本發(fā)明涉及一種柵極電阻、電容連續(xù)可調(diào)的igbt測試電路，尤其是一種基于數(shù)字控制的柵極電阻rge、電容cge連續(xù)可調(diào)的igbt測試電路。

背景技術(shù)：

當(dāng)前在電力電子應(yīng)用領(lǐng)域中，功率半導(dǎo)體igbt得到了廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用之前，利用半橋電路對igbt進行雙脈沖的動態(tài)測試以驗證其性能，如圖1所示，在圖1中通過測試下半橋igbt來說明雙脈沖測試電路的性能，其中u為電壓源，lload為負載電感，t2為下半橋的igbt，vd1為上半橋的frd，圖2為被測的igbt的vge、ic和vce的波形圖，在測試過程中利用示波器、電流電壓探頭測試下半橋的igbt的電流ic、電壓vce和驅(qū)動vge，上半橋igbtt1處于負壓關(guān)斷狀態(tài)。在igbt芯片焊接到dbc板或封裝完畢之后，為了驗證igbt芯片的動態(tài)性能，通過焊接的方式調(diào)整驅(qū)動板上的柵極電阻r1、r2和cge組合，達到最終的測試目的。但是通過手動調(diào)整r1、r2和cge組合的方式測試igbt，會造成測試時間長、動態(tài)測試參數(shù)精度低、效率低、驅(qū)動板焊接點易脫落等問題。

當(dāng)前的測試方法是先在驅(qū)動板上焊接?xùn)艠O電阻來測試功率器件的動態(tài)參數(shù)，通過分析，測試參數(shù)不合適，然后從測試平臺上拆下驅(qū)動板，然后利用電烙鐵焊接另一組電阻，依次類推，這樣測試給測試人員帶來很多的麻煩，測試時間長、分析周期長等等，再加上不斷的對柵極電阻和柵極電容的匹配問題，測試數(shù)據(jù)更多，分析更加困難，造成測試、分析效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種柵極電阻、電容連續(xù)可調(diào)的igbt測試電路，能夠改變igbt柵極電阻、柵極電容的不同組合，從而更快、更準(zhǔn)確的驗證igbt芯片的動態(tài)測試參數(shù)。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述柵極電阻、電容連續(xù)可調(diào)的igbt測試電路，其特征是：包括雙脈沖主電路，所述雙脈沖主電路主要包括被測器件t2、陪測器件t1、第一功率器件vd1和第二功率器件vd2；所述陪測器件t1和第一功率器件vd1并聯(lián)，被測器件t2和第二功率器件vd2并聯(lián)，陪測器件t1的集電極連接到電源u的正極和負載電感l(wèi)load的一端，陪測器件t1的發(fā)射極連接到被測器件t2的集電極和負載電感l(wèi)load的另一端，被測器件t2的發(fā)射極和電源u的負極相連，第一功率器件vd1、第二功率器件vd2分別和陪測器件t1、被測器件t2反并聯(lián)，陪測器件t1的門極g處于負壓關(guān)斷，被測器件t2的門極g為雙脈沖驅(qū)動電路；所述雙脈沖驅(qū)動電路主要包括柵極電阻r1~r20、二極管d1~d10、光繼電器k1~k10、柵極電容cge1~cge10和光繼電器k11~k20，光繼電器k1~k10的一端連接被測器件t2的柵極信號，光繼電器k1~k10的另一端連接電阻行矩陣的一端，電阻行矩陣的另一端連接被測器件t2的柵極、光繼電器k11~k20的正輸入端和穩(wěn)壓管d的一端，光繼電器k11~k20的負端連接?xùn)艠O電容cge1~cge10的一端，柵極電容cge1~cge10的另一端連接被測器件t2的發(fā)射極和穩(wěn)壓管d的另一端，柵極電容cge1~cge10并聯(lián)設(shè)置。

