T-CPSS 1004-2025 車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體模塊動(dòng)態(tài)特性測(cè)試規(guī)范

ICS31.080.01CCSL40團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CPSS10042025車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體模塊動(dòng)態(tài)特性測(cè)試規(guī)范(功率半導(dǎo)體模塊動(dòng)態(tài)特性測(cè)i車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體模塊動(dòng)態(tài)特性測(cè)試規(guī)范ificationsofdynamiccharacteristicsftpnductormodulesinautomotiveapplic2025-01-22發(fā)布2025-01-23實(shí)施中國(guó)電源學(xué)會(huì)發(fā)布功率模塊動(dòng)態(tài)特性車規(guī)級(jí)應(yīng)用評(píng)估車規(guī)級(jí)功率模塊動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格模板功率模塊動(dòng)態(tài)特性車規(guī)級(jí)應(yīng)用評(píng)估車規(guī)級(jí)功率模塊動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格模板T/CPSS1004—2025前言范圍3術(shù)語(yǔ)和定義324符號(hào)和縮略語(yǔ)2425總體要求252測(cè)試平臺(tái)要求22試驗(yàn)環(huán)境22測(cè)試電源23測(cè)量?jī)x器34溫控裝置44母線電容45負(fù)載電感55驅(qū)動(dòng)電阻57測(cè)試要求7雙脈沖測(cè)試雙脈沖測(cè)試短路測(cè)試要求7.2要求短路測(cè)試要求7.2附錄A(資料性)附錄A(資料性)附錄B(資料性)車規(guī)級(jí)功率模塊動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格模板附錄B(資料性)附錄C車規(guī)級(jí)功率模塊動(dòng)態(tài)測(cè)試測(cè)量精度和工況精度依據(jù)附錄C參考文獻(xiàn)T/CPSS1004—2025前言本文件按照GB/T起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)電源學(xué)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位:上海臨港電力電子研究有限公司、臻驅(qū)科技(上海)有限公司、同濟(jì)大學(xué)、重慶大學(xué)、大學(xué)、江蘇宏微科技股份有限公司、紹興中芯集成電路制造股份有限公司、英飛凌科技(中國(guó))有限公司、嘉興斯達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司、蘇州匯川技術(shù)有限公司、上海電驅(qū)動(dòng)股份有限公司、上汽大眾汽車有限公司、上海蔚來(lái)汽車有限公司、蕪湖埃科泰克動(dòng)力總成有限公司、重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司、千黎(蘇州)電源科技有限公司、上海臨港車規(guī)半導(dǎo)體研究有限公司。本文件主要起草人:朱駿、湯天浩、強(qiáng)進(jìn)、王明陽(yáng)、夏雨聽(tīng)、劉典勇、康勁松、曾正、王曉寶、高夫強(qiáng)、鄭科科、姜貫軍、陸理、耿旭旭、趙振波、戴志展、牟超、溫小偉、馬玉巖、陶均炳、周之光、劉鈞、胡俊、韓金剛、尤偉松。本文件首次發(fā)布。姜貫軍、陸玨、耿旭旭、趙振波、戴志展、牟超、姜貫軍、陸玨、耿旭旭、趙振波、戴志展、牟超、溫小偉、馬玉筆金剛、尤偉松。導(dǎo)體股份有限公司、蘇州匯川技術(shù)有限公司、上海電驅(qū)動(dòng)股份有限街來(lái)汽車有限公司、蕪湖?？铺┛藙?dòng)力總成有限公司、重慶長(zhǎng)安汽斗技有限公司、上海臨港車規(guī)半導(dǎo)體研究有限公司。起草人:朱駿、湯天浩、強(qiáng)進(jìn)、王明陽(yáng)、夏雨聽(tīng)、劉典勇、康勁松T/CPSS1004—2025車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體模塊動(dòng)態(tài)特性測(cè)試規(guī)范本文件規(guī)定了檢測(cè)車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體模塊動(dòng)態(tài)特性的雙脈沖測(cè)試和短路測(cè)試的平臺(tái)、方法和數(shù)據(jù)處理的要求。本文件適用于車規(guī)級(jí)IGBT和二極管功率半導(dǎo)體模塊,sicMOSFET和GaN等芯片封裝而成的車規(guī)級(jí)功率模塊也可參考本文件。于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。32于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。