什么是双脉冲电源

一、双脉冲电源概述:

本产品以优质进口IGBT作为主功率器件，以超微晶(又称纳米晶)软磁合金材料为主变压器铁芯,主控制系统采用了多环控制技术,结构上采取了防盐雾酸化措施。电源产品结构合理，可靠性强。该电源以其体积小、重量轻、高效率、高可靠的优越性能成为可控硅电源的更新换代产品。

二、双脉冲电源特点:

1、体积小、重量轻：

体积与重量为可控硅电源的1/5-1/10，便于您规划、扩建、移动、维护和安装。

2、节能效果好：

开关电源由于采用了高频变压器，转换效率大大提高，正常情况下较可控硅设备提高效率10%以上，负载率达70%以下时较可控硅设备提高效率30%以上。

3、输出稳定性高：

由于系统反应速度快（微秒级），对于网电及负载变化具有极强的适应性，输出精度可优于1%。开关电源的工作效率高、所以控制精度高，有利于提高产品质量。

4、输出波形易于调制：

由于工作频率高，其输出波形调整相对处理成本较低，可以较方便的按照用户工艺要求改变输出波形。这样对于工作现场提高工效，改善加工产品质量有较强作用。

三、双脉冲电源技术指标:

输入电压 AC380V/AC220V

输出特性 恒流/恒压可转换 ( 0~额定值 )

输出波形 高频方波、直流及叠加波形

调节精度 ≤1%

效  率 ≥89%

功率因数 ≤90%

保护方式 过压、欠压、过热、过流

冷却方式 风冷或水冷

可选配置 PLC接口

环境温度 -20℃-45℃

环境湿度 ≤80%

绝缘等级 B级

防护等级 IP20

四：双脉冲电源应用特点:

脉冲电源适用于电镀金、银、镍、锡、合金，可明显改善镀层的功能性；用于防护-装饰性电镀（如装饰金）时，可使镀层色泽均匀一致，亮度好，耐蚀性强；

  脉冲电源用于贵金属提纯时，贵金属的纯度更高。脉冲电源优于传统的电镀电源，是电镀电源的发展方向。

  双脉冲电源比单脉冲电源电镀更细致，光洁度更好。双脉冲电源的反向脉冲的阳极化溶解使阴极表面金属离子浓度迅速回升，这有利于随后的阴极周期使用高的脉冲电流密度，因而镀层致密、光亮、孔隙率低；双脉冲电源的反向脉冲的阳极剥离使镀层中有机杂质（含光亮剂）的夹附大大减少，因而镀层纯度高，抗变色能力强。

工作原理：

我公司生产的脉冲电源有单正脉冲和双正、负脉冲电源，采用独特的调制技术，数字化控制。正向脉冲开启宽度（T+）和负向脉冲开启时间宽度（T-）可分别在全周期内调节。正负向电流、电压均可独立调节。可满满足客户的不同的需求。

★ 我司可据客户要求快速定制各类特殊规格用于不同功能用途的大功率电源产品。

(电流10A～20000A,电压3V～600V),生产周期一周左右。

产品一年免费保修,终身维护,可免费为客户培训维修人员。

主要产品规格：

型号 规格/MM 冷却方式 输出电流/DC.A 输出电压/DC.V 重量/kg

GGDF-200/12 400×365×250 风冷 200 12 15

GGDF-500/12 290×380×560 风冷 500 12 30

GGDF-1000/12 340×440×620 风冷 1000 12 48

GGDS-1000/12 480×340×380 水冷 1000 12 35

GGDF-2000/12 340×440×620 风冷 2000 12 45

GGDS-2000/12 480×340×380 水冷 2000 12 35

双脉冲电源是最新一代的电镀电源产品，是高频开关电源技术的进一步发展与创新。可用于电镀生产或者实验测试等全名为平波/双向脉冲波可调开关电源。是脉冲电源中的一个分支，另外一个是单脉冲电源，两者往往在一个电源上可实现互相转化。也就是说脉冲电源一般即可输出双脉冲又可输出单脉冲。
双脉冲电源是最新一代电镀电源产品，又名平波/双向脉波可调开关电源；它通过将工频交流电整流为直流高压电源，通过高频电压变换及高频整流产生低压大电流电源，再通过LC滤波成纯直流电源，然后送到一个不对称的全桥变换电路（又称斩波电路），产生一个人为的平波（即纯直流）或双向脉冲方波输出。由于采用了先进的工作原理，使用双核微电脑控制，大屏幕LCD显示，所以，深圳实诚GKP双脉冲电源具有外形美观，显示直观，控制速度快，节能、轻便、输出波形可调波形的占空比可调，容易操作等一系列普通电源不具备的优点。深圳实诚GKP系列开关电源采用MOTOROLA、IR、FAIRCHILD等公司的半导体元件制造，工作可靠、功能完善，用途广泛,特别适用于贵金属电镀、PCB电路板电镀、半导体电镀等领域；镀金、镀银等贵重金属的精密电镀。

