技术干货 | 双脉冲测试的原理和方法

1.核心思想：利用电感负载维持电流连续性

双脉冲测试的电路中通常包含：

· 一个IGBT（或 MOSFET） 作为主开关管

· 一个反并联二极管（Freewheeling Diode, FWD）用于续流

· 一个感性负载（通常为外部电感 L）用来维持电流连续

· 一个驱动电路用于控制 IGBT 栅极

· 一个直流母线电压 VDC 作为电源

关键点：第一个脉冲使 IGBT 导通，电流上升并储存在电感中；第一个脉冲关断后，电流通过二极管续流；第二个脉冲再次打开 IGBT，此时电流从二极管换流到 IGBT，从而可以测试 IGBT 的开通特性与二极管的反向恢复特性。

2.“双脉冲”是什么意思？

第一个脉冲（Pulse 1）：使 IGBT 导通一段时间，让电感 L 储能，产生负载电流 IL。

然后 IGBT 关断：电流通过反并联二极管续流，此时 IGBT 承受 VDC 电压。

经过一小段时间后，第二个脉冲（Pulse 2）到来：再次让 IGBT导通，此时电流从二极管换流到 IGBT，可以测试：

· IGBT 的 开通特性

· 二极管的 反向恢复特性（di/dt、电压尖峰等）

因此，“双脉冲”指的是控制 IGBT 开通两次（中间关断一次），通过这两次开通观察器件的动态行为，尤其是第二次开通时各种动态应力的表现。

· VDC：直流母线电压（如 600V、1200V 等）

· L：外部感性负载，用于储存能量和维持电流

· IGBT：被测器件

· D：通常是 IGBT 内部或外部的反并联二极管，用于续流

· G：驱动电路:提供 VGE 栅极驱动电压，控制 IGBT 开关

Step 1：初始状态

· IGBT 处于 关断状态，负载电感 L 中无电流

Step 2：第一个脉冲（Pulse 1）—— IGBT 开通

· 驱动电路给 IGBT 栅极施加 正电压（如 +15V），IGBT 导通

· 直流电压VDC加在电感L上，电流线性上升： di=Vdc*dt/L

· 经过一定时间 T1，电流达到设定的测试值（如 10A、50A、100A...），用于模拟实际工况中的电流水平

Step 3：IGBT 关断

· 第一个脉冲结束后，撤掉栅极驱动（或给负偏压），IGBT 关断

· 由于电感电流 不能突变，电流会通过 反并联二极管（FWD）续流

· 此时，IGBT两端电压为VDC（承受耐压），电流逐渐减小

Step 4：等待时间（死区或延迟）

· 保持 IGBT 关断一段时间，用于观察二极管续流，同时为第二次开通做准备。

Step 5：第二个脉冲（Pulse 2）——再次开通 IGBT

· 再次给 IGBT 栅极施加驱动信号，IGBT 再次开通

· 此时电流不再从电源流入，而是从二极管换流到 IGBT

· 二极管反向恢复，产生 反向恢复电流 和 电压尖峰

· 可以观察到：

   → IGBT 的开通波形（VCE、IC）

   → 二极管的反向恢复特性

   → 电压过冲、电流过冲、振荡、di/dt、dv/dt

   → 开关损耗（E_on, E_off）

1. 接近实际工况：通过电感负载模拟真实逆变器中的电流连续模式（CCM）。

   
   

2. 可重复性强：每次测试条件可控，便于对比不同器件、驱动参数等。

   
   

3. 全面评估动态特性：一次测试即可获得开通、关断、二极管特性、损耗、电压电流应力等。

   
   

4. 无需复杂负载：只需一个电感，比全功率测试更安全、经济、高效。

   
   

5. 是器件选型与验证的标准方法：广泛用于 IGBT / SiC / GaN 器件评估与驱动优化。

· IGBT / SiC / GaN 模块选型与验证

· 驱动电路设计与优化

· 逆变器、电机驱动、电源变换器研发

· 器件动态参数评估（用于仿真建模）

· 故障分析与可靠性验证

1. 搭建测试平台：包括电源、电感、被测 IGBT、驱动板、示波器等。

   
   

2. 设置直流母线电压 VDC（如 600V 或目标电压）。

   
   

3. 选择合适电感 L，以获得所需的测试电流。

   
   

4. 设置双脉冲时序：通过驱动电路或控制器生成两个脉冲，控制开通/关断时序。

   
   

5. 使用示波器高速探头，测量：

   · VCE（使用差分探头）

   · IC（使用电流探头或采样电阻+差分探头）

   · VGE（栅极电压）

   
   

6. 采集波形并分析：计算开关损耗、观察电压/电流尖峰、振荡等。

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