321994電工術(shù)語(yǔ)電力半導(dǎo)體器件,1電動(dòng)汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法第1部分:輕型汽.2電動(dòng)汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法第2部分:重型商.1電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)第1部分:技術(shù)條件.22015電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)第2部分:實(shí)驗(yàn)方法半導(dǎo)體器件分立器件第9部分:絕緣柵雙極晶體管(IGBT)2021柔性直流輸電術(shù)語(yǔ)GB/T2900.321994電工術(shù)語(yǔ)電力半導(dǎo)體器件GB/T18386.1電動(dòng)汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法第1部分:輕型汽車GB/T18386.2電動(dòng)汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法第2部分:重型商用車輛GB/T18488.1電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)第1部分:技術(shù)條件GB/T18488.22015電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)第2部分:實(shí)驗(yàn)方法GB/T29332半導(dǎo)體器件分立器件第9部分:絕緣柵雙極晶體管(IGBT)GB/T408652021柔性直流輸電術(shù)語(yǔ)3術(shù)語(yǔ)和定義界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。GB/T29332界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。動(dòng)態(tài)特性dynamiccharacteristic功率模塊在工作狀態(tài)變化過(guò)程中的響應(yīng),包括開(kāi)關(guān)時(shí)間、開(kāi)關(guān)過(guò)程中的能量以及開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓電流最大值,電壓電流變化率,短路時(shí)間和短路電流。3.2功率模塊powermodule由功率半導(dǎo)體芯片和其它元器件按特定的電氣連接,并由其他保護(hù)材料密封在絕緣外殼內(nèi),實(shí)現(xiàn)電能變換的模塊化組件3.3橋臂converterarm換流器的一個(gè)部分,連接一個(gè)交流相端子與一個(gè)直流極端子。[來(lái)源:GB/T408652021,7.7]3.4驅(qū)動(dòng)電阻gateresistance1T/CPSS1004—20253.5拓?fù)溟_(kāi)關(guān)topologicalswitch通過(guò)一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)一致的半導(dǎo)體器件表現(xiàn)出整體開(kāi)關(guān)的功能的單元。[來(lái)源:GB/T408652021,7.12]3.6(等效)結(jié)溫(virtual)junctiontemperature基于半導(dǎo)體器件的熱電校準(zhǔn)關(guān)系,通過(guò)電測(cè)量得到的結(jié)溫。[來(lái)源:GB/T2900.321994,2.2.6]4符號(hào)和縮略語(yǔ)豆路電路(Activeshortcircuit)器件(Deviceunder豆路電路(Activeshortcircuit)器件(DeviceunderTest)兼容性(Electromagneticcompatibility)向偏置安全工作區(qū)(ForwardBiassafeoperatingArea)家(GalliumNitride)柵雙極型晶體管(InsulatedGateBipolarTransistor)向偏置安全工作區(qū)(ReverseBiassafeoperatingArea)路安全工作區(qū)(shortcircuitsafeoperatingArea)r:碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(silconcarbideMetal'ransistor)了車規(guī)級(jí)功率模塊動(dòng)態(tài)性能參數(shù)的獲取方式,用來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估功率見(jiàn)和性能。總體要求如下:DeviceunderTest)EMC:電磁兼容性(:電磁干擾:電磁干擾(EMIFBSOA:正向偏置安全工作區(qū)(FWDGaN:氮化鎵(GaNRBSOA:反向偏置安全工作區(qū)(ReverseBiassafeoperatingAreaSCSOA:短路安全工作區(qū)(5總體要求?？傮w要求如下:用工況下的表現(xiàn)與性能。6測(cè)試平臺(tái)要求.xsssss:b)相對(duì)濕度:25%~55%。6.2測(cè)試電源高壓電源的輸出電壓范圍應(yīng)考慮到可能的最大測(cè)試工況而確定,電壓偏差不超過(guò)1%。2T/CPSS1004—20256.3測(cè)量?jī)x器6.3.1測(cè)量?jī)x器精度下:a)電壓探頭帶寬,應(yīng)根據(jù)公式(1)進(jìn)行評(píng)估;m-uigbt-u式中Bwm-U電壓探頭與示波器的組合帶寬,單位為MHZ;Bwigbt-UIGBT電壓波形振蕩頻率,單位為MHZ。