[發(fā)明專利]一種降壓轉(zhuǎn)換器電路IGBT開關(guān)在工頻下的老化方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011204152.5
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112557860A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐攀騰;朱博;宋述波;周登波;李建勛;谷裕;樊友平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R29/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;黃培智

本發(fā)明公開了一種降壓轉(zhuǎn)換器電路IGBT開關(guān)在工頻下的老化方法，通過增加負(fù)載的集電極——發(fā)射極電流，對斬波單元中使用的IGBT進(jìn)行老化，這一重要值的I_CE電流導(dǎo)致結(jié)溫度的增加，達(dá)到200℃，超過最大結(jié)溫值。本發(fā)明填補(bǔ)了IGBT器件在老化EMI試驗方面的空白，與其他種類的電力電子器件針對電磁輻射獲取的老化方法相比較，電路簡單，無需進(jìn)行冗長的功率加速循環(huán)，經(jīng)濟(jì)且快捷，能有效地提高效率，節(jié)約人力及時間成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)器件測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降壓轉(zhuǎn)換器電路IGBT開關(guān)在工頻下的老化方法。

背景技術(shù)

靜態(tài)變換器電路中使用的有源元件(MOSFET、IGBT、JFET…)在工作中存在許多較為嚴(yán)苛的應(yīng)力環(huán)境，如：高電壓、高電流、高速開關(guān)頻率和高結(jié)溫等。這些情況的頻繁發(fā)生將會導(dǎo)致部件級別的損壞操作，甚至進(jìn)一步導(dǎo)致故障的產(chǎn)生。其中，這些典型退化問題將導(dǎo)致傳導(dǎo)和輻射電磁干擾(EMI)演變，進(jìn)一步加劇器件的老化，嚴(yán)重縮短其壽命。

目前，針對功率MOSFET器件以及高頻JFET等器件的老化EMI試驗已被提出，而針對IGBT的相關(guān)老化EMI試驗尚未被提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種新的應(yīng)用于buck變換器電路(斬波器串聯(lián)型)中的IGBT開關(guān)的老化方法，該方法能十分便捷快速的對老化過程中的電磁輻射情況進(jìn)行討論和追蹤，填補(bǔ)了IGBT器件方面這一方面的空白，與其他種類的電力電子器件針對電磁輻射獲取的老化方法相比較，該方法電路簡單，無需進(jìn)行冗長的功率加速循環(huán)，經(jīng)濟(jì)且快捷，能有效地提高效率，節(jié)約人力及時間成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種降壓轉(zhuǎn)換器電路IGBT開關(guān)在工頻下的老化方法，通過增加負(fù)載的集電極——發(fā)射極電流，對斬波單元中使用的IGBT進(jìn)行老化，這一重要值的I_CE電流導(dǎo)致結(jié)溫度的增加，達(dá)到200℃，超過最大結(jié)溫值。

進(jìn)一步地，對IGBT進(jìn)行限制，電流值≥4.5A，開關(guān)頻率≥50kHz，確保其在高結(jié)溫下工作。

進(jìn)一步地，通過集電極將大電流值與大量動能引導(dǎo)到發(fā)射極。

進(jìn)一步地，IGBT的N+區(qū)受電離作用的影響，發(fā)生熱載流子注入現(xiàn)象，稱為漂移區(qū)。

進(jìn)一步地，將IGBT安裝在工頻電路中，以50kHz的頻率，用4.5A的電流切換30V的電壓，達(dá)到老化結(jié)溫為200℃。

進(jìn)一步地，為了測量傳導(dǎo)電磁干擾，插入了允許在公共和差分兩種模式下進(jìn)行測量的LISN濾波器(線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò))。

進(jìn)一步地，為了在減少提取工作量的同時保證精度水平，在可接受的精度水平提取干擾，當(dāng)功率電流小于50A時，傳導(dǎo)干擾的測量范圍為10kHz-50MHz。

進(jìn)一步地，在采集到傳導(dǎo)干擾波形后，采用一個簡單的快速傅里葉變換計算來推導(dǎo)波形譜。

進(jìn)一步地，通過觀察IGBT老化前后這些擾動在開啟和關(guān)閉時峰間振幅的變化，能有效獲得器件老化效果與開關(guān)的關(guān)合之間的相關(guān)性。

進(jìn)一步地，通過觀測IGBT老化前后傳導(dǎo)電磁干擾的演變，獲得老化試驗過程中電磁干擾的傳播和演變情況。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明填補(bǔ)了IGBT器件在老化EMI試驗方面的空白，與其他種類的電力電子器件針對電磁輻射獲取的老化方法相比較，電路簡單，無需進(jìn)行冗長的功率加速循環(huán)，經(jīng)濟(jì)且快捷，能有效地提高效率，節(jié)約人力及時間成本。

2、本發(fā)明可以研究老化IGBT對降壓轉(zhuǎn)換器電路的影響，分析IGBT老化引起的退化效應(yīng)。