一种测试平台的制作方法

文档序号:14876330发布日期:2018-07-07 07:10阅读:120来源:国知局

本实用新型涉及电子技术领域,特别涉及一种测试平台。



背景技术:

在大功率系统中,如大功率变频器,经常需要根据不同全控型器件的型号确定其驱动参数,并评估全控型器件的开关特性。通常,技术人员会根据与全控型器件型号对应的规格书中描述的参数选取全控型器件驱动电路中的驱动电阻的阻值。但实际上,规格书中描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的。而在实际大功率系统中,这些参数不能直接拿来使用。

技术人员常常采用双脉冲测试方法确定驱动参数及评估全控型器件开关特性。而为了防止全控型器件出现直通现象,往往设置有短路保护电路。短路保护电路通常采用通过检测漏极电压VDS实现快速关断全控型器件。为了评估全控型器件的保护电路的保护性能,技术人员常常采用短路测试方法观察短路过程中的一些数据,如短路保护时间,综合评估全控型器件驱动、短路保护电路等性能。

然而,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:双脉冲测试和短路测试是设计功率单元不可或缺的测试步骤,传统的双脉冲测试和短路测试往往在不同的实验平台上进行,操作复杂。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种测试平台,成本低、操作简单,可在一个测试平台上进行双脉冲测试和短路测试,进而评估全控型器件及驱动模块的性能。

为解决上述技术问题,本实用新型的实施方式提供了一种测试平台,包括:供电模块、第一全控型器件、第二全控型器件、驱动模块、主控模块、控制模块和测试模块;

供电模块的第一端与第一全控型器件的第一端电连接,供电模块的第二端与第二全控型器件的第二端电连接,第一全控型器件的第二端与第二全控型器件的第一端电连接;

主控模块的输出端与驱动模块的输入端连接,驱动模块的第一输出端与第一全控型器件的控制端连接,第二输出端与第二全控型器件的控制端连接;其中,主控模块用于产生初始的第一驱动信号和初始的第二驱动信号,驱动模块用于根据初始的第一驱动信号为第一全控型器件提供第一驱动信号,根据初始的第二驱动信号为第二全控型器件提供第二驱动信号;

控制模块与第一全控型器件并联;其中,控制模块所在支路导通时,对第二全控型器件和驱动模块进行双脉冲测试;控制模块所在支路断开时,对第二全控型器件和驱动模块进行短路测试;测试模块与第二全控型器件的第一端、第二端以及控制端电连接,用于检测和显示测试结果。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言,将控制模块与第一全控型器件并联,通过改变控制模块的导通状态,对第二全控性器件及驱动模块进行双脉冲测试或短路测试,实现了在一个测试平台上进行双脉冲测试和短路测试,进而评估第二全控型器件及驱动模块的性能的目的。并且,相对于采用两个平台分别进行双脉冲测试和短路测试而言,本实用新型实施方式涉及的测试平台的成本更低、操作更为简单。

另外,控制模块包括:电感L与开关;电感L与开关串联。

控制模块的开关的开关状态决定电感L是否并联在第一全控型器件两端,从而确定测试平台对第二全控型器件和驱动模块进行短路测试或双脉冲测试。

另外,控制模块所在支路导通时,初始的第一驱动信号为低电平信号,初始的第二驱动信号为双脉冲信号;

控制模块所在支路断开时,初始的第一驱动信号为高电平信号,初始的第二驱动信号为预设时间内为高电平、预设时间外为低电平的初始的第二驱动信号。

另外,测试模块包括示波器;

示波器的第一电压探头的第一端与第二全控型器件的第一端连接,第一电压探头的第二端与第二全控型器件的第二端连接,用于检测第二全控型器件的第一端与第二端之间的电压;示波器的第二电压探头的第一端与第二全控型器件的控制端连接,第二电压探头的第二端接地,用于检测第二驱动信号;示波器的电流探头连接第二全控型器件的第二端,用于检测第二全控型器件的第二端的电流。

