功率循环测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种测试系统，特别涉及一种功率循环测试系统。


背景技术：

2.功率模块是主要用于电气工程、电力系统中，是电子装置中实现电能转换与电路控制的核心，根据负载的要求在电子电路中能够实现功率转换、功率开关、功率放大、线路保护和整流等功能，从而使电气设备得到最佳的电能供给和高效、安全、经济的运行。
3.为了保证使用寿命，需要在功率模块定型前做一系列可靠性试验，例如通过功率循环测试来加速功率模块的老化进程，从而在较短的时间内就能明确失效机理，并用于后续的可靠性方面的研究。但市面上基本所有成熟的功率循环方案都是只针对分立器件(如igbt、mos等)，未发现有针对功率组件的方案，并且分立器件的功率循环实验是以环境试验箱的形式体现，接线繁琐，调控复杂。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种功率循环测试系统，可以实现对功率器件和功率组件的功率循环测试。
5.根据本实用新型的一方面，提供一种功率循环测试系统，其特征在于，包括：直流电源，用于提供供电电压；测试模块，与功率模块相连接，用于控制所述功率模块的导通状态以及获取采样信号；以及负载，与所述测试模块相连，在功率循环测试中作为所述功率模块的负载以获得负载电流；其中，所述测试模块在多次温度循环中根据所述采样信号获得所述功率模块的老化数据，所述多次温度循环的每次温度循环包括在预定的温度范围内开启所述功率模块以实现升温过程，在高于预定的温度范围时关断所述功率模块以实现降温过程。
6.可选地，所述升温过程包括所述功率模块满载工作，以加速升温过程。
7.可选地，所述功率模块包括功率组件和功率器件中的任意一种。
8.可选地，所述测试模块包括：控制器，控制所述功率模块的导通状态，以实现所述温度循环；温度传感器，监测所述功率模块的温度；以及芯片单元，连接所述功率模块与所述控制器。
9.可选地，所述控制器为fpga。
10.可选地，所述芯片单元包括：配置卡，与所述功率模块相连，用于根据所述功率模块的类型配置所述功率模块与所述测试模块的连接方式及所述功率模块参数；以及插槽，用于连接所述配置卡与所述控制器。
11.可选地，所述功率模块参数包括所述功率模块的电压、电流以及启动时间。
12.可选地，所述测试模块还包括风扇，与所述控制器相连，用于提供风冷。
13.可选地，所述降温过程包括所述风冷，以加速降温过程。
14.可选地，所述测试模块还包括：计数器，与所述控制器相连，用于记录所述温度循
环次数。
15.可选地，所述测试模块还包括：报警器，与所述控制器相连，用于指示系统工作状态。
16.可选地，所述测试模块还包括：显示器，与所述控制器相连，用于显示所述功率模块的温度。
17.根据本实用新型实施例的功率循环测试系统，所述控制器向功率模块输出通断信号控制其通断，从而使功率模块在预定的温度范围内导通并带载工作，在负载电流作用下，功率模块自身发热实现升温过程；在高于预定的温度范围时，功率模块关断以实现降温过程。功率模块的一个升温过程和一个降温过程记作一次温度循环。在多次温度循环中使功率模块的老化模式与正常工作下类似，从而在较短的时间内通过采样信号获得所述功率模块的老化数据。进一步地，通过设计不同的配置卡即可适配不同型号、不同要求的功率模块，使循环系统的调控更为简便。
附图说明
18.通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
19.图1示出根据本实用新型功率循环测试系统的组成结构示意性框图；
20.图2示出根据本实用新型功率循环测试系统测试模块的示意性框图；
21.图3示出根据本实用新型功率循环测试系统芯片单元的示意性连接框图。
22.图4示出根据本实用新型功率循环测试系统的等效电路原理图。
具体实施方式
23.以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
24.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
25.除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本实用新型的描述中，需要理解的是，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
