CN101344572B - 一种半导体功率器件斩波测试电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体功率器件斩波测试电路，采用电感作为测试负载，在对第一半导体功率器件的恢复电压进行测试时，连接电感和电源正极，在对第二半导体功率器件的恢复电压进行测试时，连接电感和电源负极。本发明还公开了一种半导体功率器件斩波测试方法，当对第一半导体功率器件进行测试时，控制第二半导体功率器件动作，测得第一半导体功率器件的恢复电压值，当对第二半导体功率器件进行测试时，控制第一半导体功率器件动作，测得第二半导体功率器件的恢复电压值。本发明所提供的测试电路及方法可以实现对半导体功率器件中续流二极管的恢复电压的有效测试。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体功率器件斩波测试电路及方法。
背景技术
轨道车辆电气系统中的牵引变流器对干线电力机车指的是AC-DC-AC变流系统，对城市地铁与轻轨为DC-AC逆变系统。随着电力电子技术发展，它们在轨道车辆中的应用也在不断地进步与发展。这些变流系统中的半导体功率器件经历了从半控型晶闸管(SCR)、全控型晶闸管(GTO)到绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的发展过程。
绝缘栅双极型晶体管IGBT是一种复合器件，由MOSFET管与晶体管结合，并由前者担任驱动。它属于电压驱动的全控型开关器件，脉冲开关频率高，性能好，损耗小，且自保护能力也强。为此，目前世界上无论是干线铁路还是城市轨道的电动车辆的电气系统中均采用IGBT模块来构成。
当变流器设备生产完成后，需要通过一系列的测试才能投入使用，其中测试功率模块中的半导体功率器件及其驱动电路在要求的工况下能否安全可靠的工作，是变流器设备电气性能的重要指标之一。目前，此项测试一般通过斩波的方法进行。
在现有技术中，斩波测试方法是采用低频固定脉宽的脉冲列作为触发方式，对半导体功率器件的导通电流、截止电压进行测试。在此测试中，分别对功率模块中的桥臂上管和下管进行斩波测试。
参见图1所示，为现有技术中半导体功率器件斩波测试电路示意图。在此测试电路中，包括电源E、电容C1、半导体功率器件IPM1和IPM2，其中电源E的正极接电容C1的正极和IPM1的集电极，IPM1的发射极和IPM2的集电极相连，IPM2的发射极和电容C1的负极接于电源E的负极。
在斩波测试中，电源E给支撑电容C1充电直至要求的电压值，通过信号发生器装置给被测半导体功率器件的驱动电路提供100μs～300μs的低频连续脉冲信号，以此来驱动半导体功率器件导通、关断，通过在P、M或M、N之间接波形测量仪来检测半导体功率器件IPM1或IPM2的截止电压与导通电流等关键性能指标。
参见图2，为现有技术中对桥臂上管IPM1进行测试的电路示意图。在测试时，把负载R接在M、N之间，波形测量仪接在P、M之间。首先让IPM1导通，IPM2关断，此时IPM1相当于短路，IPM2相当于断路，电源电压几乎完全加在电阻R两端，通过波形测量仪得到IPM1两端的电流，即为IPM1在导通状态下的导通电流值；然后让IPM1关断，由于电路中线路和电子器件存在杂散电感，以及电流的不可突变性，会产生浪涌电压叠加在IPM1上，此时，通过波形测量仪得到IPM1两端的电压即为IPM1的截止电压值。
参见图3，为现有技术中对桥臂下管IPM2进行测试的电路示意图。在测试时，把负载R接在P、M之间，波形测量仪接在M、N之间。测试流程和上述相似，分别测出IPM2的导通电流值和截止电压值。
但是，仅仅对半导体功率器件的导通电流和截至电压进行测试是不够的，现代的快速半导体功率器件要求采用快速的二极管作为续流二极管，在每一次半导体功率器件的开通过程中，续流二极管由正向导通切换到反向截止状态，这一过程要求二极管具有软恢复的特性，随着变流器设备中功率元件的开关频率的提高，续流二极管的工作特性越来越受到重视。
