一种大功率半导体开关器件测试装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种大功率半导体开关器件测试装置，包括控制板、主电路、IGBT驱动、IGBT母线、人机交互界面、测试夹具、主叠层母排、被测器件、示波器、示波器隔离电压探头和示波器电流探头。所述主电路包括电压传感器、高压直流电源、断路器、直流支撑电容、均压电阻、放电电阻、IGBT_C、空芯电抗器、续流二极管、IGBT_A、IGBT_B、电流传感器；所述主电路集成在所述主叠层母排内；所述主叠层母排包括通用功率器件接口，不同封装的功率器件通过对应的适配母排和主叠层母排相连。本实用新型可以对各种封装的功率器件进行测试，为半导体开关器件的选型、驱动设计、功耗估算等提供重要的数值依据。
【专利说明】
一种大功率半导体开关器件测试装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及半导体器件测试领域，尤其涉及一种大功率半导体开关器件测试
目.0
【背景技术】
[0002]随着技术的进步，高压大容量电力电子设备在输配电网络中大量应用，构成这些设备的核心器件为各种半导体开关器件(如IGBT，GT0等)，随着功率等级的增大，核心器件是否能在安全工作区运行对整个系统的安全性和稳定性至关重要，因此前期的测试和评估非常重要。目前的测试方法基本都是属于简单的双脉冲测试，此种测试方案存在操作复杂、更换被测器件繁琐、对不同封装器件无法做到在统一参数下进行测试等问题，所以无法对器件并联使用时的均流效果进行评估。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种基于多脉冲电流的半导体功率开关器件的测试装置，能够对多种封装器件和同种封装器件并联使用的情况下进行测试，可方便快捷地对开关损耗、驱动功率、通态损耗等多个重要参数进行测试，为驱动电路设计、功耗计算等提供依据。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是:一种大功率半导体开关器件测试装置，包括:控制板、主电路、IGBT驱动、IGBT母线、人机交互界面、测试夹具、主叠层母排、被测器件;所述控制板分别与人机交互界面、IGBT驱动、IGBT母线、主电路连接;所述主电路集成在所述主叠层母排内；所述主叠层母排包括连接半导体功率开关器件的通用接口，各种封装的功率开关器件通过对应的适配母排和主叠层母排相连;所述测试夹具分别与IGBT驱动、IGBT母线连接。
[0005]优选地，所述大功率半导体开关器件测试装置还包括:示波器、示波器隔离电压探头和示波器电流探头;所述示波器分别与示波器隔离电压探头和示波器电流探头连接;所述示波器隔离电压探头和示波器电流探头分别与主电路连接。
[0006]优选地，所述主电路包括:电压传感器、高压直流电源、断路器、直流支撑电容、均压电阻、放电电阻、绝缘栅双极型晶体管IGBT_C、空芯电抗器、续流二极管、绝缘栅双极型晶体管IGBT_A、绝缘栅双极型晶体管IGBT_B、电流传感器;所述主叠层母排分别与直流支撑电容、均压电阻、空芯电抗器、绝缘栅双极型晶体管IGBT_A、绝缘栅双极型晶体管IGBT_B、续流二极管连接;所述高压直流电源通过断路器和主叠层母排连接;所述绝缘栅双极型晶体管IGBT_C通过放电电阻和主叠层母排连接;所述电压传感器和高压直流电源并联;所述控制板分别与电流传感器和电压传感器连接。
[0007]优选地，所述主叠层母排还包含有空芯电抗器的连接点，它和被测器件之间的连接通过所述主叠层母排的通用接口来实现，测试时所述空芯电抗器可更换。
[0008]优选地，所述控制板和IGBT驱动通过电缆或光纤连接。
[0009]优选地，所述控制板和人机交互界面通过RS485总线连接；所述控制板还包括RS232接口，通过电缆与上位机相连。
[0010]进一步优选地，所述人机交互界面是触摸控制屏。
[0011]更进一步优选地，除所述触摸控制屏外其余器件包括被测器件均封闭在所述测试装置中。
[0012]优选地，所述被测器件包括:绝缘栅双极型晶体管IGBT、二极管、可控硅、集成门极换流晶闸管IGCT、金氧半场效晶体管MOSFET。
[0013]进一步优选地，所述被测器件还包括多个同种封装器件并联。
[0014]本实用新型的有益效果:
[0015]本实用新型的大功率半导体开关器件测试装置通过在主叠层母排设置连接半导体功率开关器件的通用接口，各种封装的功率开关器件都可以和主叠层母排相连，能够对多种封装器件和同种封装器件并联使用的情况下进行测试，可以在系统的设计阶段非常方便的对半导体开关器件的工作参数进行测试，可为驱动电路的设计、散热设计提供真实有效的参考数据。
[0016]本实用新型的一优选技术方案，控制板和IGBT驱动通过电缆或光纤连接，不同封装的被测器件均有对应的即插即用的驱动，安装方便、更换快捷。
