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574           吴   立，等：双脉冲测试参数设计与四开关 Buck-Boost DC-DC 变换器效率评估

                同，这可能导致 SiC-MOSFET 在实际应用中的                       学模型，并分别以单管 SiC-MOSFET 和双管并
                动态特性与手册上的有所不同。这些因素会导致                            联 SiC-MOSFET 为对象进行试验，获得不同工
                最终的效率估计不准确，甚至无法满足最终的目                            作模式下 SiC-MOSFET 的功率损耗，构建开关
                标要求。解决该问题的主要方法是设计一个与实                            损耗模型。最终通过测试四开关 Buck-Boost 变
                际应用系统相似的硬件拓扑，并在该拓扑结构上                            换器的转换效率，验证所提出的损耗模型和理论

                加载与实际系统工作时相同的电压与电流参数，                            方法的准确性。
                对所用开关管进行双脉冲测试，通过分析测试得
                                                                 1 双脉冲测试原理
                到的电压与电流曲线，便可以准确计算出开关管
                                                    ［4］
                的功率损耗，从而完成变换器的效率估计 。                                 在实际应用中，开关管通常以互补的半桥电
                    目前，已有众多文献对双脉冲测试进行了详                          路形式出现在变换器中。因此，在开关管性能测
                细的分析和评估。文献［5］研究了开通脉宽对功                           试中以半桥电路为对象，已经发展出了一套完善
                                                                 的开关管开关特性评估方法，即双脉冲测试。双
                率半导体器件双脉冲测试的影响，发现绝缘栅双
                                                                 脉冲测试电路由母线电容 C Bus、被测开关管 Q L、陪
                极型晶体管（IGBT）器件和 MOSFET 器件都存
                在一个合理的开通脉宽范围，在此范围内器件的                            测开关管 Q H、驱动电路和负载电感 L 组成，如图 1
                                                                 所示。
                开关特性不受开通脉宽的影响。文献［6-7］分别
                提出了一种双脉冲测试方法，并对电感、电容等参
                数的取值进行了简单介绍。文献［8］阐述了双脉

                冲测试中可能会遇到的电压与电流源冲击问题及
                其 避 免 方 法 。 文 献［9］基 于 电 动 汽 车 中 使 用 的
                IGBT 模块进行测试，并分析了其关键特性。基
                于以上研究基础，文献［10］提出了一种基于样机
                平台的脉冲宽度调制（PWM）变流器现场双脉冲
                测试方法，大大降低了双脉冲测试中平台搭建的                                          图 1 双脉冲测试电路

                难度。文献［11-12］设计了双脉冲测试电路，针对                            当 Q H 关断、Q L 开通时，可以观察 Q L 的开通
                高压大功率三电平变流器，提出了一种四管动作
                                                                 特性，通过分析电压与电流波形，可以获得开通损
                的 双 脉 冲 测 试 方 法 ，拓 展 了 双 脉 冲 测 试 的 拓 扑           耗。Q L 导通后，其导通电流会迅速上升，当 Q L 再
                结构。                                              次关断时，可以观察到电压尖峰大小和电流衰减
                    双脉冲测试平台中需要设计的参数较多，不                          过程，从而获得关断损耗。如果第二次开通 Q L，
                当的参数选择会导致开关管损耗评估不准确。现                            那么陪测开关管 Q H 的体二极管就从导通状态切

                有文献虽然对拓扑结构、电感、电容等参数选择进                           换到截止状态，此时可以观察体二极管的反向恢
                行了介绍，但没有针对测试中脉冲宽度和脉冲间                            复特性。根据实际需求，可以通过调整开关频率
                隔时间等参数进行详细设计，往往依赖于经验值                            和占空比将电路调节到实际所需的电流条件下，
                进行测试。特别是在两次脉冲宽度和间隔时间的                            可以通过观察分析两个脉冲来 SiC-MOSFET 的
                设定上，大多数测试人员均根据经验直接设置时                            开通、关断特性以及体二极管的导通、反向恢复特
                间值，这严重影响了效率估计的准确性。                               性等。
                    针 对 这 一 问 题 ，本 文 搭 建 基 于 双 SiC-                  在测试中，向 Q L 发送双脉冲驱动信号，就可

                MOSFET 并 联 的 四 开 关 Buck-Boost DC-DC 变            以获得 Q L 在指定电压 V set 和电流 I set 下的开关特
                换器硬件拓扑，旨在以效率估计为目标，设计双脉                           性，整个测试过程如图 2 所示。
                冲测试平台，给出脉冲宽度和间隔时间设置的数                                在实际的双脉冲测试中，测试电压条件是通
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