在现有技术中，采用脉冲列作为触发方式，脉冲频率要求非常低的频率，续流二极管在第二次脉冲触发前已经反向截止，因此只能测试半导体功率器件的导通电流和截止电压，不能对其中的续流二极管的恢复电压进行有效测试。
另外，在现有技术中，采用低频固定脉宽的脉冲列作为触发方式，使半导体功率器件多次处于大电流、高截止电压的工作状态下，对功率器件有一定的损耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体功率器件斩波测试电路及方法，该测试电路及方法可以实现对半导体功率器件中续流二极管的恢复电压的有效测试。
本发明提供了一种半导体功率器件斩波测试电路，包括电源、电容、第一半导体功率器件、及第二半导体功率器件，电源正极接电容的正极和第一半导体功率器件的集电极，第一半导体功率器件的发射极和第二半导体功率器件的集电极相连，第二半导体功率器件的发射极和电容的负极接电源的负极，该电路还包括电感、脉冲信号发生器、驱动保护单元、及测试导线，其中，
所述电感一端接在所述第一半导体功率器件与所述第二半导体功率器件的公共端，另一端接所述测试导线；
所述脉冲信号发生器与所述驱动保护单元相连，用于提供脉冲信号；
所述驱动保护单元分别与所述第一半导体功率器件的门极和所述第二半导体功率器件的门极相连，用于对所述脉冲信号进行处理，控制半导体功率器件动作；
所述测试导线用于在对所述第一半导体功率器件的恢复电压进行测试时，连接所述电感和所述电源正极，在对所述第二半导体功率器件的恢复电压进行测试时，连接所述电感和所述电源负极。
其中，该电路进一步包括电流传感器和过流检测单元，其中，所述电流传感器和所述电感串联，所述过流检测单元接在所述电流传感器和所述驱动保护单元之间，其中，
所述电流传感器用于监测电感上的电流值，并将所述电流值发送到过流检测单元；
所述过流检测单元用于判断所述电流值是否超过阈值，如果超过，发送控制信号到所述驱动保护单元；
所述驱动保护单元用于产生与所述控制信号相应的脉冲信号，关断相应的半导体功率器件。
其中，所述脉冲信号发生器为双脉冲信号发生器。
本发明提供了一种半导体功率器件斩波测试方法，该方法具体包括以下步骤：
通过测试导线连接电感和电源正极；
使第一半导体功率器件处于常断开状态，导通第二半导体功率器件；
关断所述第二半导体功率器件；
再次导通所述第二半导体功率器件，测得导通瞬时所述第一半导体功率器件两端的电压值，即为所述第一半导体功率器件的恢复电压值；
通过所述测试导线连接所述电感和所述电源负极；
使所述第二半导体功率器件处于常断开状态，导通所述第一半导体功率器件；
关断所述第一半导体功率器件；
再次导通所述第一半导体功率器件，测得导通瞬时所述第二半导体功率器件两端的电压值，即为所述第二半导体功率器件的恢复电压值。
其中，在所述导通第二半导体功率器件和关断所述第二半导体功率器件之间，进一步包括：测得所述第二半导体功率器件上的电流，得到导通电流值。
其中，在所述关断所述第二半导体功率器件和再次导通所述第二半导体功率器件之间，进一步包括：测得所述第二半导体功率器件两端的电压，得到截止电压值。
其中，在所述导通所述第一半导体功率器件和关断所述第一半导体功率器件之间，进一步包括：测得所述第一半导体功率器件上的电流，得到导通电流值。
其中，在所述关断所述第一半导体功率器件和再次导通所述第一半导体功率器件之间，进一步包括：测得所述第一半导体功率器件两端的电压，得到截止电压值。
其中，该方法进一步包括：监测电感上的电流值，判断所述电流值是否超过阈值，如果超过，关断相应的半导体功率器件。
其中，通过双脉冲信号发生器给半导体功率器件提供触发脉冲。