度應(yīng)1%;1%;度應(yīng)1%;1%;(2)進(jìn)行評(píng)估;大帶寬,應(yīng)根據(jù)公式(2)進(jìn)行評(píng)估;(2)進(jìn)行評(píng)估;大帶寬,應(yīng)根據(jù)公式(2)進(jìn)行評(píng)估;式中式中Bwm-I單位為MHZ單位為MHZ;電流探頭與示波器的組合帶寬,單位為MHZ;IGBT電流波形振蕩頻率,單位為MHZ。大量程也應(yīng)依據(jù)設(shè)定的測(cè)試工況進(jìn)行選定,應(yīng)滿足所有電流測(cè)試工,,單位為IGBTBwigbt-IIGBTBwigbt-I精度應(yīng)不低于2%;精度應(yīng)不低于2%;2%;帶寬應(yīng)大于或等于所采用的電壓和電流探頭的最大帶寬;器連接入測(cè)試回路后的噪聲,電流應(yīng)不高于500mA,電壓應(yīng)不高連接氣量的獲取,測(cè)量裝置探頭連接檢測(cè)點(diǎn)要求見(jiàn)表測(cè)量?jī)x器連接6.測(cè)量?jī)x器連接6.3.2表1表1測(cè)量裝置探頭連接檢測(cè)點(diǎn)要求檢測(cè)點(diǎn)符號(hào)檢測(cè)點(diǎn)符號(hào)uautudc電容與實(shí)際母線連接處的正負(fù)端子urr被測(cè)FWD器件并聯(lián)的IGBT器件兩端集電極發(fā)射極位置ug與實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)板檢測(cè)DUT驅(qū)動(dòng)電壓位置一致Iload負(fù)載電感位置Idut被測(cè)IGBT電容連接處被測(cè)FWD與電容連接處6.3.3電流電壓采樣通道時(shí)延誤差數(shù)據(jù)處理前應(yīng)對(duì)電壓與電流的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間一致性的校正以獲取準(zhǔn)確的開(kāi)關(guān)特性。要求電流電壓的信號(hào)時(shí)間誤差應(yīng)不超過(guò)士lns。3T/CPSS1004—20256.3.4開(kāi)通時(shí)刻測(cè)試工況的電壓電流對(duì)于開(kāi)通時(shí)刻的電壓電流要求如下:a)開(kāi)通時(shí)刻電壓:當(dāng)ug上升到達(dá)ov時(shí),被測(cè)功率模塊上的電壓b)開(kāi)通時(shí)刻電流:當(dāng)ug上升到達(dá)100%時(shí),被測(cè)DUT上的電流Iau6.3.5關(guān)斷時(shí)刻測(cè)試工況的電壓電流對(duì)于關(guān)斷時(shí)刻的電壓電流要求如下:a)關(guān)斷時(shí)刻電壓:當(dāng)ug下降到達(dá)設(shè)定最小負(fù)壓時(shí),被測(cè)功率模塊上的uau為關(guān)斷時(shí)刻電壓;b)關(guān)斷時(shí)刻電流:當(dāng)ug下降到達(dá)90%時(shí),被測(cè)DUT上的電流Iau為關(guān)斷時(shí)刻電流6.4溫控裝置6.4.1溫控精度2以內(nèi);6.4.2溫控裝置連接溫控裝置的連接要求如下:的溫度傳感器進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè);時(shí)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可作為功率模塊溫度參考。6.5母線電容6.5.1母線電容的選取6.4.1溫控精度2以內(nèi);6.4.2溫控裝置連接溫控裝置的連接要求如下:的溫度傳感器進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè);時(shí)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可作為功率模塊溫度參考。6.5母線電容6.5.1母線電容的選取對(duì)于動(dòng)態(tài)雙脈沖測(cè)試的母線電容的選取,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景確定兩類要求:用待定類測(cè)試:母線電容除滿足測(cè)試工況電壓外,其容值的選取應(yīng)立配備溫度控制裝置,溫控裝置應(yīng)保證:士2C以內(nèi);皮測(cè)功率模塊均勻受熱/降溫。連接連接要求如下:主安裝過(guò)程中應(yīng)保證模塊被測(cè)橋臂的均勻受熱;立避免對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行變溫以免影響測(cè)試準(zhǔn)確度;鄰安裝了NTC電阻或其他類型溫度傳感器的模塊,應(yīng)利用其內(nèi)部于溫度監(jiān)測(cè);丙外接滬產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備的模塊過(guò)涓店檢測(cè)設(shè)備可安裝在被測(cè)橋胖芯態(tài)測(cè)數(shù)據(jù)可作為功率模塊溫度參考。永沖測(cè)試的母線電容的選取,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景確定兩類要求:LI2cmin=max(3)式中cmin可用最小電容,單位為F;L對(duì)應(yīng)負(fù)載電感,單位為H;Imax對(duì)應(yīng)測(cè)試工況下的最大負(fù)載電流,單位為A;urate功率模塊耐壓,單位為v;umin對(duì)應(yīng)測(cè)試工況的最小設(shè)定電壓,單位為v.實(shí)際測(cè)試工況的器件動(dòng)態(tài)特性。4T/CPSS1004—20256.5.2母線電容的誤差母線電容值誤差應(yīng)不超過(guò)10YF。