多脉冲测试电路及多脉冲测试方法与流程

本发明涉及集成电路测试领域，特别是涉及一种多脉冲测试电路及多脉冲测试方法。

背景技术：

1、碳化硅(sic)作为宽禁带材料相较硅(si)拥有很多优势，作为新材料能够明显提升电力电子开关器件的性能，有助于节能减排。但新材料带来了新的问题，如sic mosfet中栅极氧化层的问题，传统的评估手段无法排除所有的问题，需要设计新的试验对sicmosfet进行验证，如高频开关状态下器件参数变化，以及基于长期应用试验的寿命评估，均需要一个多脉冲持续开关的工作环境。

2、目前电力电子开关器件测试主流有双脉冲测试方法，目的是获得器件的动态参数，其原理是用双脉冲模拟器件在实际应用线路中的开关过程，缺点是没有电感能量复位线路，只能输出两个脉冲，否则电感电流会持续增加损坏器件，因此无法实现多脉冲的功能；也可以通过boost等成熟的电路拓扑使器件工作在多脉冲持续开关工况下，但不同测试条件需要不同电路板，成本较高，且不存在能量回收，需要消耗大量的能源。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多脉冲测试电路及多脉冲测试方法，用于解决现有技术中多脉冲测试难以实现、缺乏电感能量复位功能且能耗大等问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多脉冲测试电路，所述多脉冲测试电路至少包括：

3、充能模块、换流模块及开关模块；

4、所述开关模块包括串联在供电端和接地端之间的待测器件及电感；

5、所述充能模块为测试提供电能；

6、所述换流模块包括第一开关，连接于所述充能模块与所述开关模块之间，通过所述第一开关的通断调整电流流向；

7、所述第一开关与所述待测器件的开关信号相互隔离且同步；当所述待测器件和所述第一开关导通时，从所述充能模块获取能量为所述电感提供能量，当所述待测器件和所述第一开关关断时，将所述电感的能量回收至所述充能模块。

8、可选地，所述换流模块还包括第一电流流向限制单元和第二电流流向限制单元；

9、所述第一电流流向限制单元的正极连接于所述电感与所述待测器件之间，负极连接所述充能模块的电能输出端；

10、所述第二电流流向限制单元的负极连接所述开关模块的供电端，正极连接所述接地端。

11、可选地，所述充能模块包括串联的直流电源、第三电流流向限制单元和电容；所述直流电源补充系统中损失的能量；所述第三电流流向限制单元防止电流倒流回所述直流电源；所述电容存储能量并提供给所述开关模块。

12、更可选地，电流流向限制单元为二极管或同步整流管。

13、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多脉冲测试方法，采用上述多脉冲测试电路实现，所述多脉冲测试方法至少包括：

14、基于测试需求确定待测器件的工作频率、工作电流、工作电压、导通占空比、导通时间，电感的感量，以及充能模块中电容的容值；

15、基于所述待测器件的导通时间及工作频率确定所述第一开关与所述待测器件的开关信号，两者的开关信号相互隔离且同步；

16、基于设定的参数对所述待测器件进行多脉冲测试，具体测试过程如下：

17、s1：第一开关和待测器件导通，充能模块提供的能量通过电感释放，所述电感两端的电压为第一预设值，所述电感的电流逐渐增加，能量存储在所述电感中；

18、s2：所述第一开关和所述待测器件断开，换流模块使所述电感的电压钳位在第二预设值，所述电感中的能量通过所述换流模块释放并返回到所述充能模块中；

19、s3：通过设置所述第一开关和所述待测器件的再次导通时间，实现所述待测器件在硬开启和零电压开启之间转换。

20、可选地，所述电感的能量释放完成，所述第一开关和所述待测器件仍保持断开状态，则所述电感和所述待测器件的结电容开始自由谐振，所述待测器件的电压在所述第一预设值和零之间变化；若在所述待测器件的电压为所述第一预设值时，再次导通所述第一开关和所述待测器件，实现所述待测器件的硬开启；若在所述待测器件的电压为零时，再次导通所述第一开关和所述待测器件，则实现所述待测器件的零开启；

