功率器件在多次循環(huán)雙脈沖測(cè)試中的應(yīng)用

多次循環(huán)雙脈沖測(cè)試

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，功率器件在電動(dòng)汽車、可再生能源、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。這些應(yīng)用對(duì)功率器件的性能和可靠性提出了更高的要求。特別是在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，功率器件需要在高電壓、高電流和高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作，這對(duì)器件的耐久性和可靠性是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，隨著SiC等寬禁帶半導(dǎo)體材料的興起，功率器件的性能得到了顯著提升，但同時(shí)也帶來了新的測(cè)試需求。如何在保證測(cè)試效率的同時(shí)，準(zhǔn)確評(píng)估這些先進(jìn)功率器件的性能和壽命，成為了行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

在這樣的背景下，多次循環(huán)雙脈沖測(cè)試技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為功率器件的可靠性研究和性能評(píng)估提供了一種有效的手段。這種測(cè)試方法通過模擬電路中的實(shí)際工作條件，能夠評(píng)估功率器件在重復(fù)高應(yīng)力條件下的性能變化，預(yù)測(cè)其壽命，對(duì)于器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。

多次循環(huán)雙脈沖測(cè)試是一種專門針對(duì)功率器件的可靠性研究和性能評(píng)估的測(cè)試方法。它主要應(yīng)用于使用SiC器件的終端用戶，如器件選型、平替品選擇等質(zhì)量和使用壽命驗(yàn)證場(chǎng)景。這種測(cè)試的應(yīng)用方向廣泛，包括但不限于功率器件的耐久性測(cè)試、熱管理研究、故障模式分析，以及在電動(dòng)汽車和可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用。

測(cè)試目的與應(yīng)用方向

多次循環(huán)雙脈沖測(cè)試的主要目的在于

■功率器件的耐久性測(cè)試：通過模擬實(shí)際工作條件，評(píng)估功率器件在重復(fù)高應(yīng)力條件下的性能變化，預(yù)測(cè)其壽命。

■熱管理研究：分析器件在多次雙脈沖條件下的溫度變化和熱耗散情況，為熱管理設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

■故障模式分析：研究器件在極端條件下的失效模式，以改進(jìn)工藝和設(shè)計(jì)，提高可靠性。

■電動(dòng)汽車和可再生能源領(lǐng)域：驗(yàn)證電動(dòng)汽車中的功率電子模塊和可再生能源系統(tǒng)中逆變器等設(shè)備的性能，確保在多次循環(huán)高壓應(yīng)力下的穩(wěn)定運(yùn)行。

這種測(cè)試方法為功率器件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用提供了重要的數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

設(shè)備要求

進(jìn)行雙脈沖測(cè)試時(shí)，需要以下關(guān)鍵設(shè)備

■脈沖發(fā)生器：AFG31000，用于生成所需的雙脈沖信號(hào)，提供精確的時(shí)間和電壓控制。

■示波器：推薦MSO5（win），監(jiān)測(cè)和記錄測(cè)試過程中電壓和電流的波形，幫助分析器件的瞬態(tài)響應(yīng)特性。

■電源：推薦EA電源，也支持第三方電源，為被測(cè)提供柵極和漏極的供電。

■雙脈沖測(cè)試板：用專用的雙脈沖測(cè)試板，或者基于實(shí)際應(yīng)用電路的專用測(cè)試板（客戶自行開發(fā)）。

■探頭系統(tǒng)：光隔離電壓探頭用于進(jìn)行高共模和高帶寬的測(cè)試，專用的隔離電流探頭用于上管以及柵極電流的監(jiān)測(cè)。

■測(cè)試應(yīng)用軟件：WBG-DPT選件，自動(dòng)進(jìn)行雙脈沖波形數(shù)據(jù)處理和分析，并獲取測(cè)試結(jié)果。

■計(jì)算機(jī)：選配，記錄數(shù)據(jù)，輔助進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間記錄，通過編程實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制或功能。

這些設(shè)備的協(xié)同工作，可以確保雙脈沖測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性，為功率器件的研究和開發(fā)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？刂贫嗯_(tái)設(shè)備（大功率電源，小功率電源，信號(hào)源，示波器）完成可自定義循環(huán)次數(shù)的雙脈沖驗(yàn)證，一旦出現(xiàn)測(cè)試異常，需要示波器停止采集的同時(shí)，關(guān)閉加載的電源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)追溯，并結(jié)合Tekscope-PC軟件進(jìn)行回看。

測(cè)試應(yīng)用案例

N-DPT——全自動(dòng)多循環(huán)脈沖測(cè)試系統(tǒng)，支持客戶自定義循環(huán)次數(shù)的雙脈沖測(cè)試?？蛻艨梢愿鶕?jù)自身測(cè)試需求，控制示波器以及相關(guān)設(shè)備例如電源等儀器的工作狀態(tài)，記錄相關(guān)的測(cè)試數(shù)據(jù)和異常工況信息。

支持添加2280，2260和EA電源（可支持第三方電源，輕量定制），并可根據(jù)客戶要求配置時(shí)間，循環(huán)次數(shù)。獲取實(shí)時(shí)測(cè)試次數(shù)，一旦出現(xiàn)異常，所有設(shè)備停止工作，并保存相關(guān)數(shù)據(jù)到指定路徑。僅支持LAN通信（TCP/IP, Socket），支持輕量定制化開發(fā)，可快速調(diào)整脈沖寬度，可自動(dòng)控制電源加載電壓。操作流程如下：

搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)

?示波器

?探頭

?AFG31000

?大功率電源（高壓）

?接線

手動(dòng)配置單次雙脈沖測(cè)試

?柵極，漏極加載電壓

?AFG輸出雙脈沖

?示波器上需要完成的測(cè)試項(xiàng)，判定操作等

如果需要進(jìn)行異常情況判定，需要在事件功能中，勾選SRQ

打開N-DPT軟件進(jìn)行雙脈沖循環(huán)測(cè)試

?完成手動(dòng)雙面沖測(cè)試后，保留對(duì)應(yīng)測(cè)試設(shè)置，確認(rèn)所有設(shè)備都連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中

?打開N-DPT軟件，在軟件中配置測(cè)試，電源上下電相關(guān)時(shí)間，點(diǎn)擊測(cè)試運(yùn)行該軟件即可

?完成測(cè)試后，可以在log窗口查看相關(guān)循環(huán)次數(shù)和報(bào)錯(cuò)信息等

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通過上述介紹，我們可以看到多次循環(huán)雙脈沖測(cè)試技術(shù)在功率器件測(cè)試領(lǐng)域的重要性和應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，這種測(cè)試方法將繼續(xù)為功率器件的性能評(píng)估和可靠性研究提供強(qiáng)有力的支持。