6.6負(fù)載電感6.6.1負(fù)載電感的選取負(fù)載電感的最大值:負(fù)載電感的誤差負(fù)載電感的誤差6.6.2CUUI CUUI min對(duì)應(yīng)負(fù)載電感可選的最大電感,min對(duì)應(yīng)負(fù)載電感可選的最大電感,單位為H;對(duì)應(yīng)測(cè)試工況下的電容,單位為F;對(duì)應(yīng)測(cè)試工況下的最小負(fù)載電流,單位為A;v_temp對(duì)應(yīng)低溫下的模塊耐壓,單位為V;(5):式中,單位為H;,單位為F;cbus 對(duì)應(yīng)測(cè)試工況下的最小負(fù)載電流,單位為A;Imin,單位為V;urate@low_temp,單位為V. 對(duì)應(yīng)測(cè)試工況的最小設(shè)定電壓,單位為V。umin蒸下限值受電感電流變化值的影響。在關(guān)斷過(guò)程中,受到關(guān)斷延時(shí)也上升。電感過(guò)小,會(huì)導(dǎo)致測(cè)試電流值誤差變大。電流誤差值應(yīng)不大Utmaxdoff<2%min2%min式中: 式中,單位為H;,單位為F;cbus 對(duì)應(yīng)測(cè)試工況下的最小負(fù)載電流,單位為A;Imin,單位為V;urate@low_temp,單位為V. 對(duì)應(yīng)測(cè)試工況的最小設(shè)定電壓,單位為V。umin蒸下限值受電感電流變化值的影響。在關(guān)斷過(guò)程中,受到關(guān)斷延時(shí)也上升。電感過(guò)小,會(huì)導(dǎo)致測(cè)試電流值誤差變大。電流誤差值應(yīng)不大Utmaxdoff<2%min2%min式中: 對(duì)應(yīng)測(cè)試工況下的電流允許最大誤差百分比,單位為%;對(duì)應(yīng)測(cè)試工況下的最大母線電壓,單位為V;對(duì)應(yīng)關(guān)斷的延時(shí)時(shí)間,單位為S; 對(duì)應(yīng)最小負(fù)載電感,單位為H。的誤差ΔI; 對(duì)應(yīng)測(cè)試工況下的最大母線電壓,單位為V;tdoffS;,單位為H。Lmin負(fù)載電感值誤差應(yīng)不超過(guò)0.5H6.7驅(qū)動(dòng)電阻6.7.1雙脈沖測(cè)試驅(qū)動(dòng)電阻選取對(duì)于動(dòng)態(tài)雙脈沖測(cè)試的驅(qū)動(dòng)電阻,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行兩類要求:式中:5T/CPSS1004—2025uon正驅(qū)動(dòng)電壓,單位為v;uotf負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓,單位為v;驅(qū)動(dòng)電阻最小值應(yīng)抑制門極驅(qū)動(dòng)回路雜感和功率模塊輸入電容形成的諧振,基于限制驅(qū)動(dòng)回路諧式中Lg單位為F。cies單位為H;Lg單位為F。cies用已確定類測(cè)試:在實(shí)際應(yīng)用條件已經(jīng)確定時(shí),驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)選用實(shí)莫擬器件在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中的動(dòng)態(tài)特性,同時(shí)驅(qū)動(dòng)電阻應(yīng)選用實(shí)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。,驅(qū)動(dòng)電阻的選取主意驅(qū)動(dòng)關(guān)斷電阻Rgoff的選值或采用其他保護(hù)方式,以防止電壓過(guò)芯片以模擬器件在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中的動(dòng)態(tài)特性,同時(shí)驅(qū)動(dòng)電阻應(yīng)選用實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中的電阻以貼近實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。6.7.2短路測(cè)試驅(qū)動(dòng)電阻的選取7測(cè)試要求7.1雙脈沖測(cè)試7.1.1測(cè)試拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)·結(jié)構(gòu)半橋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1。用已確定類測(cè)試:在實(shí)際應(yīng)用條件已經(jīng)確定時(shí),驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)選用實(shí)莫擬器件在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中的動(dòng)態(tài)特性,同時(shí)驅(qū)動(dòng)電阻應(yīng)選用實(shí)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。