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导语：我们在「SysPro电力电子技术」知识星球探讨了功率半导体嵌入式PCB技术、Si-IGBT+SiC-MOSFET并联混合逆变器技术、以及后续的三电平功率拓扑技术，所有的这些前瞻技术有一个共有的底层问题是：如何在功率、效率和材料利用率之间找到最佳平衡点，以设计出高效的牵引逆变器，为电动汽车提供更高的价值？
回答这个问题的关键一环是功率半导体的损耗表现。而这其中，开关损耗在功率半导体总损耗中又占据重要地位。因此，深入理解功率半导体的开关动态特性显得尤为关键。那么，如何获取真实运行环境下的半导体动态特性？又如何对这一特性进行优化呢？
回答这个问题必经之路是双脉冲测试（Double Pulse Test, DPT）。DPT主要目的是通过模拟器件在实际工作中的开关状态，获取器件的开关特性参数，从而优化器件设计、指导器件选型，并确保器件在实际应用中的可靠性和性能。
近期我们对这一部分知识结合实践经验做了总结。下面我们会详细聊了聊双脉冲测试的原理、目的及在实际应用中的测试策略。然后，我们根据实际经验，阐述了如何根据工程实践确定双脉冲电路的参数和进行关键器件选型，如负载电感和母线电容的计算与选型？如何据此，确定脉冲时间等参数？最后，通过一张示例图片，详细解释了如何搭建双脉冲测试台架？
2.1 双脉冲测试能测到什么？ 2.2 测试步骤3步走 2.3 测试策略的6个关键点
3.1 关键器件选型 3.2 脉冲时间参数
双脉冲测试的目的究竟是什么?
我们在「SysPro电力电子技术」知识星球探讨了功率半导体嵌入式PCB技术、Si-IGBT+SiC-MOSFET并联混合逆变器技术、以及后续的三电平拓扑技术，所有的这些前瞻技术有一个共有的底层问题是：如何在功率、效率和材料利用率之间找到最佳平衡点，以设计出高效的牵引逆变器，为电动汽车提供更高的价值？
回答这个问题的关键一环是功率半导体的损耗表现。而这其中，开关损耗在功率半导体总损耗中又占据重要地位。因此，深入理解功率半导体的开关动态特性显得尤为关键。
在理想状况下：开关器件应能瞬间在“开”与“关”状态之间切换，且在“开”状态时阻抗为零欧姆，无论电流大小，均不耗散功率；而在“关”状态时，阻抗无穷大，电流为零，同样不耗散功率。
图片来源：参考文献[1]
然而，现实情况远非如此理想：开关的开通和关断过程均需时间，电压和电流的升降无法瞬时完成。在“开->关”以及“关->开”的转换过程中，功率会被耗散。这些非理想行为主要源于电路中的寄生元件。
如下图所示为：MOSFET开关波形与寄生元件的影响。栅极上的寄生电容会减缓器件的开关速度，延长开启和关闭的时间。同时，只要漏极有电流流过，MOSFET漏极和源极之间的寄生电阻就会产生功率耗散。
此外，MOSFET中体二极管的反向恢复损耗也不容忽视。二极管的反向恢复时间直接反映了其开关速度，进而影响到转换器设计中的开关损耗。
因此，设计工程师必须准确无误地测量所有相关的时序参数，以确保开关损耗降至最低，进而设计出效率更高的转换器。在诸多测量MOSFET或IGBT开关参数的方法中，双脉冲测试方法凭借其独特优势被视为首选方案。
那么，双脉冲测试的原理是什么呢？又要基于怎样的策略执行呢？根据获取的结果，又是如何指导我们完成器件选型/电路优化/时间参数计算呢？具体的实践实践应该如何操作？下面我们继续聊聊。
02
双脉冲测试的原理解析
双脉冲测试是一种针对功率半导体器件（如IGBT）的动态特性评估方法。参考如下拓扑示意图，在测试过程中，首先向被测器件施加一个短暂的脉冲信号，该脉冲用于将器件从关闭状态切换到开启状态，使电流通过器件和负载电感迅速上升到一个预设值（脉冲状态①）...
2.1 双脉冲测试能测到什么？
...
图片来源：Infineon
具体关于这些参数的定义，也可以回顾SysPro之前发表过的文章：一文读懂IGBT的开关特性及相关技术参数 | 电动汽车驱动系统IGBT关键参数指南：开关特性、热特性、最大电压、额定电流、脉冲电流、反偏工作区、输出特性、Diode参数说明
2.2 测试步骤3步走
典型的双脉冲测试设置可参照下图进行，其测试步骤通常遵循如下：
第一步：... 第二步：... 第三步：...
2.3测试策略的6个关键点
根据作者的实际工作经验，双脉冲测试总体上可以按照以下6点关键的测试策略进行：
...
图片来源：网络
以下完整内容发表在「SysPro电力电子技术」知识星球
手把手教你选器件定参数
3.1 关键器件选型
本节我们将结合在「SysPro电力电子技术」专栏一介绍的理论知识，以我们之前文章中提到的SiC/Si并联双管双脉冲测试为例（参考「SysPro电力电子技术」专栏二 <2. Si/SiC器件特征详解 | 2.4混合开关电流分配特性>），介绍工程实践中是如何确定双脉冲电路的参数和进行关键器件选型？
| SysPro备注：「SysPro电力电子技术」参考内容
专栏一：半导体基础知识内容
图片来源：SysPro系统工程智库
专栏二：功率半导体知识体系，阶段一
图片来源：SysPro系统工程智库
3.1.2 母线电容的确定...
确定脉冲时间参数
至此我们计算得到了双脉冲测试电路中两大关键器件负载电感和母线电容的关键参数，可以指导具体的器件选型。此外，我们也得到了t2的参数，接下来我们计算如何得到t1和t3？根据U/L=di/dt...
05 结语
图片来源：ST
以上内容为SysPro原创《电驱动系统双脉冲测试从入门到工程实践全解析》节选，完整解读在知识星球「SysPro电力电子技术EE」中发布，相关参考资料、技术报告、拓展阅读、工程指南也会上传到知识星球中，欢迎进一步查阅、学习，希望有所帮助！
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2025年1月24日
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