引言
在
IGBT的双脉冲实验和短路实验中，通常会同时进行这两个实验阶段。然而，有时候短路测试被忽略，原因是一些人直接对装置进行短路测试，但实际上这并不完整和充分。常见情况包括：
未进行IGBT短路实验
认为这个实验存在很大风险，可能导致管子爆炸，造成巨大损失，或者担心短路时电流非常大，非常可怕。
进行了短路测试
但测试时判断标准相对简单，对于IGBT的短路行为没有进行仔细观察和考证。
这样做可能导致后期出现由于IGBT短路相关故障而排查和处理起来更加麻烦，因此，在使用初期，对IGBT进行认真的短路测试是非常必要的。
短路可以分为两种类型：
桥臂内短路（直通）
我们称之为“一类短路”，通常是由于桥臂直通导致的硬件或软件失效，此时短路回路中的电感量很小（100nH）。通常我们会采用VCE(sat)检测来实现短路保护。
桥臂间短路（大电感短路）
我们称之为“二类短路”，通常是由于相间短路或相对地短路造成的，此时短路回路中的电感较大（uH级别）。可以使用VCE(sat)检测或霍尔检测电流变化来实现短路保护，但这类短路中的电感量是不确定的。
一般而言，我们所说的短路测试针对的是桥臂内短路情况。接下来，让我们深入了解IGBT短路测试的具体内容。
2、短路测试
下面是关于“一类短路”的短路测试平台示意图：
电网的电压经过调压器和接触器，将母线电容电压充至所需值，然后断开接触器。上管IGBT的门极被关闭，并使用粗短的铜排进行短路。对下管IGBT释放一个单脉冲，从而形成直通状态。
在短路测试中需要注意以下事项：
测试的重点对象是电容组、母排、杂散电感以及待测试的IGBT。
短路回路中的电感很低，因此上管的短路排的电感会对测量结果产生很大影响，因此不能忽视示意图中所示的“粗短铜排”的长度和粗细。（当然，不一定非要使用铜排，电感很低的导线也可以）
短路测试所需能量完全来自母排电容组。尽管短路电流很大，但由于时间极短，因此该测试消耗的能量很小，实验前后电容上的电压不会有明显变化。
上管IGBT一直处于关闭状态，但这个器件是必不可少的，因为在下管关闭后，短路电流仍需要由上管二极管续流。
该测试需要测量三个物理量，分别是下管的Vce、Vge和Ic。
电流探头需要测量图中Ic的位置，而不是短铜排的电流。这两个位置的电流波形是不同的。
下管IGBT的脉冲需要严格控制。最初的实验可以使用10微秒，然后逐步增加时间。
⑧环境温度对实验结果的影响较大，通常数据手册给出了在高结温下的结果。对于应用者而言，常温下的实验更加现实。然而，在系统规格有低温要求时，进行低温短路测试是必要的，因为低温条件下的测试更加严苛。
⑨在进行此实验之前，需要对直流母排的杂散电感进行一定的评估，或者使用双脉冲测试方法来评估IGBT关断时的电压尖峰，以准确掌握短路时的电压尖峰值，这个值可能会非常高。
短路测试步骤：
⑴在低电压情况下，确认所发单脉冲的宽度。
⑵将母线电压调至20~30V，并发送一个单脉冲，这时会发生短路并产生一定电流。利用这个步骤来确认电流探头的方向以及其他各项物理量的测量是否正确，同时确认示波器能够正确捕捉到该瞬间。这个步骤相对较安全。
⑶在短路测试期间，母线电压不宜过低，否则可能出现一些奇怪的振荡现象。对于1200V的IGBT，母线电压应在500V以上；对于1700V的IGBT，母线电压应在700V以上；对于3300V的IGBT，母线电压应在1000V以上。（最近遇到一个问题：在进行1000A/1700V IGBT模块的短路测试时，当母线电压加到900V时，模块发生失效，目前还没有找到具体原因，找到原因后会分享出来）。
⑷将母线电压调整至额定值，断开进线接触器，并发送一个单脉冲。此时装置会发出“咚”的声音，确认示波器能够捕捉到该时刻。
⑸通常情况下，如果一切设置正确，短路测试是比较容易成功的。然而，由于某些细节没有处理好，失败的几率仍然存在，此时IGBT会失效并释放掉电容的能量。但一般不会发生严重爆炸。
⑹第一次发送10微秒的脉冲实际上是一种试验性的测试，旨在以尽量低的风险对设备的短路性能进行初步评估。
⑺如果第一次10微秒的测试发现波形有问题，则需要进行改进。
⑻如果第一次10微秒的测试发现IGBT没有发生退饱和现象，则可能意味着短路回路中的电感较大，需要进行改进。
⑼如果第一次10微秒的测试发现波形正常，可以将脉冲延长至12微秒再进行测试，然后再逐步增加到15微秒。如果发现驱动器释放的脉冲不再增长，则表明驱动器对IGBT进行了保护。否则，意味着驱动器的保护电路设置存在问题，需要进行改进。
实例简述
下图展示了某模块进行短路测试时的实验结果：
I. 通过电流上升率di/dt来计算短路回路中的总电感量，然后减去之前测得的杂散电感量，可以得到插入的铜排的电感量。
II. 关注短路电流的最大值，并与datasheet中标注的数值进行比较，判断是否过高且是否存在电流震荡的情况。
III. 从IGBT退饱和开始计时，至电流被关断的时间应控制在10微秒内，这个条件是不可妥协的。
IV. 短路电流的峰值与门极钳位电路密切相关。如果门极钳位性能不佳，短路电流峰值会很高。（门极钳位电路产生的原因是米勒效应的存在。在IGBT短路时，米勒电容会影响门极电压，导致短路电流激增，增加IGBT的风险。容量越大的IGBT，米勒效应越强，门极钳位电路越重要！）
V. 关注Vce电压，观察退饱和所需的时间以及关断时Vce电压的尖峰高度，判断是否存在危险，并验证有源钳位是否正常工作。
VI. 对于门极电压的评估需要非常谨慎，因为在这个测试中di/dt和du/dt都很大，门极探头很容易测量不准确。
第二种测试方法
下图展示了第二种测试方法：
给上管IGBT驱动器一个保持高电平的信号，使上管一直处于开通状态，然后给下管发一个单脉冲。这个实验方法的优点是可以确保短路回路中的电感量就是直流母线的杂散电感，非常低。尽管这可能不能算作第二种方法，但它对短路实现的条件进行了优化，消除了由之前提到的“粗短铜排”所带来的影响。
最近的实验中遇到一个问题，即在测量1000A/1700V模块时，当母线电压加到900V时，模块失效，失效时的波形如下图所示：
我们可以观察到，在这种情况下，电流Ic瞬间急剧增长，门极电压也非常高，同时门极驱动电路发生严重烧毁。目前还在分析具体原因。
关键词：罗姆IGBT
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