,驅(qū)動(dòng)電阻的選取主意驅(qū)動(dòng)關(guān)斷電阻Rgoff的選值或采用其他保護(hù)方式,以防止電壓過(guò)芯片以模擬器件在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中的動(dòng)態(tài)特性,同時(shí)驅(qū)動(dòng)電阻應(yīng)選用實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中的電阻以貼近實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。6.7.2短路測(cè)試驅(qū)動(dòng)電阻的選取7測(cè)試要求7.1雙脈沖測(cè)試7.1.1測(cè)試拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)·結(jié)構(gòu)半橋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1。圖中上半橋臂IGBT為被測(cè)器件,B點(diǎn))與DCIGBTIGBT為被測(cè)器件,則負(fù)載連接中性點(diǎn)與DC正端(A負(fù)端(C點(diǎn));當(dāng)下半橋臂Lo,dp為雙脈沖DC正端(A測(cè)試回路中的總雜散電感。LO,dpo,dpA+IdutuIrrudutudut+++ug+ug--oY:udcBIloadIload:"華:"華ug'ug' C圖UgU/ItuduttT/CPSS1004—2025UgU/ItuduttlautlautU/IU/Iturrturrurrrrrrrrrr圖2雙脈沖測(cè)試波形示意圖雙脈沖測(cè)試通過(guò)第一個(gè)脈沖的關(guān)斷和第一個(gè)脈沖的開(kāi)通瞬太過(guò)積圖2雙脈沖測(cè)試波形示意圖雙脈沖測(cè)試通過(guò)第一個(gè)脈沖的關(guān)斷和第一個(gè)脈沖的開(kāi)通瞬太過(guò)積生程中的時(shí)延、損耗以及電壓電流變化率等,可用于分析被測(cè)件在測(cè)試工況測(cè)試工況根據(jù)實(shí)際需求不同,表2實(shí)際應(yīng)用條件待定類測(cè)試工況居實(shí)際需求不同,測(cè)試工況要求如下:用待定類測(cè)試:測(cè)試工況測(cè)試工況根據(jù)實(shí)際需求不同,表2實(shí)際應(yīng)用條件待定類測(cè)試工況居實(shí)際需求不同,測(cè)試工況要求如下:用待定類測(cè)試:對(duì)于一般類功率模塊特性評(píng)估分析,如安全工作區(qū)度,參考附錄A。此類分析測(cè)試的工況要求見(jiàn)表2;表2實(shí)際應(yīng)用條件待定類測(cè)試工況參數(shù)/特征值/描述udc宜涵蓋被測(cè)功率模塊80%到20%的額定電壓作為母線電壓,中間擋位具體由客戶、供應(yīng)商共同定義Iload)宜涵蓋被測(cè)功率模塊80%到5%的最大額定電流,需涵蓋中間擋位的負(fù)載電流插值(Iload1,Iload2),具體工況由客戶、供應(yīng)商共同定義,宜測(cè)試點(diǎn)不少于10個(gè)Tj)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試需涵蓋模塊最高結(jié)溫(Tvj_max)和最低結(jié)溫(Tvj_min)。需涵蓋中間擋位的結(jié)溫插值(Tvj1,Tvj2),具體工況由客戶、供應(yīng)商共同定義,宜中間插值涵蓋25C,65C及125C常規(guī)測(cè)試點(diǎn)其他驅(qū)動(dòng)電路、功率回路配置參照前文對(duì)于測(cè)試的定義7T/CPSS1004—2025評(píng)估,系統(tǒng)效率分析等,參考附錄A。此類分析測(cè)試的工況要求見(jiàn)表3。表3實(shí)際應(yīng)用條件已確定類動(dòng)態(tài)測(cè)試工況參數(shù)/特征值/描述系統(tǒng)應(yīng)用最低、最高非降額母線電壓(dc_min&udc_max),需涵蓋中間擋位的電壓插值(ude_interl,udc_inter2),具體工況由客戶、供應(yīng)商共同定義,宜選取GB/T18488.22015中輸入輸出特性實(shí)驗(yàn)所選取的母線電壓。Iload)系統(tǒng)應(yīng)用最高輸出峰值電流(Iload_max)X1.414且需涵蓋中間擋位的負(fù)載電流插值(Iload_imterl,Iload_inter2),宜測(cè)試工況數(shù)量不少于10個(gè)。Rgon'off)Rgon/off)T)模塊最高結(jié)溫(Tvj_max),需涵蓋中間擋位的結(jié)溫插值(Tvj_interl,Tvj_況由客戶、供應(yīng)商共同定義,宜中間插值涵蓋255C,65℃及1255(模塊最高結(jié)溫(Tvi_max),需涵蓋中間擋位的結(jié)溫插值(vi模塊最高結(jié)溫(Tvj_max),需涵蓋中間擋位的結(jié)溫插值(Tvj_interl,Tvj_況由客戶、供應(yīng)商共同定義,宜中間插值涵蓋255C,65℃及1255(其他驅(qū)動(dòng)電路、功率回路配置參照前文對(duì)于測(cè)試的定義7.7.1.3測(cè)試工況,精度雙脈沖測(cè)試中,通過(guò)脈沖寬度來(lái)控制電流的設(shè)定,設(shè)定應(yīng)符合公式(8),通過(guò)對(duì)電源電壓設(shè)定值和第一段充電脈寬時(shí)間的控制,以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)電壓和電流的調(diào)控。