用于智能功率模块的测试电路及测试方法
【专利摘要】本发明属于功率半导体测试【技术领域】，提供了一种用于智能功率模块的测试电路及测试方法。本发明在智能功率模块接入接口模块后，由测试控制模块根据智能功率模块的型号和参数测试需求控制开关阵列模块中的多个开关实现相应的通断，该多个开关的通断状态与智能功率模块的型号和参数测试需求相对应，测试控制模块再驱动参数测试模块输出激励信号通过开关阵列模块和接口模块加载至智能功率模块，并由参数测试模块通过接口模块及开关阵列模块检测智能功率模块所输出的响应信号并记录相应的电气参数，从而在对智能功率模块实现不同的电气参数测试的基础上达到了兼容不同型号的智能功率模块的目的，使测试功能得到了显著的扩展。
【专利说明】用于智能功率模块的测试电路及测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于功率半导体测试【技术领域】，尤其涉及一种用于智能功率模块的测试电 路及测试方法。
【背景技术】
[0002] 智能功率模块是一种将功率半导体器件、栅极驱动电路及保护电路等集成于一体 的混合集成电路，其广泛应用于变频家电、逆变电源及工业电气自动化等领域。
[0003] 智能功率模块作为电子系统中的核心器件，常工作于高电压、大电流的环境下，其 性能的优劣直接影响着电子系统的可靠性。因此，对智能功率模块的各项电气参数进行测 试，剔除不合格的产品，对于提高系统的可靠性具有较为重要意义。然而，由于智能功率模 块的参数较多，且型号各异，现有技术一般是根据智能功率模块的内部结构及外部引脚定 义对其进行专门的测试电路设计，测试功能固化单一，不易进行功能扩展，不同型号的智能 功率模块的测试电路之间不具备通用性。
[0004] 因此，现有技术存在无法提供一种用于智能功率模块的测试电路以实现准确检测 智能功率模块的电气参数且便于功能扩展以兼容不同型号的智能功率模块的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种用于智能功率模块的测试电路，旨在实现准确检测智 能功率模块的电气参数，且便于功能扩展以兼容不同型号的智能功率模块。
[0006] 本发明是这样实现的一种用于智能功率模块的测试电路，所述测试电路包括：
[0007] 接口模块、开关阵列模块、测试控制模块及参数测试模块；
[0008] 所述接口模块用于接入所述智能功率模块，所述开关阵列模块与所述接口模块、 所述测试控制模块及所述参数测试模块连接，所述测试控制模块还与所述参数测试模块连 接，所述开关阵列模块中包含多个开关，所述多个开关的通断状态与所述智能功率模块的 型号和参数测试需求相对应；
[0009] 在所述智能功率模块接入所述接口模块后，所述测试控制模块根据所述智能功率 模块的型号和参数测试需求控制所述开关阵列模块中的多个开关实现相应的通断，所述测 试控制模块再驱动所述参数测试模块输出激励信号通过所述开关阵列模块和所述接口模 块加载至所述智能功率模块，并由所述参数测试模块通过所述接口模块及所述开关阵列模 块检测所述智能功率模块所输出的响应信号并记录相应的电气参数。
[0010] 本发明还提供了一种基于上述用于智能功率模块的测试电路的测试方法，所述测 试方法包括以下步骤：
[0011] 将智能功率|吴块接入接口 |吴块；
[0012] 测试控制模块根据所述智能功率模块的型号和参数测试需求控制开关阵列模块 中的多个开关实现相应的通断；
[0013] 所述测试控制模块驱动参数测试模块输出激励信号通过所述开关阵列模块和所 述接口模块加载至所述智能功率模块；
[0014] 所述参数测试模块通过所述接口模块及所述开关阵列模块检测所述智能功率模 块所输出的响应信号并记录相应的电气参数。
[0015] 本发明通过采用包括接口模块、开关阵列模块、测试控制模块及参数测试模块的 测试电路对智能功率模块进行电气参数测试，在智能功率模块接入接口模块后，测试控制 模块根据智能功率模块的型号和参数测试需求控制开关阵列模块中的多个开关实现相应 的通断，该多个开关的通断状态与智能功率模块的型号和参数测试需求相对应，测试控制 模块再驱动参数测试模块输出激励信号通过开关阵列模块和接口模块加载至智能功率模 块，并由参数测试模块通过接口模块及开关阵列模块检测智能功率模块所输出的响应信号 并记录相应的电气参数，从而在对智能功率模块实现不同的电气参数测试的基础上达到了 兼容不同型号的智能功率模块的目的，使测试功能得到了显著的扩展。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明实施例提供的用于智能功率模块的测试电路的模块结构图；