21、其中，所述第一预设值为工作电压，所述第二预设值为所述第一预设值的负数。

22、可选地，所述导通占空比小于等于50％。

23、更可选地，所述电容的容值满足：

24、

25、其中，c1为电容的容值；l1为电感的感量；vdd为工作电压；id为工作电流。

26、更可选地，多脉冲测试中，硬开启满足如下条件：

27、(1-2d)×ts＝ntr，

28、

29、其中，d为导通占空比；ts为运行周期；n为谐振周期的倍数，n为大于等于0的整数；tr为谐振周期；l1为电感的感量；coss为所述待测器件的结电容。

30、更可选地，多脉冲测试中，零电压开启满足如下条件：

31、

32、

33、其中，d为导通占空比；ts为运行周期；n为谐振周期的倍数，n为大于等于0的整数；tr为谐振周期；l1为电感的感量；coss为所述待测器件的结电容。

34、如上所述，本发明的多脉冲测试电路及多脉冲测试方法，具有以下有益效果：

35、本发明的多脉冲测试电路及多脉冲测试方法实现对电力电子开关器件的多脉冲测试，既通过换流模块的设计实现了电感能量复位和能量回收，又通过设置多脉冲测试电路的测试周期，实现待测器件的硬开启和零开启之间的测试转换。本发明测试电路结构简单、成本低廉、节能环保，适用于电力电子开关器件的寿命评估和高频开关状态下器件的参数监控。

技术特征：

1.一种多脉冲测试电路，其特征在于，所述多脉冲测试电路至少包括：

2.根据权利要求1所述的多脉冲测试电路，其特征在于：所述换流模块还包括第一电流流向限制单元和第二电流流向限制单元；

3.根据权利要求1所述的多脉冲测试电路，其特征在于：所述充能模块包括串联的直流电源、第三电流流向限制单元和电容；所述直流电源补充系统中损失的能量；所述第三电流流向限制单元防止电流倒流回所述直流电源；所述电容存储能量并提供给所述开关模块。

4.根据权利要求2-3任意一项所述的多脉冲测试电路，其特征在于：电流流向限制单元为二极管或同步整流管。

5.一种多脉冲测试方法，采用如权利要求1-4任意一项所述的多脉冲测试电路实现，其特征在于，所述多脉冲测试方法至少包括：

6.根据权利要求5所述的多脉冲测试方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的多脉冲测试方法，其特征在于：所述导通占空比小于等于50％。

8.根据权利要求6或7所述的多脉冲测试方法，其特征在于：所述电容的容值满足：

9.根据权利要求6或7所述的多脉冲测试方法，其特征在于：多脉冲测试中，硬开启满足如下条件：

10.根据权利要求6或7所述的多脉冲测试方法，其特征在于：多脉冲测试中，零电压开启满足如下条件：

技术总结
本发明提供一种多脉冲测试电路及多脉冲测试方法，包括：开关模块，包括串联在供电端和接地端之间的待测器件及电感；充能模块，为测试提供电能；换流模块，包括第一开关，连接于所述充能模块与所述开关模块之间，通过第一开关的通断调整电流流向；所述第一开关与所述待测器件的开关信号相互隔离且同步；当所述待测器件和所述第一开关导通时，从所述充能模块获取能量为所述电感提供能量，当所述待测器件和所述第一开关关断时，将所述电感的能量回收至所述充能模块。本发明的多脉冲测试电路及多脉冲测试方法可以实现对电力电子开关器件的多脉冲测试，测试电路结构简单、成本低廉、节能环保。

技术研发人员：丁继,唐开锋,马荣耀,徐丹丹
受保护的技术使用者：华润微电子（重庆）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15