target2settargettargetU,target2settargettargetU,單位為V;,單位為H;線電容,單位為F;,單位為A;,單位為V;的代頭ctarget2UUC=+target2UUC=+CtargettargettLCl廠tLCl廠UU式中式中usetLCItargetutargettpulsel,單位為V;,單位為V;,單位為,單位為H;,單位為,單位為F;,單位為,單位為A;,單位為V;,單位為V;式中:toff,mintoffLR8t<t<LRln0.98off,minofflldtratearvjS;S; IGBT IGBTS;S; 負(fù)載電感,單位為H; 負(fù)載電阻,單位為Ω; IGBT最小開(kāi)通時(shí)間,單位為S;S; 對(duì)應(yīng)第二段充電脈寬時(shí)間,單位為S;開(kāi)關(guān)時(shí)間計(jì)算起點(diǎn)計(jì)算終點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)間計(jì)算起點(diǎn)計(jì)算終點(diǎn)開(kāi)通時(shí)間tonug開(kāi)通時(shí)間tonug上升到10%的時(shí)刻上升到%的時(shí)關(guān)斷時(shí)間totfug關(guān)斷時(shí)間totfug下降到90%的時(shí)刻下降到上升時(shí)間上升到%的時(shí)上升時(shí)間上升到%的時(shí)trisetrise下降時(shí)間tfall下降到下降時(shí)間tfall下降到ug上升到10%的時(shí)刻上升到ug上升到10%的時(shí)刻上升到關(guān)斷延時(shí)taoffug關(guān)斷延時(shí)taoffug下降到90%的時(shí)刻下降到%的時(shí)量:量:開(kāi)通能量、關(guān)斷能量、反向恢復(fù)能量。能量的計(jì)算公式如下式下表5:E=UE=UXIdtIGBT電壓,單位為V;IGBT電壓,單位為V;IGBT電流,單位為A;FWD反向恢復(fù)電壓,FWD反向恢復(fù)電壓,單位為V;T/CPSS1004—2025c)電壓電流最大值:Dur上的電流最大值、反向恢復(fù)電流最大值、DUT上電壓的最大值、反向恢復(fù)電壓的最大值;開(kāi)關(guān)波形變化率計(jì)算起點(diǎn)計(jì)算終點(diǎn)開(kāi)通電壓變化率udut下降到90%的時(shí)刻udut下降到10%的時(shí)刻開(kāi)通電流變化率Idut上升到10%的時(shí)刻Idut上升到90%的時(shí)刻關(guān)斷電壓變化率udut上升到10%的時(shí)刻udut上升到90%的時(shí)刻關(guān)斷電流變化率Idut下降到90%的時(shí)刻Idut下降到10%的時(shí)刻 90%UU 90%UUU ggg90%ug 10%10%uugtU/U/I dutU/U/I dutldaut90%idut90%idut%ldadut90%idut90%idut90%ldaut2%ldaut10%ldaut10%ldaut2%iudut utt 2%ldaut10%ldaut10%ldaut2%iudut utttdon4tristdofftfall心tdontdon4tristdofftfall心tdontriseutdofftfall4——toff4——tEoffttofftononttofftonontEontEontEoff4—tEontEontEoff4—圖3圖3IGBT開(kāi)通關(guān)斷過(guò)程波形圖3IGBT開(kāi)通關(guān)斷過(guò)程波形U/IrrtErrs—trrrise— urrrrmax2%Irrmax100%Irrmax圖4T/CPSS1004—20257.2短路測(cè)試要求7.2.1一類短路一類短路測(cè)試方法見(jiàn)圖5,由于短路回路中的寄生電感Losce,在電流急劇上升期間IGBT電壓的降低可以用公式(11)表示。一類短路波形見(jiàn)圖6。式中udut被測(cè)IGBT電壓,單位為V;Ls,SC回路寄生電感,單位為H;didut/dt被測(cè)IGBT電流變化率,單位為A/s;單位為V.udc單位為V.udcUUO,SCO,SCUUO,SCO,SC+U++UU ggudcldautcbuscbus+UU ggudcldautcbuscbusIdut+Idut+ta)ta)一類短路電路圖b)一類短路波形時(shí)J圖5功率半導(dǎo)體模塊一類短路原理圖 g g一類短路電路圖一類短路電路圖IdutUUIIdutUUIdut,peakdutt,peakudutdut,peakdutt,peakudutUgUgAudutpeak10%Isc%Isc10%Isc%Iscttsct降期間IGBT電壓的過(guò)沖出現(xiàn)。T/CPSS1004—2025式中:uce,peak被測(cè)IGBT上的過(guò)沖電壓,單位為v;udut被測(cè)IGBT電壓,單位為V;Ls,SC回路寄生電感,單位為H;didut/dt被測(cè)IGBT電流變化率,單位為A/s;udc母線電壓,單位為v.7.2.2二類短路對(duì)于二類短路,被測(cè)IGBT承載負(fù)載電流Iload,如圖7所示。被測(cè)IGBT處于正常導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),IGBT上ce,sat。當(dāng)導(dǎo)通被測(cè)BTce,sat。當(dāng)導(dǎo)通被測(cè)BTLs,SC的影響見(jiàn)公式'o,sc的影響見(jiàn)公式(13),Ls,SC的影響見(jiàn)公式'o,sc的影響見(jiàn)公式(13),進(jìn)入關(guān)斷階段,快速下降的電流Idauut同樣由-充急劇下降期間IGBT電壓的過(guò)沖udut,peak2出現(xiàn)。dut,peak2出現(xiàn)。dut,peak2出現(xiàn)。