测试模块检测和显示第二全控型器件的第一端与第二端之间的电压、控制端的第二驱动信号和第二端的电流,通过测试结果可以评估驱动模块和第二全控型器件的性能。

另外,供电模块包括:直流电源和母排电容;直流电源与母排电容并联;其中,直流电源的第一端作为供电模块的第一端,直流电源的第二端作为供电模块的第二端;或者,

供电模块包括:交流电源、整流电路和母排电容;交流电源的两端分别与整流电路的两个交流输入端电连接,整流电路的第一直流输出端与母排电容的第一端电连接,整流电路的第二直流输出端与母排电容的第二端电连接;其中,整流电路的第一直流输出端作为供电模块的第一端,整流电路的第二直流输出端作为供电模块的第二端。

将母排电容与直流电源或整流电路的两个直流输出端并联时,可以起到滤波和稳压的作用。因为母排电容两端电压不能突变,所以第一全控型器件和第二全控型器件的两端电压变化会更为平缓,从而保护第一全控型器件和第二全控型器件。

另外,第一全控型器件和第二全控型器件为同型号的绝缘栅双极型晶体管。

另外,第一全控型器件和第二全控型器件为同型号的电力场效应晶体管。

另外,主控模块包括微机控制(Microcontroller Unit,MCU)芯片或数字信号处理(DigitalSignal Process,DSP)芯片。

另外,微机控制MCU芯片为单片机或现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable GateArray,FPGA)。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型第一实施方式的测试平台的结构示意图;

图2是本实用新型第一实施方式的测试平台进行双脉冲测试的结构示意图;

图3是本实用新型第一实施方式的双脉冲测试原理的波形示意图;

图4是本实用新型第一实施方式的测试平台的双脉冲测试的测试结果图;

图5是本实用新型第一实施方式的测试平台进行短路测试的结构示意图;

图6是本实用新型第一实施方式的测试平台的短路测试的测试结果图;

图7是本实用新型第二实施方式的测试平台的结构示意图;

图8是本实用新型第二实施方式的另一测试平台的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本实用新型各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式涉及一种测试平台,如图1所示。图1所示的测试平台包括:供电模块1、第一全控型器件V1、第二全控型器件V2、驱动模块2、主控模块3、控制模块4和测试模块5。

需要说明的是,本实施方式中,为阐述清楚,本实施方式中的第一全控型器件和第二全控型器件是同型号的N沟道的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT),本领域技术人员可以理解,实际应用中,第一全控型器件和第二全控型器件也可以是其他类型的全控型器件,例如同型号的电力场效应晶体管。

供电模块1的第一端与第一全控型器件V1的第一端电连接,供电模块1的第二端与第二全控型器件V2的第二端电连接,第一全控型器件V1的第二端与第二全控型器件V2的第一端电连接;主控模块3的输出端与驱动模块2的输入端连接,驱动模块2的第一输出端与第一全控型器件V1的控制端连接,第二输出端与第二全控型器件V2的控制端连接;其中,主控模块3用于产生初始的第一驱动信号Q1和初始的第二驱动信号Q2,驱动模块2用于根据初始的第一驱动信号Q1为第一全控型器件V1提供第一驱动信号VGE1,根据初始的第二驱动信号Q2为第二全控型器件V2提供第二驱动信号VGE2;控制模块4与第一全控型器件V1并联;其中,控制模块4所在支路导通时,对第二全控型器件V2和驱动模块2进行双脉冲测试;控制模块4所在支路断开时,对第二全控型器件V2和驱动模块2进行短路测试;测试模块5与第二全控型器件V2的第一端、第二端以及控制端电连接,用于检测和显示测试结果。

与现有技术相比,本实施方式涉及的测试平台,将控制模块4与第一全控型器件V1并联,通过改变控制模块4的导通状态,对第二全控性器件V2及驱动模块2进行双脉冲测试或短路测试,实现了在一个测试平台上进行双脉冲测试和短路测试,从而评估第二全控型器件V2及驱动模块2的性能的目的。并且,相对于采用两个平台分别进行双脉冲测试和短路测试而言,本实施方式涉及的测试平台的成本更低、操作更为简单。

