你一定要喊吗?

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罗姆SiC MOSFET评估板P02SCT3040KR-EVK-001 双脉冲实验

本帖最后由 你一定要喊吗? 于 2021-9-29 13:53 编辑

比较幸运,抽到了这块P02SCT3040KR-EVK-001评估板,感谢ROHM和面包板社区。
板子做的非常厚实,也很漂亮精致,板子的各部分简单介绍和功能区划分说明书中写的很清楚,而且也有小伙伴介绍过了,此处不再赘述。
但有一点小小的建议,难免有小伙伴拿到评估板是想做功率实验的,所以评估版上是否可以设置小型散热器的layout呢,感觉还是有必要的。
1450071796.jpg
                              
随板子来的还有两种封装的4块片子,都是1200V、55A的管子。
其中一种是传统的源、栅、漏三级引脚
959995669.jpg
另外一种是四引脚结构,由于SiC器件一般工作在较高的开关频率下,多出来的引脚是为了绕过源极阻抗,直接实现Vgs以驱动片子,从而实现更快的动态响应,可有效降低管子的开关损耗,这种结构也可称为开尔文连接。
1466932920.jpg
申请板子最主要的目的是想看一下ROHM的这款SiC Mosfet的性能如何,以为我们的SiC光伏逆变器做选型的预测试。
双脉冲实验的原理网络资料非常多,在此不再赘述。
本次测试最主要的目的是在于:1.考察器件的动态特性;2.ROHM的这块评估版可以很方便的调整驱动参数等,以最终为驱动电路设计做参考;3.根据实验结果来设计滤波(吸收电路)。
由于时间有限,先将测试结果和波形放上来进行简单分析,驱动电路目前使用的是评估板说明书里的建议参数,滤波电路后边抽时间的话会再做一个分析。
本次测试的实验电路非常简单,如下图所示(临时用Visio画的,不够美观,抱歉),
图中PV是使用的光伏模拟器模拟的直流输出。
q.jpg
实验台如下图所示
w.png
较大的板子是自行开发的控制板,在此用作发波,故作了打马处理。
双脉冲实验中,上下两个管子中,给上管持续加反压,保持管子关断,只有体二极管工作,下官驱动信号给定两个脉冲从而根据得到的波形测试下管的开关特性,而上官两端并联的电感是给电流提供续流通路的。
根据管子的开关情况,可以分析出整个测试周期下管两端电压、电流的波形,理论如下图所示:
qwe.png
上图可以看出,标黄部分为下管管段后,负母线上的电流,本来电路断路,电流应该降为0,但是由于二极管续流流经电感,我们知道,电感上的电流不会发生突变,所以成这样缓慢下降的趋势,缓慢下降是因为电感及电路本身存在阻抗,会慢慢耗能。
qwer.png
而当下管再次开通的时候,二极管进入反向恢复区间,所以会有一个电流会穿过管子。
qwert.png
管子再次关断的时候,由于器件中杂散电感的存在,会导致关断的瞬间会有一个电压脉冲尖峰存在。
以上就是Mosfet最为关注的几个动态特性,有了理论分析,我们进入实际试验阶段,看看ROHM公司的Mosfet动态性能如何。
实验中,负载:0.89mH,5欧姆;脉宽长度:5us,10us
做了6组实验,直流侧电压分别为100V、200V、300V、400V、500V、600V
结果如下:
as.png
直流侧电压:
100V
asd.png
直流侧电压:200V
asdf.png
直流侧电压:
300V
asdfg.png
直流侧电压:
400V
asdfgh.png
直流侧电压:
500V
asdfghj.png
直流侧电压:600V
由以上实验结果中,黄色是Vge信号,紫色为Vce电压,蓝色为电路中电流,绿色为电压源的电压。
通过波形对比,我们可以得到几个结论:
1.    ROHM的Mosfet开通管段特性优化比较明显,尤其是第二个脉冲过去,封脉冲,管子关断的那一刻,并没有尖锐的电压冲击出现,这是个很好的现象,说明该管整体的杂散电感控制的很好,该脉冲的减小或者消失直接的有点就是经过傅里叶分解后各次分量的频率不会特别高,对控制电路的共模干扰应该不会太大,这样后续的功率电路中的EMI的设计极为有利,而且对电路的绝缘冲击也不会太大,开关损耗也会很小,这一点非常好。
2.    关断过程中管Vce存在一定波动,不过不一定是管子的问题,猜测这个现象可能是由于我们目前使用的电源特性偏软,关断过程中功率器件的动态特性影响了电压源,引起了电源震荡,也可以观察到,电源电压越高,该震荡越大,而且Vce于Vdc的震动是同步的,可能使用更加稳定的电源这个问题会得到缓解。
3.    观察电流波形,未观察到明显的二极管反向恢复区间电流,这个需要进一步分析,是由于二极管的特性做的很好,所以恢复过程非常块,还是因为测试方案的问题。
4.    管子续流阶段与理论分析不一致,分析电路,可能是由于我们的电感选取的较大,所以电流再电路中的续流减弱的过程较长,后面如果有时间的话,可以选取多组对照组实验来观察结果,也可以得到更加匹配的驱动电路参数。
由于时间有限,也只做了这一组实验并进行了简单分析,也是抛砖引玉,毕竟笔者水平极为有限,测试过程中也有很多原理理解不够深刻,有什么问题请大家批评指正。后续有空还会继续进行一些测试,以最大限度的发挥出这样的好产品的功效来。

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电子阔少

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