关于IGBT导通延迟时间的精确测量方法

IGBT以其输入阻抗高,开关速度快,通态压降低等特性已成为当今功率半导体器件的主流器件,但在它的使用过程中,精确测量导通延迟时间,目前还存在不少困难。在介绍时间测量芯片TDC-GP2的主要功能和特性的基础上,利用其优良的特性,设计一套高精度的IGBT导通延迟时间的测量系统,所测时间间隔通过液晶显示器直接读取,是一套较为理想的测量方案。 关于IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的导通延迟时间精确测量方法，这个问题在功率电子技术领域具有重要意义，因为IGBT作为功率半导体器件的主流选择，其开关速度、导通延迟等特性直接影响到系统性能。在某些高速、高精度的应用中，如电力变换、电机控制等，对IGBT的导通延迟时间要求非常严格。 传统的测量方法可能无法满足高精度的需求，因此，引入了时间测量芯片TDC-GP2，这是一种由德国ACAM公司研发的高精度时间间隔测量芯片。TDC-GP2以其卓越的精度、小巧的封装和适中的成本，成为了实现IGBT导通延迟时间精确测量的理想选择。该芯片内部结构包括脉冲发生器、数据处理单元、时间数字转换器、温度测量单元、时钟控制单元、配置寄存器和SPI接口，可以实现对微小时间间隔的精确捕捉和计算。 TDC-GP2的工作原理是基于内部模拟电路的传输延迟，通过START和STOP信号之间的非门传输时间来测量时间间隔。为了减小温度和电源电压变化带来的影响，芯片内置了锁相电路和标定电路，以提高测量的稳定性和精度。其分辨率高达50 ps，测量范围从2.0 ns到1.8 μs，支持上升沿或下降沿触发，并具备强大的停止信号生成功能。 测量IGBT的导通延迟时间，首先需要获取控制信号、驱动信号和导通电流信号，然后通过信号处理隔离电路输入到TDC-GP2。控制信号作为START输入，驱动信号和导通电流信号分别作为STOP1和STOP2输入。通过分析START与STOP1、START与STOP2之间的时间差，即可得到IGBT的导通延迟时间。 设计的测量系统硬件主要包括脉冲信号取样器、信号整形电路、TDC-GP2测量电路、单片机、液晶显示、电源和时钟电路。TDC-GP2的每个测量通道都有独立的使能引脚，可以根据需要选择测量通道。系统软件设计则涉及到测量单元的启动和停止逻辑，通过环形振荡器和计数器计算时间间隔，最终在液晶显示器上显示测量结果。 这种基于TDC-GP2的测量方案，相较于传统方法，具有外围器件少、电路结构简洁和功耗低的优势，对于提升IGBT导通延迟时间的测量精度和效率具有显著效果，是嵌入式开发和功率电子技术领域的一个重要进展。