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Forschungsswerpunkte

Schaltverluste von Wide-Bandgap Halbleitern messen? Ohne zusätzliche Parasiten unter realen Bedingungen?

Klassische Methoden Schaltverluste zu messen, wie der Doppelpuls, verwenden die Messung des Stromes durch den Halbleiter und dessen Spannungsabfall im Schaltmoment. Die parasitären Effekte der Messgeräte beeinflussen die Messungen negativ, sodass die angezeigten Schaltverluste nicht der Realität entsprechen.

Für die Lösung des Problems wurden verschiedene Messmethoden entwickelt, die Schaltverluste passiv unter realen Arbeitsbedingungen messen. Die Schaltverluste können bestimmt werden für verschiedene Spannungen, Ströme und Temperaturen. Die Schaltzelle muss nicht modifiziert werden, sodass voll integrierte Module vermessen werden können.

Direkte Schaltverlustmessung:

  • In switching cell measurement (classic double pulse) for GaN and SiC
  • Commutation loop current measurement
  • Low additional inductance of 300 pH
  • Bandwidth of 500 MHz
  • High resolution control signal
  • Up to 4 gate signals
  • Configuration script
  • Pulse and dead time resolution of 250 ps
  • Coil for measurement purposes
  • Calibrated up to 100 MHz
  • Low stray field due to toroid shape
  • Low HF losses due to litz wire
  • Pulse resistant up to 150 A because no magnetic material is used
  • U_DC = 600 V
  • I_L = 20 A
  • L = 7 uH
  • dU/dt = 70 V/ns --> 600 V in 8.5 ns !!!
  • dI/dt = 18 A/ns

Indirekte Schaltverlustmessung:

  • Measuring switching losses under real working conditions without commutation loop current measurement
  • This measurement method does not add parasitics to the switching cell and does not influence the switching behavior
  • Principle:
  • Measuring the input power with a high class power analyzer and subtract the known losses of the inductor
  • Measuring short period of time to reduce the thermal influence (100 ms)
  • Well known air core inductor with low losses
  • Very accurate PWM Unit
  • Forced air cooling of semiconductors and inductor
  • Features:
  • Separating turn-on and turn-off losses by different control modes
  • Zero Voltage switching to measure the switching-off losses
  • Hard switching mode for measuring switching-on and -off losses
  • System controlled by software
  • Software communicates with
  • Precision power meter
  • PWM signal timer
  • Oscilloscope
  • Power supply
  • High resolution control signal
  • Up to 4 gate signals
  • Pulse and dead time resolution up to 250 ps
  • Coil for measurement purpose
  • Calibrated up to 100 MHz
  • Low stray field due to toroid shape
  • Low HF losses due to litz wire
  • Pulse resistant up to 150 A because no magnetic material is used
  • Inductor losses can be determined precisely due to calculation and impedance measurement