[0017]本实用新型的另一优选技术方案，在整个测试过程中，除触摸控制屏外其余器件包括被测器件均封闭在本测试装置中，所有测试全部在触摸控制屏上完成，操作简单。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型整体框图。
[0019]图2是本实用新型大功率半导体开关器件测试装装置的主电路示意图。
[0020]图3是本实用新型整体外观图。
[0021]其中，1-示波器;2-电流传感器;3-示波器电流探头;4-绝缘栅双极型晶体管IGBT_A; 5-绝缘栅双极型晶体管IGBT_B; 6-空芯电抗器;7-续流二极管;8-放电电阻；9-直流支撑电容；10-断路器；11-高压直流电源；12-绝缘栅双极型晶体管IGBT_C; 13-电压传感器；14-控制板；15-RS232接口 ； 16-触摸控制屏；17-光纤；18-被测器件；19-示波器隔离电压探头；20-1GBT驱动；21-均压电阻。
【具体实施方式】
[0022]下面结合【具体实施方式】并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0023]如图1所示，一种大功率半导体开关器件测试装装置，包括:控制板14、主电路、IGBT驱动20、IGBT母线、人机交互界面、测试夹具、主叠层母排、被测器件18;所述控制板14分别与人机交互界面、IGBT驱动20、IGBT母线、主电路连接;所述主电路集成在所述主叠层母排内；所述主叠层母排包括一个连接半导体功率开关器件的通用接口，各种封装的功率开关器件通过对应的适配母排和主叠层母排相连;所述测试夹具分别与IGBT驱动20、IGBT母线连接。
[0024]如图2所示，所述大功率半导体开关器件测试装装置，还包括:示波器1、示波器隔离电压探头19和示波器电流探头3;所述示波器I分别与示波器隔离电压探头19和示波器电流探头连接3连接;所述示波器隔离电压探头19和示波器电流探头3分别与主电路连接。所述主电路包括:电压传感器13、高压直流电源11、断路器10、直流支撑电容9、均压电阻21、放电电阻8、IGBT_C12、空芯电抗器6、续流二极管7、绝缘栅双极型晶体管IGBT_A4、绝缘栅双极型晶体管IGBT_B5、电流传感器2;所述主叠层母排分别与直流支撑电容9、均压电阻21、空芯电抗器6、绝缘栅双极型晶体管IGBT_A4、绝缘栅双极型晶体管IGBT_B5、续流二极管7连接;所述高压直流电源11通过断路器10和主叠层母排连接;所述绝缘栅双极型晶体管IGBT_C12通过放电电阻8和主叠层母排连接;所述电压传感器13和高压直流电源11并联;所述控制板14分别与电流传感器2和电压传感器13连接。即主电路集成在主叠层母排之内，此种连接方式安全可靠并且将寄生参数(主要是寄生电感)降至最小。
[0025]主叠层母排还包含有空芯电抗器6的连接点，它和被测器件18之间的连接通过所述主叠层母排的通用接口来实现，测试时所述空芯电抗器6可更换。
[0026]直流支撑电容9用于稳定测试时所需要的直流电压；绝缘栅双极型晶体管IGBT_C12和放电电阻8用于测试后将支撑电容上的电压降至安全电压;空芯电抗器6作为测试时的负载，用于产生所需的电流;续流二极管7用于在测试时所有器件关闭后为空芯电抗器6提供一个续流回路，防止空心电抗器6因电流突变产生过高的电压损坏其它器件;绝缘栅双极型晶体管IGBT_A 4用于限制测试时的电流，避免因误操作导致被测器件因电流过大而损坏;绝缘栅双极型晶体管IGBT_B 5和被测器件18为并联关系，一方面可旁路被测器件的部分电流，起到保护被测器件的作用；另一方面可提供另外一种测试方式，即通过被测器件的电流既可从零开始上升，也可先由绝缘栅双极型晶体管IGBT_B 5产生所需电流后再关断绝缘栅双极型晶体管IGBT_B 5并开通被测器件，此种方式可以模拟被测器件在大电流时的开通能力。装置中的电压传感器13和电流传感器2为控制和保护系统提供所需参数，从而保障测试时的安全性。
[0027]控制板14和IGBT驱动20模块通过电缆或光纤17连接，不同封装的被测器件18均有对应的即插即用的驱动模块，安装方便、快捷，减少了出错的可能性。
[0028]控制板14通过RS485连接线和触摸控制屏16相连，所述的RS232接口 15可以通过电缆和上位机相连，测试时除直流电压值以外(直流电压值需在高压直流电源上手动调节)的所有测试参数均可通过触摸控制屏16或上位机进行设置和调整，可设置和调整的参数包括但不限于:脉冲个数、各脉冲对应的时间、各脉冲间隔时间、最大测试电流等。
[0029]在整个测试过程中，除触摸控制屏16外其余器件包括被测器件18均封闭在本测试装置中，如果在测试过程中人为的打开装置面盖，测试会立即终止，并将直流支撑电容9上的电压释放至安全电压以下，从而保证测试人员的安全。
[0030]在测试过程中，操作者根据不同电压等级的被测器件18调整高压直流电源11的输出电压值。
[0031]在测试过程中，操作者根据不同电流等级的被测器件18设置过流保护值，此操作在触摸控制屏16或上位机上进行。
