1200V CoolSiC™ MOSFET评估平台：深入解析与使用指南

在电力电子领域，准确评估MOSFET、IGBT及其驱动的开关特性至关重要。英飞凌的1200V CoolSiC™ MOSFET评估平台（EVAL-PS-DB-MAIN）为我们提供了一个强大的工具，可用于提取TO247 3引脚和4引脚封装分立器件的开关损耗。今天，就让我们一起深入了解这个评估平台。

文件下载：Infineon Technologies REF-1EDC20I12MHDPV2米勒钳位功能板.pdf

一、重要提示与安全注意

重要提示

评估板和参考板仅用于演示和评估目的，并非商业化产品。它们未针对安全要求、全工作温度范围或寿命进行全面测试，也不遵循常规产品的退货分析、工艺变更通知和产品停产程序。此外，这些板子可能不符合CE或类似标准，用户需确保其操作符合所在国家的相关要求和标准。

安全注意事项

该评估平台存在多种潜在危险，使用时务必严格遵循安全规则：

1. 由于直流母线电压高达800V，使用示波器测量电压波形时，必须采用高压差分探头，否则可能导致人身伤亡。
2. 评估板上的直流母线电容在主电源断开后需要时间放电，显示屏LED变暗并不意味着电容已放电至安全电压水平。
3. 测试过程中，评估板的散热片和器件表面可能会发热，操作时需采取必要的防护措施，以免烫伤。
4. 只有熟悉电力电子和相关机械的人员才能对系统进行规划、安装、调试和维护，否则可能导致人身伤害和设备损坏。
5. 评估板包含对静电放电敏感的部件和组件，在安装、测试、维护或修理时，需采取静电控制措施，若不熟悉相关程序，应参考适用的ESD保护手册和指南。
6. 安装前需移除评估板或参考板附带的包装材料，否则可能导致过热或异常运行。

二、评估平台概览

平台改进

此评估平台是现有双脉冲平台的改进版本，主要改进包括：

1. 采用通孔插座而非焊点来安装被测器件（DUT），便于重复测量时更换DUT，同时英飞凌建议尽量缩短引脚以降低引线电感。
2. 并联设置表面贴装分流电阻和同轴分流器，用户可自由选择其中一种进行电流测量。
3. 优化了驱动器负电源电压的调节。
4. 添加了额外的连接器X101，作为驱动器与微控制器的接口。
5. 配备固定电压探头支架，用于测量低侧开关的VGS和VDS。
6. 增加了测试点。 另外，为研究温度对开关特性的影响，可在板上安装带加热元件的散热片。

交付内容

供应范围包括装在盒子里的EVAL-SiC-DP-V2主板，以及两块驱动卡REF-1EDC20I12MHDPV2和REF-1EDC60H12AHDPV2。具体产品信息如下表：	产品描述名称	评估平台V2	CoolSiC™ MOSFET 1200V米勒钳位功能板	CoolSiC™ MOSFET 1200V双极性电源功能板
销售产品名称	EVAL-PS-DB-MAIN	REF-1EDC20I12MHDPV2	REF-1EDC60H12AHDPV2
OPN	EVALPSDPMAINTOBO1	REF1EDC20I12MHDPV2TOBO1	REF1EDC60H12AHDPV2TOBO1
SP编号	SP005572487	SP005613663	SP005613665
内容	主板（CoolSiC™ MOSFET 1200V评估板） - 1块 子板（米勒钳位和双极性电源板） - 各1块（共2块）	子板（米勒钳位功能板） - 1块	子板（双极性电源功能板） - 1块

平台框图

主板的核心是由S1和S2组成的半桥，S1也可用二极管替代。需要注意的是，电感L1不在板上，也不包含在交付内容中。

主要特性

1. 可进行开关损耗计算。
2. 方便更换DUT和子板。
3. 配备固定探头支架，用于测量低侧、栅源和漏源电压。
4. 直流母线经过高达800V的测试。

主板参数与技术数据

参数	条件	值	单位
高压输入	/	800	V
辅助电源电压	/	12	V
最大脉冲电流	/	130	A
机械尺寸	长度	180	mm
/	宽度	100	mm

三、系统与功能描述

调试步骤

将直流电源连接到+VDC和GND - Sec，根据测试需求将电感插入中点并连接到+VDC或GND - Sec。

功能模块描述

1. 辅助电源：+12V连接器平均消耗100mA电流，通过设置X120上的跳线来连接驱动器，有两种供电方式可供选择。
2. 驱动电压设置：通过X106和X108设置子板上的驱动电压，范围为+20V至 - 5V，可通过蓝色电位器R102、105、107和108调节+ADJ和 - ADJ。
3. PWM输入：PWM信号可来自同轴连接器X103、104，也可通过X101来自微控制器。

3引脚器件测量

对于3引脚器件，需通过电源连接器上的焊桥将源极和检测引脚短接。

四、系统设计与性能

系统设计

完整的设计包可在英飞凌主页的下载部分获取，但需要登录才能下载。同时文档提供了电源电路和主板辅助电源的原理图。

系统性能

在使用双脉冲原理进行测试时，常遇到如何选择合适电感值的问题，可参考相关文档。在给评估板供电前，需计算分流器值是否能满足DUT的电流需求。

测试点与启动程序

1. 测试点：要为测试点选择合适的电压探头等级，并尽量减小接地环路。
2. 启动程序：
   • 安装驱动卡并设置跳线以获得所需的电源电压。
   • 将DUT插入连接器Q150、151。
   • 连接电源（VDC高达800V）、辅助电源12V和函数发生器（用于双脉冲），建议设置电流限制以确保安全。
   • 连接负载电感。
   • 插入所需的探头（电压、电流）。
   • 开启程序：先施加12V和双脉冲，再逐渐施加高压直至达到所需水平，最后进行测量。
   • 关闭程序：先关闭高压电源，再关闭辅助电源和函数发生器。

五、参考资料与附录

缩写与定义

缩写	含义
DUT	被测器件
PWM	脉冲宽度调制
UL	保险商实验室

参考文献

提供了相关文档和资料的引用，如英飞凌的评估平台文档、用户指南以及关于双脉冲测试的文章。

附加信息

隔离栅极驱动器子卡EVAL - 1ED020I12F2 - DB可与该主板配合使用，且可单独订购。

总之，英飞凌的1200V CoolSiC™ MOSFET评估平台为电力电子工程师提供了一个全面且实用的工具，能够帮助我们更好地了解和评估MOSFET和IGBT的开关特性。但在使用过程中，一定要严格遵循安全注意事项，确保测试的准确性和安全性。大家在使用这个评估平台时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。