[0017] 图2是本发明实施例提供的用于智能功率模块的测试电路的示例结构图；
[0018] 图3是本发明实施例提供的基于智能功率模块的测试电路的测试方法的实现流 程图；
[0019] 图4是本发明实施例提供的基于智能功率模块的测试电路的测试方法所涉及的 测试原理图。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0021] 本发明实施例通过采用包括接口模块、开关阵列模块、测试控制模块及参数测试 模块的测试电路对智能功率模块进行电气参数测试，在智能功率模块接入接口模块后，测 试控制模块根据智能功率模块的型号和参数测试需求控制开关阵列模块中的多个开关实 现相应的通断，该多个开关的通断状态与智能功率模块的型号和参数测试需求相对应，测 试控制模块再驱动参数测试模块输出激励信号通过开关阵列模块和接口模块加载至智能 功率模块，并由参数测试模块通过接口模块及开关阵列模块检测智能功率模块所输出的响 应信号并记录相应的电气参数，从而在对智能功率模块实现不同的电气参数测试的基础上 达到了兼容不同型号的智能功率模块的目的，使测试功能得到了显著的扩展。
[0022] 图1示出了本发明实施例提供的用于智能功率模块的测试电路的模块结构，为了 便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：
[0023] 用于智能功率模块的测试电路100包括接口模块101、开关阵列模块102、测试控 制模块103及参数测试模块104。
[0024] 接口模块101用于接入智能功率模块200,开关阵列模块102与接口模块101、测 试控制模块103及参数测试模块104连接，测试控制模块103还与参数测试模块104连接， 开关阵列模块102中包含多个开关，该多个开关的通断状态与智能功率模块200的型号和 参数测试需求相对应。
[0025] 在智能功率模块200接入接口模块101后，测试控制模块103根据智能功率模块 200的型号和参数测试需求控制开关阵列模块102中的多个开关实现相应的通断，测试控 制模块103再驱动参数测试模块104输出激励信号通过开关阵列模块102和接口模块101 加载至智能功率模块200,并由参数测试模块104通过接口模块101及开关阵列模块102检 测智能功率模块200所输出的响应信号并记录相应的电气参数。
[0026] 进一步地，接口模块101具体为直插式插槽，在需要将智能功率模块200接入接口 模块101时，将智能功率模块200的各个引脚插入该直插式插槽即可。
[0027] 进一步地，开关阵列模块102具体包括多条横向布线、多条纵向布线及多个开关， 所述多个开关的数量等于所述多条横向布线的数量与所述多条纵向布线的数量的乘积，所 述多条横向布线与接口模块101连接，所述多条纵向布线与参数测试模块104连接，所述多 条横向布线中的每条横向布线上连接有与所述多条纵向布线的数量相同的多个开关，且所 述与多条纵向布线的数量相同的多个开关中的每个开关还连接所述多条纵向布线中的每 一条纵向布线，所述多个开关中的每个开关的第一端和第二端分别连接一条横向布线和一 条纵向布线。
[0028] 其中，在对开关阵列模块102进行PCB板布线时，可以将所述多条横向布线和所述 多条纵向布线设置于PCB板的顶层和底层，如图2所示，所述多条横向布线(在图2中的标 号为氏、H2、HfHn，η为正整数）中的每条横向布线与上述的直插式插槽(即接口模块101) 的每一行引脚 对应连接，所述多条纵向布线(在图2中的标号为ZpZyZfZm，!!!为正整 数）中的每条纵向布线与参数测试模块104的每个测试引脚一一对应连接，多个开关(在图 2中的标号为Sp S2、S3?Sk，k为正整数，则k=nXm)中的每个开关的第一端和第二端分别 连接一条横向布线和一条纵向布线，例如：开关SAi的第一端和第二端分别连接横向布线氏 和纵向布线Zp
[0029] 另外，对于上述的开关阵列模块102中所包含的多条横向布线、多条纵向布线以 及多个开关，这实际上是一种冗余设计，目的在于为测试功能的扩展(如对更多的电气参数 或者不同型号的智能功率模块进行检测)提供条件，所以开关阵列模块102是用于为测试电 路1〇〇中的各个模块提供布线连接以组合形成一个完成的测试电路；上述的多个开关可以 是继电器或半导体开关，其中，半导体开关可具体为M0S管、三极管、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）或者其他具备开关特性的半导体器件。
