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功率器件动态参数测试系统选型避坑指南一

发布时间:2023-02-10

动态特性是功率器件的重要特性,在器件研发、系统应用和学术研究等各个环节都扮演着非常重要的角色。故对功率器件动态参数进行测试是相关工作的必备一环,主要采用双脉冲测试进行。

按照被测器件的封装类型,功率器件动态参数测试系统分为针对分立器件和功率模块两大类。长期以来,针对功率模块的测试系统占据绝大部分市场份额,针对分立器件的测试系统需求较少,选择也很局限。随着我国功率器件国产化进程加快,功率器件厂商和系统应用企业也越来越重视功率器件动态参数测试,特别是针对分立器件的测试系统提出了越来越多的需求。

纵观现阶段市场上能够提供的功率器件动态参数测试系统,其技术和服务层次不齐。非常容易出现实际测试效果无法达到规格书的情况,甚至有的测试系统连基础的测试功能都不具备,使得用户花了冤枉钱,也浪费了大量的时间和精力。


满足的测试电压、电流范围

我们在选择测试系统时,首先面临的问题是测试系统能够测试器件的电压和电流范围。测试系统的规格书上一般会标注“最大xxxV / xxxA”,但这样的标注方式是远远不够的,会出现在低于最大电压时达不到最大电流的情况。

设测试中负载电感为L,母线电容为C,测试电压为V,测试电流为I,则双脉冲第1脉宽τ、第1脉宽结束时母线电压跌落比例为小于Kv时需满足:


可见τ用于使电流达到I,τ随I和L的增大而增大,随V的增大而减小。在实际测试中,τ的时间不宜过长,负责会使得器件发热严重影响测试结果。同时,C需要大于一定数值确保其在第1脉宽结束时母线电压跌落比例为小于Kv,这样才能够保证在第2脉冲时母线电压跌落在可接受范围内,负责双脉冲测试的开通和关断的电压不一致。C随I和L的增大而增大,随V和Kv的增大而减小。测试中,C和L是由硬件条件确定的,V由测试条件给定,同时对τ又有要求上限要求,这些参数一同决定了能够实现的测试电流。

针对高压器件,假设C=40uF、电容耐压值1100V、L=10uH/50uH/100uH、τ的上限τmax<20us;针对低压器件,假设C=3000uF、电容耐压值200V、L=10uH/50uH/100uH、τ<20us。根据上边的公式可以列出此时能够实现的最大电流如下图所示。

高压器件在400V测试条件下,负载电感选择100uH时可达36A、选择50uH时可达51A、选择10uH时可达100A以上;在800V测试条件下,负载电感选择100uH时可达72A、选择50uH时可达101A,选择10uH可达200A以上。

低压器件在20V测试条件下,负载电感选择100uH时仅4A、选择50uH时仅8A、选择10uH时可达40A;在150V测试条件下,负载电感选择100uH时可达30A、选择50uH时可达60A、选择10uH可达300A。

高压器件为了满足高压的测试需求,须选择耐压值高的母线电容,但此类电容容值较小,如用该电容来测试低压器件,能够实现的最大电流将大打折扣。对于功率器件来说,耐压和导通电阻是一对矛盾的关系,低压器件往往需要更大测试电流,所以低压器件应选择容值更大的母线电容。此外,由上图可知,在测试电压相同,负载电感越小可实现的最大电流值越大,为了满足低压器件大电流的要求,也应选择感量更小的负载电感。

由此可见,测试系统能够实现的最大测试电流由C、L、V、τmax共同决定。大家在进行测试系统选择时,就可以通过上述方法进行计算,考察其是否能够满足测试需求。