[0032]在测试过程中，操作者通过人机界面或者上位机下发控制命令给控制板14，控制板14则将该指令转化为相应的控制信号通过电缆或光纤17传送给绝缘栅双极型晶体管IGBT_A 4、绝缘栅双极型晶体管IGBT_B 5、绝缘栅双极型晶体管IGBT_C 12，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT_A 4、绝缘栅双极型晶体管IGBT_B5、绝缘栅双极型晶体管IGBT_C 12的开通和关断。
[0033]被测器件18包括但不限于以下器件:绝缘栅双极型晶体管IGBT、二极管、可控硅、集成门极换流晶闸管IGCT、金氧半场效晶体管MOSFET等。
[0034]被测器件18可以是多个同种封装器件的并联，可对器件在并联使用时的动态均流效果进行评估。
[0035]在测试完成后，如果检测到有打开装置面盖的操作，则控制系统自动断开断路器并开通绝缘栅双极型晶体管IGBT_C来释放直流支撑电容上的电压，保障操作者的安全。
[0036]以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:包括:控制板(14)、主电路、IGBT驱动(20)、IGBT母线、人机交互界面、测试夹具、主叠层母排、被测器件(18);所述控制板(14)分别与人机交互界面、IGBT驱动(20)、IGBT母线、主电路连接;所述主电路集成在所述主叠层母排内；所述主叠层母排包括连接半导体功率开关器件的通用接口，各种封装的功率开关器件通过对应的适配母排和主叠层母排相连;所述测试夹具分别与IGBT驱动(20)、IGBT母线连接。2.如权利要求1所述的一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:还包括:示波器(I)、示波器隔离电压探头(19)和示波器电流探头(3);所述示波器(I)分别与示波器隔离电压探头(19)和示波器电流探头(3)连接;所述示波器隔离电压探头(19)和示波器电流探头(3)分别与主电路连接。3.如权利要求1所述的一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:所述主电路包括:电压传感器(13)、高压直流电源(11)、断路器(10)、直流支撑电容(9)、均压电阻(21)、放电电阻(8)、绝缘栅双极型晶体管IGBT_C(12)、空芯电抗器(6)、续流二极管(7)、绝缘栅双极型晶体管IGBT_A(4)、绝缘栅双极型晶体管IGBT_B(5)、电流传感器(2);所述主叠层母排分别与直流支撑电容(9)、均压电阻(21)、空芯电抗器(6)、绝缘栅双极型晶体管IGBT_A(4)、绝缘栅双极型晶体管IGBT_B (5 )、续流二极管(7)连接;所述高压直流电源(I I)通过断路器(10)和主叠层母排连接;所述绝缘栅双极型晶体管IGBT_C(12)通过放电电阻(8)和主叠层母排连接;所述电压传感器(13)和高压直流电源(11)并联;所述控制板(14)分别与电流传感器(2)和电压传感器(13)连接。4.如权利要求1所述的一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:所述主叠层母排还包含有空芯电抗器(6)的连接点，它和被测器件(18)之间的连接通过所述主叠层母排的通用接口来实现，测试时所述空芯电抗器(6)可更换。5.如权利要求1所述的一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:所述控制板(14)和IGBT驱动(20)通过电缆或光纤(17)连接。6.如权利要求1所述的一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:所述控制板(14)和人机交互界面通过RS485总线连接;所述控制板(14)还包括RS232接口(15)，通过电缆与上位机相连。7.如权利要求1或6所述的一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:所述人机交互界面是触摸控制屏(16)。8.如权利要求7所述的一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:除所述触摸控制屏(16)外其余器件包括被测器件(18)均封闭在所述测试装置中。9.如权利要求1所述的一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:所述被测器件(18)包括:绝缘栅双极型晶体管IGBT、二极管、可控硅、集成门极换流晶闸管IGCT、金氧半场效晶体管MOSFET。10.如权利要求9所述的一种大功率半导体开关器件测试装置，其特征在于:所述被测器件(18)还包括多个同种封装器件并联。
【文档编号】G01R31/327GK205539356SQ201521141441
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】李玉容, 于洋, 雷仕建, 蒋成明
【申请人】深圳青铜剑科技股份有限公司