進一步的，所述電阻行矩陣包括并聯(lián)設(shè)置的柵極電阻r1~r20；所述柵極電阻r2的一端連接二極管d1的正極，二極管d1的負極連接光繼電器k1和柵極電阻r1的一端；柵極電阻r4的一端連接二極管d2的正極，二極管d2的負極連接光繼電器k2和柵極電阻r3的一端；柵極電阻r6的一端連接二極管d3的正極，二極管d3的負極連接光繼電器k3和柵極電阻r5的一端；柵極電阻r8的一端連接二極管d4的正極，二極管d4的負極連接光繼電器k4和柵極電阻r7的一端；柵極電阻r10的一端連接二極管d5的正極，二極管d5的負極連接光繼電器k5和柵極電阻r9的一端；柵極電阻r12的一端連接二極管d6的正極，二極管d6的負極連接光繼電器k6和柵極電阻r11的一端；柵極電阻r14的一端連接二極管d7的正極，二極管d7的負極連接光繼電器k7和柵極電阻r15的一端；柵極電阻r16的一端連接二極管d8的正極，二極管d8的負極連接光繼電器k8和柵極電阻r15的一端；柵極電阻r18的一端連接二極管d9的正極，二極管d9的負極連接光繼電器k9和柵極電阻r17的一端；柵極電阻r20的一端連接二極管d10的正極，二極管d10的負極連接光繼電器k10和柵極電阻r19的一端；所述r1~r20的另一端連接被測器件t2的柵極、光繼電器k11~k20的正輸入端和穩(wěn)壓管d的一端。所述柵極電阻r1~r20通過光繼電器k11~k20的開關(guān)進行組合，通過并聯(lián)的方式得到合適的柵電阻大小。所述二極管d1~d10的作用是區(qū)別被測功率器件t2的開通關(guān)斷柵電阻不同。

進一步的，所述光繼電器k1~k20由數(shù)字控制芯片控制開通和關(guān)斷。

本發(fā)明所述柵極電阻、電容連續(xù)可調(diào)的igbt測試電路，能夠更加方便、快捷、高精度測試功率器件的動態(tài)參數(shù)，從而對芯片設(shè)計提供高效的幫助，還為封裝完成的igbt模塊在應(yīng)用領(lǐng)域（焊機、變頻、光伏、新能源汽車等）提供更加優(yōu)良的測試平臺。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中雙脈沖測試電路的示意圖。

圖2為被測的igbt的vge、ic和vce的波形圖。

圖3為本發(fā)明所述柵極電阻、電容連續(xù)可調(diào)的igbt測試電路的示意圖。

圖4為數(shù)字控制芯片及相關(guān)的輸入輸出端口。

具體實施方式

下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖3所示，本發(fā)明所述柵極電阻、電容連續(xù)可調(diào)的igbt測試電路包括雙脈沖主電路；所述雙脈沖主電路主要包括被測器件t2、陪測器件t1、第一功率器件vd1和第二功率器件vd2，所述陪測器件t1和被測器件t2的電氣參數(shù)相同，每個igbt有三個端子門極g、集電極c和發(fā)射極e；所述陪測器件t1和第一功率器件vd1并聯(lián)，被測器件t2和第二功率器件vd2并聯(lián)，陪測器件t1的集電極連接到電源u的正極和負載電感l(wèi)load的一端，陪測器件t1的發(fā)射極連接到被測器件t2的集電極和負載電感l(wèi)load的另一端，被測器件t2的發(fā)射極和電源u的負極相連，第一功率器件vd1、第二功率器件vd2分別和陪測器件t1、被測器件t2反并聯(lián)，陪測器件t1的門極g處于負壓關(guān)斷，被測器件t2的門極g為雙脈沖驅(qū)動電路，雙脈沖驅(qū)動電路由柵極電阻和柵極電容組成的10×10二維矩陣組成；所述雙脈沖驅(qū)動電路主要包括柵極電阻r1~r20、二極管d1~d10、光繼電器k1~k10、柵極電容cge1~cge10、光繼電器k11~k20和穩(wěn)壓管d，光繼電器k1~k10的一端連接被測器件t2的柵極信號，光繼電器k1~k10的另一端連接電阻行矩陣的一端，電阻行矩陣的另一端連接被測器件t2的柵極、光繼電器k11~k20的正輸入端和穩(wěn)壓管d的一端，光繼電器k11~k20的負端連接?xùn)艠O電容cge1~cge10的一端，柵極電容cge1~cge10的另一端連接被測器件t2的發(fā)射極和穩(wěn)壓管d的另一端，柵極電容cge1~cge10并聯(lián)設(shè)置。

所述電阻行矩陣包括并聯(lián)設(shè)置的柵極電阻r1~r20；所述柵極電阻r2的一端連接二極管d1的正極，二極管d1的負極連接光繼電器k1和柵極電阻r1的一端；柵極電阻r4的一端連接二極管d2的正極，二極管d2的負極連接光繼電器k2和柵極電阻r3的一端；柵極電阻r6的一端連接二極管d3的正極，二極管d3的負極連接光繼電器k3和柵極電阻r5的一端；柵極電阻r8的一端連接二極管d4的正極，二極管d4的負極連接光繼電器k4和柵極電阻r7的一端；柵極電阻r10的一端連接二極管d5的正極，二極管d5的負極連接光繼電器k5和柵極電阻r9的一端；柵極電阻r12的一端連接二極管d6的正極，二極管d6的負極連接光繼電器k6和柵極電阻r11的一端；柵極電阻r14的一端連接二極管d7的正極，二極管d7的負極連接光繼電器k7和柵極電阻r15的一端；柵極電阻r16的一端連接二極管d8的正極，二極管d8的負極連接光繼電器k8和柵極電阻r15的一端；柵極電阻r18的一端連接二極管d9的正極，二極管d9的負極連接光繼電器k9和柵極電阻r17的一端；柵極電阻r20的一端連接二極管d10的正極，二極管d10的負極連接光繼電器k10和柵極電阻r19的一端；所述r1~r20的另一端連接被測器件t2的柵極、光繼電器k11~k20的正輸入端和穩(wěn)壓管d的一端。所述柵極電阻r1~r20通過光繼電器k11~k20的開關(guān)進行組合，通過并聯(lián)的方式得到合適的柵電阻大小。所述二極管d1~d10的作用是區(qū)別被測功率器件t2的開通關(guān)斷柵電阻不同。

