

因此，設(shè)計工程師需要測量所有這些時間參數(shù)，以盡量 減少切換損失，從而設(shè)計出更高效的轉(zhuǎn)換器。 首選的測試方法來測量 MOSFET 或 IGBT 的切換參數(shù) 是“雙脈沖測試”方法。本應(yīng)用說明將描述雙脈沖測試 及其實施方式。具體來說，本應(yīng)用說明將解釋如何使用 Tektronix AFG31000 任意函數(shù)發(fā)生器生成脈沖，并使 用 4、5 或 6 系列 MSO 示波器測量重要參數(shù)。

什么是雙脈沖測試？ 雙脈沖測試是一種測量功率設(shè)備的切換參數(shù)和評估動態(tài) 行為的方法。使用這種應(yīng)用的用戶通常希望測量以下切換 參數(shù)：

開通參數(shù)：開通延遲（td(on)）、上升時間（tr）、開通時間（ton）、 開通能量（Eon）、電壓變化率（dv/dt）和電流變化率（di/ dt）。然后

確定能量損失。

關(guān)斷參數(shù)：關(guān)斷延遲（td(off)）、下降時間（tf）、關(guān)斷時 間（toff）、關(guān)斷能 量（Eoff）、電 壓 變 化 率（dv/dt）和電 流變化率（di/dt）。然后確定能量損失。

反向恢復(fù)參數(shù)：反向恢復(fù)時間（trr）、反向恢復(fù)電流（Irr）、 反向恢復(fù)電荷（Qrr）、反向恢復(fù)能量、電流變化率（di/ dt）和正向?qū)妷海╒sd）。

此測試的執(zhí)行目的是：

保證像 MOSFET 和 IGBT 這類功率設(shè)備的規(guī)格。

確認功率設(shè)備或功率模塊的實際值或偏差。

在各種負載條件下測量這些切換參數(shù)，并驗證多個設(shè)備的 性能。

下圖展示了一個典型的雙脈沖測試電路。

該 測 試 使 用 感 應(yīng) 負 載 和 電 源 進 行。電 感 用 于 復(fù) 制 轉(zhuǎn) 換 器設(shè) 計中的電 路 條 件。電源 用于向電 感 提 供電 壓。 AFG31000 用于 輸出 脈 沖，這 些 脈 沖 觸 發(fā) MOSFET 的 門極，從而使其開啟并開始導(dǎo)電。

 第一步，由第一次開通脈沖代表，是初始調(diào)整的脈寬。這 建立了電感中的電流。調(diào)整此脈沖以達到圖所示的所需 測試電流（Id）。

第二步（2）是關(guān)閉第一個脈沖，這在自由輪二極管中產(chǎn) 生電流。關(guān)斷周期很短，以保持電感中的負載電流盡可能 接 近 恒 定值。圖顯 示 低 側(cè) MOSFET 上的 Id 在 第二步 歸零；然而，電流通過電感和高側(cè)二極管流動。這可以在圖中看到，電流通過高側(cè) MOSFET（未被開通的 MOSFET）的二極管流動。

第三步（3）由第二次開通脈沖代表。脈沖寬度比第一次脈 沖短，以防設(shè)備過熱。第二個脈沖需要足夠長，以便進行 測量。圖中看到的電流超調(diào)是由于高側(cè) MOSFET/IGBT 的自由輪二極管反向恢復(fù)所致。

然后在第一次脈沖的關(guān)斷和第二次脈沖的開通時捕獲關(guān) 斷和開通時間測量。

下一部分將討論測試設(shè)置和測量方式。

雙脈沖測試設(shè)置下圖展示了進行雙脈沖測試的設(shè)備設(shè)置。需要以下設(shè)備：

 AFG31000：連接到隔離門驅(qū)動器，并使用設(shè)備上的雙脈 沖測試應(yīng)用快速生成不同脈寬的脈沖。隔離門驅(qū)動器用于 開通 MOSFET。

示波器：4/5/6 系列 MSO（此設(shè)置使用 Tektronix 5 系列 MSO）：測量 VDS、VGS 和 ID。

示波器上的雙脈沖測試軟件：4/5/6 系列 MSO 上的 Opt. WBG-DPT，用于自動化測量。

用于低側(cè)設(shè)備和高側(cè)二極管反向恢復(fù)的探頭：

低側(cè)探測：

- Ch1：VDS - TPP 系列或 THDP/TMDP 系列電壓探頭

- Ch2：VGS - TPP 系列或帶 MMCX 適配器尖端的 TIVP 隔 離探頭。

- Ch3：ID - TCP 系列電流探頭 高側(cè)探測：

- Ch4：IRR - TCP 系列電流探頭

- Ch5：VDS - THDP/TMDP 系列電壓探頭

直流電源：

高壓電源： - EA-PSI 10000

可編程電源，最高 2 千伏，30 千瓦

2657A 高壓源表單元（SMU），最高 3 千伏

2260B-800-2，可編程直流電源，最高 800 伏

門驅(qū)動電路電源： - 2230 系列或 2280S 系列直流電源

細心的探測和優(yōu)化將幫助用戶獲得好的結(jié)果。用戶可以 采取一 些 步驟 來 進 行準確 和可重 復(fù)的測量，如從 測量 中移除電壓、電流和時間誤差。如 4/5/6 系列 MSOs 的 WBG-DPT 選 項的自動化測量軟件消除了手動步驟，節(jié) 省時間并提供可重復(fù)的結(jié)果。