didutdidutdidutdtdtdt式中單位為H;Ls,SC單位為H;Ls,SC回路寄生電感,單位為H;單位為IGBT電流變化率,被測(cè)didut單位為IGBT電流變化率,被測(cè)didut/dtA/s;,,單位為V.udcUldautU△t++UIdutgudccbload△+UtgudcUldautU△t++UIdutgudccbload△+Utg化率,單位為A/s;化率,單位為A/s;母線電壓,單位為V.O,SC+uugIloadUIduta)二類短路電路圖T/CPSS1004—2025U/IIdutt,peakU/IIdutt,peakudutUudut,peak1udut,peakudcug,peak%udc%Isc20udut,peak1udut,peakudcug,peak%udc%Isc20ttsct7.2.7.2.3三類短路式電路要求見(jiàn)圖9,電流h式電路要求見(jiàn)圖9,電流hlooaadd將會(huì)突然以高di/dt從被測(cè)橋臂二極管向換流。及管處于導(dǎo)通模式,及管處于導(dǎo)通模式,在短路開(kāi)始時(shí),通過(guò)被測(cè)橋臂IGBT的電流為'上升到正值,由于已經(jīng)施加的高柵極電壓ug,被測(cè)IGBT會(huì)存在被rr為一個(gè)雙極型二極管,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正向恢復(fù)過(guò)沖電壓。為一個(gè)雙極型二極管,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正向恢復(fù)過(guò)沖電壓。以將被測(cè)UUUUlllloadoadoadoadt+t++ugIdutldautUg+ugIdutldautUgudcCbusbusudcCbusbusIdultIdult小△-------------------------…小△-------------------------…tgggg三類短路波形所三類短路電路圖三類短路波形所三類短路電路圖三類短路電路圖圖9圖9功率半導(dǎo)體模塊三類短路原理圖U/IIdutudutU/IIdutudutlautpeaklautpeakgUgudut,peak2udut,peak2udut,peak1udcug,peak10%Isc20%10%IscttsctT/CPSS1004—20257.2.4測(cè)試工況表7短路評(píng)估工況參數(shù)/特征值/描述系統(tǒng)應(yīng)用最低、最高非降額母線電壓(dc_min&udc_max),需涵蓋中間擋位的電壓插值(de_interl,udc_inter2),具體工況由客戶、供應(yīng)商共同定義,宜選取GB/T18488.22015中輸入輸出特性實(shí)驗(yàn)所選取的母線電壓短路時(shí)間受到被測(cè)功率模塊自身性能以及具體應(yīng)用條件和驅(qū)動(dòng)保護(hù)能力共同影響,具體工況由客戶、供應(yīng)商共同定義,對(duì)于破壞性短路實(shí)驗(yàn),一般IGBT的短路時(shí)間在10US左右vjvj65C及125他他商共同定義驅(qū)動(dòng)電路、功率回路配置參照前文對(duì)于測(cè)試的定義,具體工況由客戶、供應(yīng)商共同定義7.7.2.5短路測(cè)試特性計(jì)算,特性計(jì)算包和狀態(tài)下電壓穩(wěn)定時(shí)段對(duì)應(yīng)負(fù)載電流的線性外延值。短路時(shí)間的表8短路時(shí)間計(jì)算邊界表8表8短路類型計(jì)算起點(diǎn)短路類型計(jì)算起點(diǎn)計(jì)算終點(diǎn)tsclldautr上升到10%IsScC時(shí)刻ldauut下降到10%IsScC時(shí)刻tsc2uau上升到20%udc時(shí)刻Idaut下降到10%IsScC時(shí)刻tsc3udut上升到20%udc時(shí)刻短路類型計(jì)算起點(diǎn)短路類型計(jì)算起點(diǎn)tsc1Idtsc1Idut上升到IdutIdut下降到10%Isc時(shí)刻udut上升到tsc3udut上升到tsc3T/CPSS1004—2025附錄A(資料性)A.1模塊類評(píng)估A.1.1安全工作區(qū)A.1.1.1正向偏置安全工作區(qū)(FBSOA)圖A.圖A.1功率半導(dǎo)體模塊FBSOA范圍劃分圖如圖A.1所示,對(duì)于功率半導(dǎo)體模塊FBSOA范圍主要受四個(gè)因素制約,分別為:來(lái)限定該段區(qū)間,該部分參數(shù)一般通過(guò)靜態(tài)特性測(cè)試獲得;b)芯片最大脈沖電流限制:來(lái)限定該段區(qū)間,該部分參數(shù)一般通過(guò)靜態(tài)特性測(cè)試獲得;b)芯片最大脈沖電流限制:根據(jù)功率模塊的最大可重復(fù)電流值來(lái)給出該段區(qū)間的限定;區(qū)域的限定;d)模塊耐壓限制:該端區(qū)域通過(guò)功率模塊的擊穿電壓來(lái)限定的,應(yīng)注意的是,功率模壓一般是和結(jié)溫正相關(guān)的,結(jié)溫越低,擊穿電壓也越低。圖A.1功率半導(dǎo)體模塊FBSOA范圍劃分圖示,對(duì)于功率半導(dǎo)體模塊FBSOA范圍主要受四個(gè)因素制約,分別出特性限制:根據(jù)模塊飽和導(dǎo)通狀態(tài)下最大工作電流和相應(yīng)的導(dǎo)亥段區(qū)間,該部分參數(shù)一般通過(guò)靜態(tài)特性測(cè)試獲得;大脈沖電流限制:根據(jù)功率模塊的最大可重復(fù)電流值來(lái)給出該段區(qū)高工作結(jié)溫限制:根據(jù)功率模塊的導(dǎo)通關(guān)斷靜態(tài)特性結(jié)合功率模玉限制:該端區(qū)域通過(guò)功率模塊的擊穿電壓來(lái)限定的,應(yīng)注意的是是和結(jié)溫正相關(guān)的,結(jié)溫越低,擊穿電壓也越低。