所述光繼電器k1~k20是通過數(shù)字控制芯片控制其開通和關(guān)斷，如圖4所示為數(shù)字控制芯片及相關(guān)的輸入輸出端口。

本發(fā)明通過數(shù)字控制芯片控制光繼電器的開通和關(guān)斷，通過光繼電器來對柵極電阻rge（r1~r20）和電容cge（cge1~cge10）進行組合，最終選擇合適的柵極電阻和電容，然后通過雙脈沖測試電路，測試功率器件igbt的動態(tài)參數(shù)。

在雙脈沖主電路中有兩個igbt和兩個frd器件，在測試過程前，把高壓隔離探頭、低壓探頭、電流探頭分別接在被測器件t2的集電極-發(fā)射極、柵極-發(fā)射極和發(fā)射極。其中t1陪測器件，在測試時一直處于負壓關(guān)斷狀態(tài)；t2為被測器件，在正常測試前，通過數(shù)字控制芯片控制光繼電器的開關(guān)把柵極電阻調(diào)整到最大的狀態(tài)，柵極電容處于斷開的狀態(tài)。

正常工作時，陪測器件t1處于負壓關(guān)斷狀態(tài)，柵極電容處于斷開狀態(tài)，通過數(shù)字控制芯片對光繼電器k1~k10進行控制，根據(jù)測試出的igbt的動態(tài)測試參數(shù)td(on)，tr，td(off)，tf，eon、eoff、di/dt及du/dt來觀察測試結(jié)果是否合適，若沒有達到要求，通過人機界面更改光繼電器的開關(guān)進而改變被測功率器件t2的柵極電阻大小。為了防止器件損壞，只需通過人機界面更改數(shù)字，然后通過主控芯片對光繼電器進行開關(guān)，這樣就可以對柵極電阻從大到小配置，然后利用雙脈沖測試方法對t2進行測試，利用高壓隔離探頭測量t2的電壓vce、電流探頭測試集電極電流ic和低壓探頭測試門極電壓vge，然后在利用示波器測量被測功率器件t2的開關(guān)時間、開關(guān)損耗及對igbt的開關(guān)波形進行分析。

當(dāng)調(diào)整柵極電阻不能改善被測功率器件t2的動態(tài)參數(shù)時，那么可以通過搭配柵極電容一起來測試功率半導(dǎo)體t2的動態(tài)參數(shù)，柵極電阻的組合是一維行電阻矩陣，在和柵極電容匹配下，測試功率器件t2的動態(tài)參數(shù)變成了二維矩陣，這樣測試結(jié)果更多，也更加快捷。

通過數(shù)字芯片控制的柵極電阻組合和柵極電容組合不僅可以方便測試出功率器件的動態(tài)參數(shù)，而且對產(chǎn)品動態(tài)參數(shù)優(yōu)化、功率器件的應(yīng)用提供良好的平臺。

本發(fā)明利用數(shù)字控制芯片控制光繼電器的開關(guān)，把柵極電阻和柵極電容組成的二維矩陣進行組合，從而快捷、高效的測試出igbt的動態(tài)參數(shù)，縮短產(chǎn)品的研發(fā)時間，節(jié)約成本。在應(yīng)用領(lǐng)域，通過這樣的電路設(shè)計調(diào)整合適柵極電阻、電容，減少電磁干擾，選擇合適的散熱器、風(fēng)機等。具體如：新能源汽車中，其三相逆變電路是由3個半橋電路組成，分別是u、v、w三相電路，在運行時，如u相電路和雙脈沖測試電路一樣如圖1所示。因柵極電阻、電容影響igbt及frd的動態(tài)損耗，在汽車電子中可以根據(jù)其工況情況改變柵極電阻、電容的匹配進而改igbt及frd的損耗問題，根據(jù)其工況可以選取合適的散熱、風(fēng)機等，更能延長功率器件的壽命，進而延長整個汽車的壽命。