[0030] 进一步地，测试控制模块103是包含中央处理器且基于LabVIEW系统的控制平台， 其根据与智能功率模块200的类型和参数测试需求对应的测试原理控制开关阵列模块102 中多个开关的通断状态，并控制参数测试模块104以实现相应的测试目的。
[0031] 进一步地，参数测试模块104包括可调电压源、直流电压源、电阻RL、脉冲电压源、 电压表、电流表及示波器探头等测试装置，其中，可调电压源、直流电压源、电阻RL、脉冲电 压源的数量可以为多个，电阻RL的阻值可以为100千欧姆。例如，如图2所示，当进行电气 参数测试时需要采用可调电压源U1、可调电源U2、直流电源11、电阻RL及电压表Ml，可调 电压源U1的正负极分别连接开关阵列模块102的两条纵向布线，可调电源U2的正负极也 是分别连接开关阵列模块102的两条纵向布线，电阻RL的第一端连接直流电源II的正极， 电阻RL的第二端连接开关阵列模块102的一条纵向布线，电压表Ml的两极分别连接开关 阵列模块102的两条纵向布线。
[0032] 在本发明实施例中，由接口模块101、开关阵列模块102、测试控制模块103及参数 测试模块104组成的测试电路100对智能功率模块200进行电气参数测试，由测试控制模 块103根据智能功率模块200的型号和参数测试需求控制开关阵列模块102中的多个开关 实现相应的通断，测试控制模块103再驱动参数测试模块104通过开关阵列模块102和接 口模块101向智能功率模块200发出激励信号，然后参数测试模块104再通过开关阵列模 块102和接口模块101对智能功率模块200输出的响应信号进行检测并记录相应的电气参 数，从而实现了兼容不同型号的智能功率模块200的电气参数测试，能够灵活地实现不同 的测试功能扩展，且能够有效缩短研发时间。另外，整个测试电路100结构简单，易于维护。
[0033] 图3示出了本发明实施例提供的基于上述用于智能功率模块的测试电路的测试 方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：
[0034] 在步骤S1中，将智能功率模块接入接口模块。
[0035] 在步骤S2中，测试控制模块根据智能功率模块的型号和参数测试需求控制开关 阵列模块中的多个开关实现相应的通断。
[0036] 在步骤S3中，测试控制模块驱动参数测试模块输出激励信号通过开关阵列模块 和接口模块加载至智能功率模块。
[0037] 在步骤S4中，参数测试模块通过接口模块及开关阵列模块检测智能功率模块所 输出的响应信号并记录相应的电气参数。
[0038] 以下结合图2所示的测试电路对上述的测试方法作进一步说明：
[0039] 图2所示的测试电路是对智能功率模块200的逻辑输入端LIN1的阈值电压进行 检测，根据图4所示的测试原理图，测试方法如下：
[0040] (1)将待测的智能功率模块200接入接口模块101。
[0041] (2)测试控制模块103根据智能功率模块200的型号和逻辑输入端LIN1 (参数测 试需求）控制开关阵列模块102中的开关Si、开关Sn+2、开关S2n+1、开关S 3n+2、开关S(m_4)n+3、开 关 S(m-3)n+(n-2)、 开关 S (m-2)n+(n-3)、 开关 S(m-l)n+(n-2) 实现导通以将参数测试模块104中的电压表 Ml、直流电源II、电阻RL、可调电压源U1及可调电压源U2连接至智能功率模块200的引脚 以形成对智能功率模块200的逻辑输入端LIN1的阈值电压进行测试的测试电路。
[0042] (3)测试控制模块103驱动参数测试模块104中的可调电源U2输出+15V直流电 压、直流电压源II输出+30V直流电压通过开关阵列模块和接口模块加载至智能功率模块 200。
[0043] (4)由于智能功率模块200的逻辑输入端LIN1的正向阈值电压为电压区间[0, 5V] 中的某一电压值，当逻辑输入端LIN1的电压从0V增加到正向阈值电压时，智能功率模块 200的引脚U和引脚N之间的电压会发生跳变，为了测量正向阈值电压，测试控制模块103 控制参数测试模块104中的可调电压源U1的输出电压从0V逐步增加至5V，同时检测电压 表Ml的读数变化，当电压表Ml的电压读数从+30V左右跳变至0V左右时，测试控制模块 103对可调电压源U1的电压值进行记录，则该被记录的电压值即为智能功率模块200的逻 辑输入端LIN1的正向阈值电压；由于智能功率模块200的逻辑输入端LIN1的负向阈值电 压为电压区间[0,5V]中的某一电压值，当逻辑输入端LIN1的电压从正向阈值电压下降到 负向阈值电压时，智能功率模块200的引脚U和引脚N之间的电压会发生跳变，为了测量负 向阈值电压，测试控制模块103控制参数测试模块103中的可调电压源U1的输出电压从前 述被记录的电压值逐步增加至5V，同时检测电压表Ml的读数变化，当电压表Ml的电压读数 从0V左右跳变至+30V左右时，测试控制模块103对可调电压源U1的电压值进行记录，则 该被记录的电压值即为智能功率模块200的逻辑输入端LIN1的负向阈值电压。
