Двухимпульсное тестирование силового модуля SiC/GaN для инверторов EV

Почему тестирование силовых модулей SiC/GaN становится растущим приоритетом

Полупроводники с широкой запрещенной зоной превратились из премиального варианта в основной выбор в тяговых инверторах для электромобилей.. Инверторы из карбида кремния выдерживали менее 8% мирового производства электромобилей в 2021; к 2026, эта доля выросла примерно до 24%, отраслевые аналитики прогнозируют, что до конца десятилетия он может достичь большей части производства электромобилей.. Нитрид галлия следует аналогичной траектории в приложениях с низким энергопотреблением., с новой архитектурой устройств, сочетающей GaN с традиционными кремниевыми конструкциями для повышения эффективности в инверторных приложениях мощностью более 100 кВт.. По мере масштабирования внедрения, так же как и необходимость проверки: производители создают вертикально интегрированное производство подложек SiC, чтобы поддержать переход, и двойной импульсный тест — стандартный метод определения характеристик коммутационного поведения широкозонного устройства — стала рутинной частью как квалификации устройств, так и проверки на уровне инвертора, а не специалиста по R.&Процедура только D. Этот сдвиг имеет значение для тех, кому нужна эта возможность.: это уже не просто поставщики полупроводников и горстка крупных OEM-лабораторий силовой электроники., но и уровень 1 Поставщики инверторов и производители электромобилей привносят больше собственных разработок и проверок инверторов, поскольку SiC становится основным решением в перечне материалов, а не специализированным обновлением.

Чем тестирование силовых модулей SiC/GaN отличается от тестирования инверторов на системном уровне

• Уровень устройства, не системный уровень: это тестирование характеризует коммутационное поведение отдельного силового полупроводника в отдельности., отличается от испытаний инвертора с полной тягой, при которых проверяется, что собранный инвертор приводит в движение двигатель под нагрузкой.
• События переключения в наносекундном масштабе: широкозонные устройства переключаются на порядок быстрее, чем кремниевые IGBT, поэтому испытательная установка нуждается в полосе измерения и достаточно быстром отклике пробника, чтобы разрешить коммутационные переходы, измеряемые десятками наносекунд..
• Результаты, чувствительные к паразитам: на этих скоростях переключения, паразитные схемы (паразитная индуктивность, размещение зонда, Разводка печатной платы) существенно повлиять на результаты измерений, поэтому разработка тестового приспособления сама по себе является важной частью получения достоверных данных..
• Обратное восстановление и поведение внутреннего диода: характеристика восстановления внутреннего диода устройства во время коммутации имеет решающее значение для прогнозирования реальных потерь при переключении., и существенно различается между физикой устройств SiC и GaN..

Основные тестовые задания

1. Характеристика двойного импульсного переключения

Стандартный метод испытаний для измерения характеристик переключения при включении и выключении в условиях контролируемого тока и напряжения., использование двух последовательных импульсов затвора для установления известного испытательного тока перед фиксацией события переключения.

Ключевые показатели: потеря энергии при включении/выключении (Эон/Эофф), перенапряжение, текущее превышение, время переключения (подъем/падение).

2. Характеристика обратного восстановления

Измеряет поведение обратного восстановления основного диода во время коммутации., Ключевой фактор потерь при переключении и генерации электромагнитных помех.

Ключевые показатели: возвратный сбор за возмещение (Крр), обратное время восстановления, пиковый ток обратного восстановления.

3. Статическая характеристика включенного состояния

Проверяет сопротивление устройства во включенном состоянии и падение напряжения в его номинальном токе и диапазоне температур..

Ключевые показатели: сопротивление (РДС(на)) против. температура, падение напряжения насыщения, потери проводимости при номинальном токе.

4. Привод ворот и поведение порога

Характеризует заряд ворот, пороговое напряжение, и требования к приводу затвора для проверки совместимости с предполагаемой конструкцией схемы драйвера..

Ключевые показатели: плата за ворота (Кг), пороговое напряжение, Требуемый ток управления затвором на каждой частоте переключения.

5. Термическое сопротивление и долговечность при циклическом включении

Измеряет термический импеданс между переходом и корпусом и проводит циклические испытания при включении питания для проверки долговечности модуля при повторяющихся термических нагрузках в результате переключения..

Ключевые показатели: тепловой импеданс (соединение с корпусом), циклов до отказа при определенных колебаниях температуры, Тенденция к деградации сопротивления включению при езде на велосипеде.

6. Потери на высокочастотном переключении в рабочем диапазоне

Расширяет характеристики двойного импульса по всему напряжению., текущий, и температурный диапазон, который устройство будет видеть при фактической работе инвертора, построение полной карты потерь переключения для моделирования эффективности на уровне системы.

Ключевые показатели: Карта потерь переключения по сетке напряжения/тока/температуры, точность прогнозирования эффективности при подаче в модели системного уровня.

Что это означает для выбора испытательного стенда

Для тестирования силовых модулей SiC/GaN требуется специальная двухимпульсная испытательная установка с широкополосными датчиками напряжения и тока., испытательные приспособления с низкой индуктивностью, и система сбора данных, способная разрешать события переключения в наносекундном масштабе. — способность, отличная от, и дополняет, испытательный стенд тягового инвертора системного уровня. По мере того, как широкополосное внедрение приводит к увеличению доли производства электромобилей., поставщики и компании первого уровня, внедряющие устройства SiC или GaN в свои собственные конструкции инверторов, все чаще нуждаются в такой характеристике на уровне устройства собственными силами, а не полностью полагаются на таблицы данных поставщиков полупроводников.. Поскольку паразитные характеристики приспособления напрямую влияют на результаты измерений, также стоит проверить саму тестовую установку на известном эталонном устройстве, прежде чем доверять сравнительным данным от разных поставщиков SiC или GaN.. Если вы создаете возможности определения характеристик силового модуля вместе с программами тестирования инверторов и двигателей, поговорите с нашей командой инженеров о двухимпульсных испытательных установках для проверки широкозонных устройств.