26.图1示出根据本实用新型功率循环测试系统的组成结构示意性框图。如图1所示，本实用新型的功率循环测试系统包括直流电源100、测试模块200以及负载300。直流电源100用于为功率循环测试系统提供供电电压；测试模块200与功率模块相连接，用于控制所
述功率模块的导通状态以及获取采样信号；负载300与所述测试模块200相连，在功率循环测试中作为所述功率模块的负载以获得负载电流。
27.图2示出根据本实用新型功率循环测试系统测试模块的示意性框图。如图2所示，测试模块200包括温度传感器210、控制器220以及芯片单元230。
28.温度传感器210与芯片单元230相连接，用于监测功率模块温度并将测得的温度数据反馈给控制器220。
29.控制器220对来自温度传感器210的温度数据进行处理，并向功率模块输出通断信号控制其通断。在优选的实施例中，控制器220可以为fpga。由于fpga的并行运算特性，当同时测试多片集成电源模块时，使用fpga具有明显的优势。
30.功率模块在预定的温度范围内导通并带载工作，在负载电流作用下，功率模块自身发热实现升温过程；在高于预定的温度范围时，功率模块关断以实现降温过程。功率模块的一个升温过程和一个降温过程记作一次温度循环。测试模块200在多次温度循环获取采样信号从而获得功率模块的老化数据。在优选的实施例中，通过调节负载300使功率模块满载运行，从而加速升温过程。
31.芯片单元230用于连接功率模块与控制器220。在一个可替代的实施例中功率循环测试系统包括一个芯片单元230及一组负载300，可对一个功率模块进行功率循环测试；在另一个可替代的实施例中，功率循环测试系统包括多个芯片单元230及多组负载300，每个芯片单元连接一组负载，多个芯片单元230受控于同一个通断信号以实现同时对多个功率模块的功率循环测试。
32.图3示出根据本实用新型功率循环测试系统芯片单元的示意性连接框图。如图3所示，芯片单元230包括插槽231和配置卡232。配置卡232与所述功率模块相连，用于根据所述功率模块的类型配置所述功率模块与所述测试模块的连接方式及所述功率模块的电压、电流、启动时间等参数，从而使功率循环测试系统可以适配包括功率组件和功率器件中的任意一种；插槽231，用于连接所述配置卡232与所述控制器220。
33.进一步地，在优选的实施例中，参见图2，测试模块200还包括与控制器220连接的风扇240、计数器250、显示器260以及报警器270。
34.系统工作时，风扇240用于对功率模块提供风冷，从而加速降温过程；计数器250用于记录温度循环次数，在优选的实施例中，选用外置的独计数器可以防止意外断电时，控制器220数据清空；显示器260用于显示温度传感器测得的功率模块的温度；报警器270用于指示功率循环系统的工作状态。
35.图4示出根据本实用新型功率循环测试系统的等效电路原理图。直流电源100负责为功率循环电路提供供电电压；温度传感器210和控制器220可等效为开关en，在预定的温度范围内，功率模块和负载300接入功率循环测试电路，在负载电流作用下，功率模块自身发热实现升温过程。在优选的实施例中，调节负载使功率模块满载运行，从而加速升温过程。在高于预定的温度范围时，功率模块关断以实现降温过程。在优选的实施例中，参见图4，功率模块断开时风扇240导通，对功率模块进提供风冷，从而加速降温过程。
36.示例地，以功率循环测试系统运行温度范围为45℃-120℃为例，结合图2和图4对功率循环测试系统进行进一步说明。
37.系统运行时，功率模块导通，并在负载电流的作用下发热，功率循环系统处于升温
过程。温度传感器210将测得的功率模块温度反馈给控制器220，并由控制器220控制显示器260显示该温度。
38.当功率模块温度升高至120℃时，控制器220输出关断信号关断功率模块并同时打开风扇，加速功率模块降温过程；当功率模块温度降至45℃时，控制器220输出导通信号导通功率模块并同时关断风扇，使功率模块继续带载工作，进入下一个升温过程。
39.这样一个升温和一个降温的过程记录为一个温度循环，完成一个温度循环后计数器数值加一。在优选的实施例中，选用外置的独计数器可以防止意外断电时，控制器220数据清空。
40.在控制器220的程序中，根据功率模块测试需求，还可以写入循环次数(例如为5万次)及多个测试节点(例如为1万次、3万次等)。在循环次数到达测试节点或完成预设循环次数时，控制器220控制系统停止循环并通过报警器指示功率循环测试系统工作状态。
41.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。