需要说明的是,测试模块5可以是示波器。在一个实现方式中,测试模块5是示波器时,将示波器的第一电压探头的第一端与第二全控型器件V2的第一端连接,第一电压探头的第二端与第二全控型器件V2的第二端连接,就可以检测第二全控型器件的第一端与第二端之间的电压VCE。示波器的第二电压探头的第一端与第二全控型器件的控制端连接,第二电压探头的第二端接地,用于检测第二驱动信号VGE2。需要说明的是,示波器的第二电压探头的第二端接地是指示波器的第二探头的第二端连接经过隔离处理的0伏参考电位。示波器的电流探头连接第二全控型器件V2的第二端,用于检测第二全控型器件V2的第二端的电流IC。本领域技术人员可以理解,测试模块5也可以是其他带有检测电压和电流功能的检测装置,也可以是由能测试电流的装置和能检测电压的装置组成,例如用电流变送器和电压变送器组成测试模块5,此处不再一一赘述,在实际应用中,根据需要设置即可。

测试平台对第二全控型器件V2和驱动模块2进行双脉冲测试时,如图2所示,双脉冲测试原理的波形示意图如图3所示,使用本实施方式涉及的测试平台进行双脉冲测试的测试结果如图4所示。由图2和图3可知,进行双脉冲测试时,控制模块4所在支路导通,主控模块3产生的初始的第一驱动信号Q1为低电平信号,初始的第二驱动信号Q2为双脉冲信号。由于主控模块3产生的初始的第一驱动信号Q1和初始的第二驱动信号Q2的电压等级可能不足以控制第一全控型器件V1和第二全控型器件V2,所以驱动模块2对初始的第一驱动信号Q1和初始的第二驱动信号Q2进行处理,得到可以控制第一全控型器件V1的第一驱动信号VGE1和可以控制第二全控型器件V2的第二驱动信号VGE2。由于初始的第一驱动信号Q1为低电平信号,第一驱动信号VGE1仍为低电平信号,第一全控型器件V1始终处于关断状态。由于双脉冲测试时,未出现直通短路等短路现象,所以驱动模块2不开启短路保护,第二驱动信号VGE2仍为双脉冲信号。t0时刻,第二全控型器件V2在低电平的作用下处于关断状态,第二全控型器件V2第一端和第二端之间的电压VCE为断路电压,第二全控型器件V2的第二端的电流IC为0;t1时刻,第二驱动信号VGE2的第一个上升沿到达,第二全控型器件V2正向导通,第二全控型器件V2第一端和第二端之间的电压VCE接近于0,电流IC逐渐增大。在t2时刻,第二驱动信号VGE2的下降沿到达,第二全控型器件V2在低电平的作用下再次关断,第二全控型器件V2第一端和第二端之间的电压VCE为断路电压,电流IC再次变为0,控制模块4两端的电流通过第一全控型器件V1内反并联的二极管续流,该电流缓慢衰减。由于电流探头放在第二全控型器件V2的第二端,因此,测试模块5检测不到二极管的反向恢复电流。在t3时刻,第二驱动信号VGE2的第二个上升沿到达,第二全控型器件V2再次导通,二极管进入反向恢复,反向恢复电流会穿过第二全控型器件V2。此时,电流探头能捕捉到反向恢复电流,所以t3时刻第二全控型器件V2的第二端的电流IC不为0。在t4时刻,第二驱动信号VGE2的下降沿到达,第二全控型器件V2在低电平的作用下再次关断,第二全控型器件V2第一端和第二端之间的电压VCE为断路电压,电流IC再次变为0。通过对比图3和图4,可以发现,本实施方式提供的测试平台可以实现双脉冲测试的功能。

需要说明的是,本实施方式中,为阐述清楚,将初始的第一驱动信号Q1设置为负电压信号,本领域技术人员可以理解,在实际应用中,初始的第一驱动信号Q1也可以为其他使全控型器件关断的电信号,本实施方式对初始的第一驱动信号Q1的具体值不起限定作用,初始的第一驱动信号Q1只需要能使得第一全控型器件V1处于关断状态即可。

