01  三电平器件应用现状与前景Current Applications and Future Prospects

随着电力电子技术的迅猛发展，对高电压、大功率、高效率电力转换系统的需求日益增长。三电平逆变器因其独特的拓扑结构，在工业变频器、光伏储能、电机驱动和电动汽车牵引等中高压应用领域展现出显著优势。与传统的两电平逆变器相比，三电平拓扑通过引入中间电压电平，有效降低了器件的电压应力，使得低压器件得以串联使用，同时输出电压波形更为接近正弦波，谐波含量更低，从而减小了对输出滤波器体积和成本的要求 。

三电平拓扑的核心思想是在传统的两电平基础上增加一个中点，从而在开关器件上产生三个输出电压电平。这种设计使得器件的耐压要求仅为直流母线电压的一半，降低了对单个器件的电压等级要求。通过控制桥臂上不同开关器件的导通组合，输出端可以连接到直流母线正电平V_p、负电平V_n或中性点O。通过切换不同开关输出+V_DC/2、-V_DC/2和0电平。这种结构通过钳位二极管确保上下桥臂器件的电压应力均被钳位在V_DC/2。

02  三电平器件量产动态测试挑战Dynamic Testing Challenges

图1  A-NPC 三电平器件换流示意

三电平拓扑带来众多优点的同时，随着器件内部拓扑布局的复杂化，如何精准的对器件进行动态参数的测试也成为封测厂对应的难点。因三电平器件拓扑内部存在四个乃至更多开关，对其进行双脉冲测试时要选取不同桥臂和不同换流回路（如图1）。这导致在测试时就需要频繁切换测试回路，回路中无可避免的需要串联功率继电器进行切换，使得测试回路寄生电感增大，V_cepeak升高。为保护测试器件，会对V_cepeak进行钳位，只能降低开关应力进行测试，测试工况难以达到实际终端应用客户使用场景，不利于量产测试。因此对于三电平器件的测试来说，降低回路杂感成为了急需解决的问题。

03  飞仕得三电平器件动态测试解决方案FIRSTACK's Dynamic Test Solution for Three-Level Power Devices

为响应三电平器件的测试需求及解决三电平器件测试挑战，飞仕得推出了专为三电平功率器件设计的动态测试设备ME100D-AM-3L，其具备以下特点及优势：

> 双电源供电系统，降低寄生电感，提升测试应力

ME100D-AM-3L测试设备采用双电源供电方式，减少两电平测试设备测试三电平器件所必须的开关继电器，通过双电源供电系统，相比传统的单电源供电系统回路杂感可降低近50%，实现三电平器件出厂测试电压应力提升近30%。

下表1为双电源供电系统实测回路杂感（不包含器件本身）与单电源供电系统对比。

表1 杂散电感对比

以往单电源供电系统也可以选择用分压电阻方案测试三电平器件，但这种方案同样会带来两个问题：一、测试电压范围较小。两颗分压电阻均摊供电电源电压，导致实际双脉冲测试时母线电压仅为电源的一半。二、电压不均衡性。因为双脉冲测试时存在母线跌落的情况，此时电源系统检测到母线电压跌落会继续充电升压至设定电压，但此时另一半桥也会抬升电压。这导致测完T1管后必须测试对管T4管将电压放出，无法自由安排开关器件测试顺序，不利于工艺编程和数据读取，还会存在过高电压击穿器件的风险。而双电源供电系统则避免了此种情况的发生，方便模块厂商高效稳定地完成测试。

> 全母线测试，换流回路与实际应用一致，提升器件筛选率

依托于全新测试架构，ME100D-AM-3L测试采用与目标应用完全一致的全母线电压对器件进行动态应力考核，其换流回路（包括杂散电感、分布电容等关键参数）与真实工况高度吻合。这意味着被测器件在测试中承受的电气应力（如开关过冲、振荡、关断浪涌等）与在实际设备中运行时高度一致。通过这种“真实场景”下的测试，我们能更精准地捕捉到器件在极限条件下的性能差异和潜在缺陷，从而将那些在常规测试中无法甄别的“边缘”或“临界失效”器件有效筛除，显著提升了测试的准确性与器件的筛选率，从源头保障了最终产品的可靠性。

> 双保护开关，任意回路异常皆可快速保护，提升设备稳定性

ME100D-AM-3L延续了ME100D/S-AM系列设备高可靠性的特点，不同换流回路均配备固态保护开关。当异常情况发生时，可在1us内关断高达2000A短路电流至10%，当测试器件发生失效时，保护治具及设备不被损坏。

> 柔性架构，便捷使用，提升测试灵活性

设备可选配转台进行小批量手动测试，也可接入自动化线体进行大批量测试。模块换型通过插拔式治具，可以方便快捷地完成不同封装类型模块测试，切线时间最低仅需15分钟。

设备具体规格如下：

ME100D-AM-3L测试设备以其卓越性能和创新技术，助力客户高精度、高效率完成模块测试！

飞仕得设备事业部致力于为新型（新材料、新封装、新拓扑）功率半导体，提供实验室和量产测试设备。产品涵盖晶圆级、芯片级、器件级、应用级电性能及可靠性测试解决方案。我们依托公司10余年功率半导体驱动及测试技术积累，致力于通过技术的不断突破，让您的测试更准，更快，更可靠。

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