其中，通过波形测量仪进行电流值和电压值的测量。
本发明具有如下有益效果：
在本发明所提供的半导体功率器件斩波测试电路中，采用电感作为测试负载，在对第一半导体功率器件的恢复电压进行测试时，连接电感和电源正极，在对第二半导体功率器件的恢复电压进行测试时，连接电感和电源负极。在本发明所提供的半导体功率器件斩波测试方法中，当对第一半导体功率器件进行测试时，控制第二半导体功率器件从导通到关断到再次导通，测得再次导通瞬时第一半导体功率器件两端电压值即为该器件的恢复电压值，当对第二半导体功率器件进行测试时，控制第一半导体功率器件从导通到关断到再次导通，测得再次导通瞬时第二半导体功率器件两端电压值即为该器件的恢复电压值。
与现有技术相比，采用电感作为测试负载，通过间隔时间很短的2个脉冲，能够有效地测试半导体功率器件上续流二极管的恢复电压。
同时，本发明所提供的电路和方法中，采用单次的双脉冲触发进行测试，一次测试仅仅开通、关断半导体功率器件各一次，有效地降低了对功率器件的冲击。
附图说明
图1为现有技术中半导体功率器件斩波测试电路示意图；
图2为现有技术中对桥臂上管IPM1进行测试的电路示意图；
图3为现有技术中对桥臂下管IPM2进行测试的电路示意图；
图4为本发明第一实施例所提供的半导体功率器件斩波测试电路示意图；
图5为本发明第二实施例所提供的半导体功率器件斩波测试电路示意图；
图6为本发明第二实施例中对IPM1的恢复电压进行测试的电路示意图；
图7为本发明第二实施例中对IPM2的恢复电压进行测试的电路示意图；
图8为本发明第一实施例所提供的半导体功率器件斩波测试方法流程图；
图9a为对IPM1的恢复电压进行测试时门极触发信号的波形示意图；
图9b为对IPM1的恢复电压进行测试时IPM2两端电压的波形示意图；
图9c为对IPM1的恢复电压进行测试时IPM1两端电压的波形示意图；
图9d为对IPM1的恢复电压进行测试时电感L上电流的波形示意图；
图10a为对IPM2的恢复电压进行测试时门极触发信号的波形示意图；
图10b为对IPM2的恢复电压进行测试时IPM1两端电压的波形示意图；
图10c为对IPM2的恢复电压进行测试时IPM2两端电压的波形示意图；
图10d为对IPM2的恢复电压进行测试时电感L上电流的波形示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图4，为本发明第一实施例所提供的半导体功率器件斩波测试电路示意图。
在此测试电路中，包括电源E、支撑电容C1、半导体功率器件IPM1和IPM2、电感L、脉冲信号发生器、驱动保护单元及测试导线，其中，电源E的正极接电容C1的正极和IPM1的集电极，IPM1的发射极和IPM2的集电极相连，IPM2的发射极和电容C1的负极接于电源E的负极，脉冲信号发生器通过驱动保护单元分别接IPM1的门极和IPM2的门极，电感L一端接在半导体功率器件IPM1和IPM2的公共端，一端接测试导线，测试导线用于在对半导体功率器件IPM1的恢复电压进行测试时，连接电感L和电源E的正极，在对半导体功率器件IPM2的恢复电压进行测试时，连接电感L和电源E的负极。
参见图5，为本发明第二实施例所提供的半导体功率器件斩波测试电路示意图。
在此测试电路中，包括电源E、支撑电容C1、半导体功率器件IPM1和IPM2、电感L、电流传感器CT、过流检测单元、双脉冲信号发生器、驱动保护单元、及测试导线，其中，电源E的正极接电容C1的正极和IPM1的集电极，IPM1的发射极和IPM2的集电极相连，IPM2的发射极和电容C1的负极接于电源E的负极，双脉冲信号发生器通过驱动保护单元分别接IPM1的门极和IPM2的门极，电感L和电流传感器CT串联，一端接在半导体功率器件IPM1和IPM2的公共端，另一端接测试导线，过流检测单元接在电流传感器CT和驱动保护单元之间，测试导线用于在对半导体功率器件IPM1的恢复电压进行测试时，连接电流传感器CT和电源E的正极，在对半导体功率器件IPM2的恢复电压进行测试时，连接电流传感器CT和电源E的负极。