A.1.1.2反向偏置安全工作區(qū)(RBSOA)圖A.2中可以看出,定義了模塊和芯片兩條SOA曲線(ModulesoA,chipsoA),這是因?yàn)楣κ菙?shù)據(jù)手冊(cè)中該圖是在規(guī)定門極電阻的條件下測(cè)得,在應(yīng)用過(guò)程中,門極電阻如果不同于規(guī)格書(shū)推薦值,應(yīng)通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果重新進(jìn)行該反向偏置安全工作區(qū)的繪制工作。T/CPSS1004—2025圖A.2功率半導(dǎo)體模塊RBSOA范圍劃分圖A.1.圖A.2功率半導(dǎo)體模塊RBSOA范圍劃分圖在橋式電路中,含有兩個(gè)串聯(lián)互補(bǔ)導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)器件,開(kāi)關(guān)管在高速開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)存在串?dāng)_問(wèn)題。通過(guò)功率模塊的動(dòng)態(tài)特性檢測(cè)可以進(jìn)行串?dāng)_問(wèn)題的分析,以保障器件在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)出現(xiàn)由于串?dāng)_問(wèn)題帶來(lái)的故障和隱患。A.1.2.1開(kāi)通過(guò)程串?dāng)_分析極管的導(dǎo)通壓降上升至母線電壓。在此過(guò)程中,變化的電壓將通過(guò)該對(duì)管的寄生電容產(chǎn)生位移電流,且該位移電流會(huì)通過(guò)柵極寄生電感進(jìn)一步影響該管的柵極驅(qū)動(dòng)電壓。此時(shí),該柵極電壓將會(huì)被抬升,出現(xiàn)一個(gè)向上的尖峰,如圖A.3所示。圖A.3開(kāi)通過(guò)程串?dāng)_分析T/CPSS1004—2025對(duì)于sicMOSFET器件一般閾值電壓僅為IGBT器件的一半,且隨著溫度的升高進(jìn)一步降低。由于sicMOSFET開(kāi)關(guān)速度快,工作電壓高,閾值電壓低等特性,其誤導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)相較于IGBT更高,在動(dòng)態(tài)特性分析時(shí)應(yīng)著重考慮。A.1.2.2關(guān)斷過(guò)程串?dāng)_分析與開(kāi)通過(guò)程串?dāng)_原理相同,關(guān)斷過(guò)程產(chǎn)生的位移電流方向相反,最后會(huì)導(dǎo)致柵極電壓將會(huì)被下拉,出現(xiàn)一個(gè)向下的尖峰,如圖A.4所示。圖A.圖A.4關(guān)斷過(guò)程串?dāng)_分析圖A.4關(guān)斷過(guò)程串?dāng)_分析sicMOSFET器件而言,其柵極負(fù)壓耐壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于IGBT器件在實(shí)際使用過(guò)程中,對(duì)于sicMOSFET器件關(guān)斷時(shí)刻的串?dāng)_應(yīng)供對(duì)于現(xiàn)階段的sicMOSFET器件而言,其柵極負(fù)壓耐壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于IGBT器件,sicMOSFET器件而言,其柵極負(fù)壓耐壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于IGBT器件在實(shí)際使用過(guò)程中,對(duì)于sicMOSFET器件關(guān)斷時(shí)刻的串?dāng)_應(yīng)供A.1.3模塊軟度(softness)牛的FWD牛的FWD反向恢復(fù)過(guò)程,除了反向恢復(fù)損耗以外,還有其他考察度,即反向恢復(fù)電流衰減的平滑程度,就是至關(guān)重要的部分,要求年FWD上產(chǎn)生電壓尖峰。速跌落,以避免在年FWD上產(chǎn)生電壓尖峰。圖A.5模塊軟度對(duì)比分析T/CPSS1004—2025如圖A.5,五個(gè)不同廠家同功率等級(jí)的功率模塊產(chǎn)品在低溫情況下的FWD軟度對(duì)比情況。為了對(duì)比的公平性,試驗(yàn)的工況和電流關(guān)斷速度均保持一致,可以看到由于各廠家FWD的軟度情況和模塊寄生參數(shù)以及芯片制造工藝的差異,其反向恢復(fù)過(guò)程中的電壓過(guò)沖和振蕩情況差異十分明顯,這類重視。此項(xiàng)評(píng)判依據(jù),由客戶、供應(yīng)商共同定義,結(jié)合系統(tǒng)需求進(jìn)行判比。A.2驅(qū)動(dòng)類評(píng)估A.2.1門極驅(qū)動(dòng)電阻由于換流回路雜散電感的存在,IGBT/sicMOSFET功率半導(dǎo)體器件在關(guān)斷瞬態(tài)由于門極驅(qū)動(dòng)電阻選取不當(dāng)可能產(chǎn)生集電極發(fā)射極(UCC)/漏極源極(uas)的電壓過(guò)沖,該電壓過(guò)沖接近芯片的阻斷電壓,進(jìn)而超出模塊的,響鈴以及電壓過(guò)沖需著重關(guān)注,并結(jié)合客戶合后續(xù)系統(tǒng)類評(píng)估需求進(jìn)行相應(yīng)評(píng)估。,響鈴以及電壓過(guò)沖需著重關(guān)注,并結(jié)合客戶A.A.3系統(tǒng)應(yīng)用類評(píng)估A.3.1電流輸出能力評(píng)估能