用高压差分探头测量IGBT关断电压的具体方法

　　一、引言

　　绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在电力电子设备中广泛应用，其关断电压特性对于评估IGBT的性能、可靠性以及整个电路的正常运行至关重要。高压差分探头作为一种专门的测量工具，可以精确测量具有高共模电压的差分信号，非常适合用于IGBT关断电压的测量。本文将详细介绍使用高压差分探头测量IGBT关断电压的具体方法。

　　二、测量前的准备工作

　　1.设备与工具

　　高压差分探头：选择合适带宽和电压量程的高压差分探头，确保其能够满足IGBT关断电压的测量要求。例如，对于高压大功率IGBT，可能需要量程为数千伏的差分探头。

　　示波器：与高压差分探头相匹配的示波器，示波器的带宽应足够高，以准确捕捉IGBT关断过程中的快速电压变化。一般来说，对于高速IGBT的测量，示波器带宽应在几百兆赫兹以上。

　　测试电路：包含IGBT的完整测试电路，电路应处于正常工作状态，并且具有合适的驱动电路来控制IGBT的开通和关断。

　　2.探头校准

　　按照高压差分探头的说明书进行校准操作。通常需要将探头连接到校准源上，调整探头的增益和偏置等参数，以确保测量的准确性。校准过程中要注意环境温度等因素对校准结果的影响。

　　3.电路连接检查

　　检查测试电路的连接是否正确，特别是IGBT的引脚连接以及与驱动电路、负载等的连接。确保电路中不存在短路或开路等故障情况。

　　三、IGBT关断电压测量的具体步骤

　　1.探头连接

　　将高压差分探头的两个输入端口正确连接到IGBT的集电极和发射极两端。在连接过程中，要注意探头的输入端口与IGBT引脚的电气连接良好，避免引入额外的电感或电阻。

　　将高压差分探头的输出端口连接到示波器的差分输入通道。确保连接牢固，防止信号传输过程中的干扰。

　　2.示波器设置

　　时间轴设置

　　根据IGBT的开关频率和关断过程的预期持续时间来设置示波器的时间轴刻度。对于较慢速的IGBT，时间轴刻度可以设置为微秒级;而对于高速IGBT，可能需要设置为纳秒级甚至更小的刻度，以清晰地观察关断电压的上升沿等细节。

　　电压轴设置

　　根据IGBT的额定关断电压和高压差分探头的量程来设置示波器的电压轴刻度。确保IGBT的关断电压能够完整地显示在示波器屏幕上，同时避免电压轴刻度设置过大而导致测量精度下降。

　　触发设置

　　设置示波器的触发模式为边沿触发，触发源选择连接高压差分探头的通道。触发沿可以根据IGBT关断时电压上升沿或下降沿的情况进行选择，一般选择关断开始时电压变化的边沿作为触发沿。调整触发电平，使其能够稳定触发示波器，准确捕捉IGBT的关断过程。

　　3.测量操作

　　启动测试电路，使IGBT正常工作并进行开通和关断操作。示波器将在触发条件满足时，显示IGBT关断过程中的电压波形。

　　从示波器屏幕上读取IGBT关断电压的相关参数，如关断电压的峰值、关断电压的上升时间(从关断开始到电压达到峰值的时间)、关断过程中的电压振荡情况等。

　　四、测量结果分析与注意事项

　　1.结果分析

　　关断电压峰值：该值应在IGBT的额定关断电压范围内。如果关断电压峰值过高，可能会导致IGBT的过压击穿，需要检查电路中的寄生电感、电容等元件对关断过程的影响，以及驱动电路的关断特性是否正常。

　　关断电压上升时间：反映了IGBT关断速度的快慢。上升时间过短可能会导致较高的di/dt和dv/dt，从而产生电磁干扰等问题;上升时间过长则可能影响电路的工作效率。通过分析上升时间，可以优化IGBT的驱动电路和电路布局等。

　　电压振荡情况：关断过程中的电压振荡可能是由电路中的寄生参数引起的。过大的电压振荡会增加IGBT的电压应力，降低其可靠性。需要通过调整电路布局、增加阻尼元件等方法来抑制电压振荡。

　　2.注意事项

　　在测量过程中，要注意高压差分探头和示波器的接地问题。确保接地良好，避免出现接地环路，以免引入测量误差和干扰信号。

　　由于IGBT关断时可能会产生较高的电压尖峰，要确保高压差分探头和示波器能够承受相应的电压，防止设备损坏。

　　在分析测量结果时，要考虑到测量环境的影响，如温度、湿度等因素可能会对IGBT的关断电压特性产生一定的影响。

　　五、结论

　　使用高压差分探头测量IGBT关断电压是评估IGBT性能和电路可靠性的重要手段。通过正确的测量前准备、精确的探头连接和示波器设置以及合理的测量结果分析，可以深入了解IGBT的关断电压特性，从而为IGBT的选型、电路设计和故障诊断等提供有力的依据。在实际操作过程中，要严格遵循相关的操作规程和注意事项，以确保测量的准确性和安全性。

　　以上内容由普科科技/PRBTEK整理分享， 西安普科电子科技有限公司致力于打造仪器配附件一站式供应平台。主营范围：示波器测试附件配件的研发、生产、销售。涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、柔性电流探头、近场探头、电流互感器、射频测试线缆、各类仪器测试附件等。更多信息，欢迎登陆官方网站进行咨询：http://www.prbtek.cn