3 实验测量
3.1 测量条件
作为对以上分析的验证,我们在自制半导体功率开关元件测试平台上进行了对比测试,测试条件如表1:
3.2 主回路杂散电感和驱动电阻变动情况下的测量结果
为验证对主回路杂散电感效应的分析并考察不同电感量以及门极驱动情况下的实际情况,我们人为对Lp 大小进行了干预,其具体方法是在D 的阴极与电路PCB 之间(即Lp2 与Lc1之间)加入长度可调的导线,用试凑办法得到期望的附加电感量。对于电路等效Lp值的确定,可以参考测试波形,选取关断期间数据读取,容易获得较准确的Δ
V1 以及
dioff /
dt 数值,按公式(1)可简单估算,此外读取Δ
V2 以及
dion /
dt,按公式(2)估算也是一样的效果。图4 选取了其中两个极端作为例子:
(a)关断波形(Lp=36μH) (b) 开通波形(Lp=36μH)
(c)关断波形(Lp=264μH)(d)开通波形(Lp=264μH)
图 4 驱动电阻取5.1 欧姆时不同杂散电感下开关波形
杂散电感在上述两极端之间取值5 组,测试情况如图5 所示。
(a)关断集电极电流波形 (b) 开通集电极电流波形
(c)关断管电压波形 (d) 开通管电压波形
图 5 驱动电阻取5.1 欧姆时不同杂散电感下开关电压电流波形
由于测试重点是开关损耗,所以加入门极驱动变量进行扰动,可获得不同线路杂散电感、不同门极驱动电阻下开通损耗、关断损耗以及开关总损耗数据,总结如图6。正如先前预计的,主回路杂散电感的增加会增大器件关断损耗,减小器件开通损耗。与门极驱动电阻越大,开关速度越慢,开关损耗越大的趋势一起,构成了数据图形的总趋势。其中值得注意的一些细节是:杂散电感对关断损耗的影响在驱动电阻较小时不甚明显,驱动电阻越大影响越大;杂散电感对开通损耗的影响则是驱动电阻小的时候影响明显,驱动电阻变大后其削减效应从绝对值到百分比都下降;杂散电感增加导致关断损耗增加和开通损耗降低相抵,总损耗增加或减少的情况都有,并无十分明确规律。
(a)关断损耗
(b)开通损耗
(c)开关损耗
图 5 不同驱动电阻与不同杂散电感下的开关损耗