通过对第二全控型器件V2和驱动模块2进行双脉冲测试,测试模块5可以检测和显示第二全控型器件V2的第一端和第二端的电压VCE、第二驱动信号VGE2和第二全控型器件V2的第二端的电流IC。通过观察以上参数及其波形,可以评估驱动模块2和第二全控型器件V2的功能和性能,获取第二全控型器件V2在开通和关断过程的主要参数,观察开通和关断过程中是否有不合适的震荡、第二全控型器件V2关断时的第二全控型器件V2的第一端和第二端的电压VCE尖峰是否合适,以及第二全控型器件V2关断之后是否存在不合适的震荡。

测试平台对第二全控型器件V2和驱动模块2进行短路测试时,测试平台进行短路测试的结构示意图如图5所示,使用本实施方式涉及的测试平台进行双脉冲测试的测试结果如图6所示。由图5和图6可知,进行短路测试时,控制模块4所在支路断开,初始的第一驱动信号Q1为高电平信号,初始的第二驱动信号Q2为预设时间内为高电平、预设时间外为低电平的信号。由于全控型器件的电流值大于4倍额定值的时间超过10微秒时,全控型器件会有烧坏的风险。所以通过逐步增大预设时间,观察驱动模块2是否可以在10微秒内关闭第二驱动信号VGE2的输出,即第二驱动信号VGE2是否能够在10微秒内变为0V或者负电压,即可判断驱动模块2的短路保护性能。

需要说明的是,本领域技术人员可以理解,主控模块3和驱动模块2的正常工作需要的电源可以由供电模块1提供,也可以由外接电源提供。

需要说明的是,预设时间可以根据测试需要设置。例如,预设时间可以设置为10微秒。

通过对第二全控型器件V2和驱动模块2进行双脉冲测试,测试模块5可以检测和显示第二全控型器件V2的第一端和第二端的电压VCE、第二驱动信号VGE2和第二全控型器件V2的第二端的电流值IC。通过观察以上参数及其波形,可以评估驱动模块2的短路保护性能。

需要说明的是,主控模块3可以是MCU芯片或DSP芯片。在一个具体实施方式中,可以是FPGA芯片或单片机芯片,此处不再一一赘述,在实际应用中,根据需要设置即可。

值得一提的是,本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块,在实际应用中,一个逻辑单元可以是一个物理单元,也可以是一个物理单元的一部分,还可以以多个物理单元的组合实现。此外,为了突出本发明的创新部分,本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入,但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

需要说明的是,以上仅为举例说明,并不对本实用新型的技术方案构成限定。

本使用新型的第二实施方式涉及一种测试平台。第二实施方式与第一实施方式大致相同,主要区别在于,具体说明了供电模块1和控制模块4,如图7所示。供电模块1包括:直流电源100和母排电容101;直流电源100与母排电容101并联;其中,直流电源100的第一端作为供电模块1的第一端,直流电源100的第二端作为供电模块1的第二端。控制模块4包括电感L和开关。通过控制开关的闭合或断开,可以确定控制模块4所在支路的导通或断开,从而对第二全控型器件V2和驱动模块2进行双脉冲测试或短路测试。

将母排电容101与直流电源100并联时,可以起到滤波和稳压的作用。因为母排电容两端电压不能突变,所以第一全控型器件和第二全控型器件的两端电压变化会更为平缓,从而保护第一全控型器件和第二全控型器件。

需要说明的是,在一个具体实现中,供电模块1还有另一种实现方式,此时测试平台如图8所示。如图8所示的另一测试平台的供电模块1包括:交流电源110、整流电路111和母排电容112;交流电源110的两端分别与整流电路111的两个交流输入端电连接,整流电路111的第一直流输出端与母排电容112的第一端电连接,整流电路111的第二直流输出端与母排电容112的第二端电连接;其中,整流电路111的第一直流输出端作为供电模块1的第一端,整流电路111的第二直流输出端作为供电模块1的第二端。

值得一提的是,本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块,在实际应用中,一个逻辑单元可以是一个物理单元,也可以是一个物理单元的一部分,还可以以多个物理单元的组合实现。此外,为了突出本发明的创新部分,本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入,但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

需要说明的是,以上仅为举例说明,并不对本实用新型的技术方案构成限定。

本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本实用新型的精神和范围。

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