RIGOL IGBT双脉冲测试应用

引言

功率半导体器件本质是利用半导体的单向导电性改变电路中的电压、电流、频率、导通状态等物理特性，实现电源开关和电力转换等管理。功率半导体种类较多，根据可控性可分为不可控型（二极管）、半可控型（晶闸管）及全控型（IGBT、MOSFET为主）。其中IGBT（绝缘栅双极晶体管）被广泛应用于中、高电压及大电流场合的功率半导体器件。它综合了MOSFET和双极晶体管的优点，具有导通压降低、开关速度快、电流和电压定额高等特点，被广泛应用于变频器、电动汽车、可再生能源发电等领域。

IGBT测试通常分为静态参数测试和动态参数测试两大类。静态参数测试主要是对IGBT在静态（即开关状态不变）条件下的电气特性进行测试，常见的测试项目有门极阈值电压（VGE(th)）、门极截止电压（VGE(off)）、集电极-发射极饱和电压（VCE(sat)）等；动态参数测试主要评估IGBT在开关过程中的性能，包括开关时间、能量损耗等，常见测试项目是开关时间（tf, tr）、开关能量（Eon, Eoff）等等。

双脉冲测试时IGBT中动态参数测试中最常用的测试方法工程师为了能够评估和选择最适合IGBT模块，优化驱动电路和散热设计，提高系统的效率和可靠性，并在设计和研发阶段发现潜在的问题，避免在实际应用中出现故障，通常会进行双脉冲测试。通过这种测试，可以评估IBGT模块的性能和可靠性。

测试挑战

双脉冲测试电路如图所示。被测对象为下桥臂的的IGBT和上桥臂的二极管。负载电感与上桥臂的IGBT、二极管并联，上桥臂的IGBT的门极上加上负电压保证上桥臂IGBT是关断的。测试时用示波器观察开关波形并测量开关参数，高压隔离探头测量栅极和发射级间电压，即Vce；电流探头测量流经发射级的电流，即Ic；低压探头测量栅极的驱动信号，即栅极与发射级间电压，即Vge。 

图2：双脉冲测试原理图

对被测器件施加两个脉冲驱动信号，在第一个脉冲达到设定电流后关断IGBT，观测待测器件的关断过程；随后在第二个脉冲的上升沿观测待测器件的开通过程，典型双脉冲波形如下图所示：

图3：双脉冲波形

从如上图波形图可以看出双脉冲测试基本经过4个阶段：

l  T0时刻，IGBT的门极收到第一个脉冲所以饱和导通，电容的电动势加在电感L上，电感电流线性上升，通过调节第一个脉冲时间也就是IGBT导通时间可以控制电流大小，并再次之后脉冲结束IGBT关断。

l  T1时刻，IGBT关断，电流探头测试位置处没有电流，所以示波器上测试电流为0。由于寄生电感的原因在关断瞬间Vce会产生电压尖峰。

l  T2时刻，IGBT接收到第二个脉冲再次导通，上桥臂二极管反向恢复导致反向恢复电流穿过IGBT，反向恢复电流和电感L的电流叠加产生电流尖峰。

l  T3时刻，第二个脉冲结束，IGBT再次关断，因为杂散电感的原因会产生电压尖峰。

在测试过程中我们需要关心测试中电压电流的异常震荡、反向恢复时间、上升时间、关断/开通时间等参数，测试过程中会使用示波器、信号源设备完成测试，完成这些测试对测试设备也提出一些要求：

u  高压测试下的带宽和通道数：IGBT器件每一次的通断和关断都伴随着快速变化的高压降低到0，需要测试设备在高压测试有足够的带宽准确的测试上升时间。同时一次测试需要完成同时测试Vge、Vce和Ic，至少具备3通道满足测试。

u  精确捕获电压尖峰和异常震荡：在测试中通常会因为寄生电感等其他原因产生脉宽较窄的电压尖峰，评估关断电压尖峰应力，需要设备能准确的采集窄过冲。在测试过程中工程师会关注电压和电流波形是否会产生异常震荡，需要测试设备能精确的采集异常震荡。