[0044] 对于其他电气参数的测试也是与上述测试方法相同，因此不再赘述。在完成所有 测试工作后，测试控制模块103会控制开关阵列模块102中的多个开关实现复位。
[0045] 综上所述，本发明实施例通过采用包括接口模块、开关阵列模块、测试控制模块及 参数测试模块的测试电路对智能功率模块进行电气参数测试，在智能功率模块接入接口模 块后，测试控制模块根据智能功率模块的型号和参数测试需求控制开关阵列模块中的多个 开关实现相应的通断，该多个开关的通断状态与智能功率模块的型号和参数测试需求相对 应，测试控制模块再驱动参数测试模块输出激励信号通过开关阵列模块和接口模块加载至 智能功率模块，并由参数测试模块通过接口模块及开关阵列模块检测智能功率模块所输出 的响应信号并记录相应的电气参数，从而在对智能功率模块实现不同的电气参数测试的基 础上达到了兼容不同型号的智能功率模块的目的，使测试功能得到了显著的扩展。
[0046] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种用于智能功率模块的测试电路，其特征在于，所述测试电路包括： 接口模块、开关阵列模块、测试控制模块及参数测试模块； 所述接口模块用于接入所述智能功率模块，所述开关阵列模块与所述接口模块、所述 测试控制模块及所述参数测试模块连接，所述测试控制模块还与所述参数测试模块连接， 所述开关阵列模块中包含多个开关，所述多个开关的通断状态与所述智能功率模块的型号 和参数测试需求相对应； 在所述智能功率模块接入所述接口模块后，所述测试控制模块根据所述智能功率模块 的型号和参数测试需求控制所述开关阵列模块中的多个开关实现相应的通断，所述测试控 制模块再驱动所述参数测试模块输出激励信号通过所述开关阵列模块和所述接口模块加 载至所述智能功率模块，并由所述参数测试模块通过所述接口模块及所述开关阵列模块检 测所述智能功率模块所输出的响应信号并记录相应的电气参数。
2. 如权利要求1所述的测试电路，其特征在于，所述接口模块为直插式插槽。
3. 如权利要求1所述的测试电路，其特征在于，所述开关阵列模块包括多条横向布线、 多条纵向布线及多个开关，所述多个开关的数量等于所述多条横向布线的数量与所述多条 纵向布线的数量的乘积，所述多条横向布线与所述接口模块连接，所述多条纵向布线与所 述参数测试模块连接，所述多条横向布线中的每条横向布线上连接有与所述多条纵向布线 的数量相同的多个开关，且所述与多条纵向布线的数量相同的多个开关中的每个开关还连 接所述多条纵向布线中的每一条纵向布线，所述多个开关中的每个开关的第一端和第二端 分别连接一条横向布线和一条纵向布线。
4. 如权利要求3所述的测试电路，其特征在于，所述多个开关为继电器或半导体开关。
5. 如权利要求3所述的测试电路，其特征在于，所述半导体开关为MOS管、三极管或绝 缘栅双极型晶体管。
6. 如权利要求1所述的测试电路，其特征在于，所述参数测试模块包括可调电压源、直 流电压源、电阻RL、脉冲电压源、电压表、电流表及示波器探头。
7. -种基于如权利要求1所述的用于智能功率模块的测试电路的测试方法，其特征在 于，所述测试方法包括以下步骤： 将智能功率模块接入接口模块； 测试控制模块根据所述智能功率模块的型号和参数测试需求控制开关阵列模块中的 多个开关实现相应的通断； 所述测试控制模块驱动参数测试模块输出激励信号通过所述开关阵列模块和所述接 口模块加载至所述智能功率模块； 所述参数测试模块通过所述接口模块及所述开关阵列模块检测所述智能功率模块所 输出的响应信号并记录相应的电气参数。
【文档编号】G01R31/28GK104111416SQ201310311882
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年7月23日 优先权日:2013年7月23日
【发明者】华庆, 陈伟峰, 程德凯, 黄祥钧, 李泽宏, 张波 申请人:广东美的制冷设备有限公司