u  精确测试高压信号：IGBT测试通常会到几百伏的高压，需要设备具备相对应的高压测试量程并能精确测试高压信号。

u  优秀的抑制噪声能力：测试时共模噪声会影响测试结果的准确性，同时也要尽可能的减小谐振的影响。

u  双脉冲波形输出的易操作性：双脉冲波形的控制和编辑需要易于工程师操作，快速完成波形的创建和下发

解决方案

双脉冲测试是了解IGBT在具体应用中更真实的表现，方便工程师更好的评价IGBT器件。RIGOL推出双脉冲测试方案帮忙工程师更高效的完成双脉冲测试。测试过程中通常需要DP3000系列高压信号源对电容进行充电，待充满电之后再由电容进行放点；使用信号源DG2000系列输出双脉冲信号控制IGBT的关断和导通，同时用示波器DHO4000系列搭配光隔离探头PIA1000系列、无源探头以及电流完成Vge、Vce和Ic完成双脉冲测试。

如下图为典型双脉冲实测波形，图中波形CH1为Vge、CH2为Vce、 CH3为Ic。当然还可以通过MATH数学运算中的乘法计算Ic*Vce的数学计算结果，表示开关管的功耗。根据电流电压波形，可测得动态开关的时间参数，如Td(on), Ton, Td(off), Toff等。 

如下展示双脉冲测试所需要的设备。

高压电源：可编程高压电源需要给电容进行充电，推荐DP3000系列高压电源，DP3000系列包含750W、1500W和3000W 3个功率的可编程直流电源。它们拥有5位数显高精度，定以及显示分辨率可达0.1mV/0.1mA，同时采用错相技术设计，有效降低输出纹波与噪声提供纯净电源输出，保证设备的可靠及用电安全。

双脉冲信号源：双脉冲测试中需要用户能够创建具有不同脉宽的脉冲，这一直是主要的用户痛点，因为创建具有不同脉宽的脉冲的方法耗时，所以需要信号源具备快速建立双脉冲波形的功能。DG2000可以在PC上位机快速创建不同脉宽的脉冲上并上传到函数发生器，可以方便用户创建出不同脉宽的双脉冲信号。

示波器：DHO4000/MSO8000系列。DHO4000系列示波器为12Bit、采样率4GSa/s，带宽800MHz，高分辨率可以让信号细节精细呈现。MSO8000系列示波器8Bit、采样率10Gsa/s。带宽2GHZ,更高的带宽以及采样率可以保真的采集信号的上升沿和异常震荡。

光隔离探头：光隔离探头PIA1000系列探头使用光纤供电与传递模拟信号，在测试系统和DUT之间实现完全的电气隔离，允许探头在大共模电压下浮动测量。高共模抑制比CMRR180dB、最高带宽1GHz、共模电压86kV能够满足功率半导体组成的高压高频电路测试需求，保证测试结果的真实性。

如下图为用200M的光隔离探头和高压差分探头测试同一个Vgs信号CH1为光隔离探头的测试波形，CH3为高压差分探头的测试波形，出现了明显的震荡，隔离探头的测试结果是更加可靠的。

电流探头：电流探头测量流经发射级的电流，推荐PCA2030系列电流探头

结论

通过双脉冲测试，可以获得IGBT的开关特性参数，如开关时间、开关损耗、导通压降等，为电力电子系统的设计和优化提供重要依据。同时，双脉冲测试也可以用于生产过程中的质量控制，确保IGBT模块的性能符合设计要求。RIGOL推出双脉冲测试方案，可以帮助用户完成IGBT双脉冲测试，让测试效率事半功倍。如下为RIGOL IGBT双脉冲测试方案推荐：

方案优势：

宽频带和高速响应：光隔离探头配合高带宽高采样率示波器的测试系统具有较宽的频带和较高的响应速度，这有助于捕捉IGBT在快速开关过程中产生的短暂的高频信号。

电气隔离及优秀的抗干扰：PIA1000通过光纤传输信号及供电，消除了电气连接，提供极佳的隔离效果；拥有强大的共模信号抑制能力，有助于减少由电源线噪声、地回路干扰等引起的共模噪声。

兼容性和灵活性：灵活的双脉冲波形编辑、不同型号附件的带宽的探头选择让测试方案配置和部署更加灵活。

欢迎访问普源精电RIGOL官网了解产品详情与报价。