在此测试电路中，双脉冲信号发生器用于提供单个的触发脉冲，经过驱动保护单元的放大处理，发送到半导体功率器件IPM1和IPM2的门极驱动电路，使半导体功率器件开通或关断；电流传感器CT用于监测电感上的电流值，并将此电流值发送到过流检测单元；过流检测单元用于判断电流值是否超过预先设定的阈值，如果超过，发送控制信号到驱动保护单元；驱动保护单元根据接收到的控制信号，关断双脉冲信号发生器发出的脉冲触发信号，以关断相应的半导体功率器件。
本实施例中所提供的测试电路包括两种连接方法，分别对功率模块中的桥臂上管IPM1和下管IPM2进行斩波测试。
参见图6，为对IPM1的恢复电压进行测试的电路示意图。如图中所示，通过测试导线连接电流传感器CT和电源的正极，使电感L与IPM1并联，波形测量仪接在IPM1两端，用于测得IPM1中续流二极管的恢复电压值，波形测量仪接在IPM2两端，用于测得IPM2的导通电流和截止电压。
参见图7，为对IPM2的恢复电压进行测试的电路示意图。如图中所示，通过测试导线连接电流传感器CT和电源的负极，使电感L与IPM2并联，波形测量仪接在IPM2两端，用于测得IPM2中续流二极管的恢复电压值，波形测量仪接在IPM1两端，用于测得IPM1的导通电流和截止电压。
基于上述半导体功率器件斩波测试电路，本发明还提供一种半导体功率器件斩波测试方法，该方法能够实现对半导体功率器件的恢复电压进行测试，能够全面考察半导体功率器件的工作性能。
参见图8，为本发明第一实施例所提供的半导体功率器件斩波测试方法流程图，具体步骤如下所述：
步骤801：通过测试导线连接电感和电源正极；
步骤802：使第一半导体功率器件处于常断开状态，导通第二半导体功率器件；
步骤803：关断第二半导体功率器件；
步骤804：再次导通第二半导体功率器件，测得导通瞬时第一半导体功率器件两端的电压值，即为第一半导体功率器件的恢复电压值；
步骤805：通过所述测试导线连接电感和电源负极；
步骤806：使第二半导体功率器件处于常断开状态，导通第一半导体功率器件；
步骤807：关断第一半导体功率器件；
步骤808：再次导通第一半导体功率器件，测得导通瞬时第二半导体功率器件两端的电压值，即为第二半导体功率器件的恢复电压值。
下面对本发明第二实施例所提供的半导体功率器件斩波测试方法进行详细介绍。
在本发明所提供的半导体功率器件斩波测试方法中，采用电感作为测试负载，分别对功率模块中的桥臂上管IPM1和下管IPM2进行斩波测试。在测试过程中，电源E给支撑电容C1充电直至达到要求电压值，通过双脉冲信号发生器给功率模块驱动电路提供单个的触发脉冲使半导体功率器件开通或关断，通过波形测量仪测试半导体功率器件上的截止电压、导通电流和续流二极管上的恢复电压，全面考虑功率器件的工作性能。
在测试中，按照不同的时段不同的测试点，分为稳态关断测试和过流关断保护测试，测试情况如表1所示，其中，(A)接法是指把负载L接在IPM1的两端，此时IPM1常断开，考核器件为IPM2，测得IPM1中续流二极管的恢复电压值IPM1UCD，同时还可以测得IPM2的稳态关断电压，即截止电压值IPM2UCE，(B)接法是指把负载L接在IPM2的两端，此时IPM2常断开，考核器件为IPM1，测得IPM2中续流二极管的恢复电压值IPM2UCD，同时还可以测得IPM1的稳态关断电压，即截止电压值IPM1UCE。(UCE为测试半导体功率器件关断时两端电压，即截止电压；UCD为常断开半导体功率器件上续流二极管的恢复电压。)
半导体功率器件斩波测试情况表如表1所示：
具体测试方法流程如下面所述：
首先对桥臂上管IPM1中二极管的恢复特性进行测试，参见图9所示，为本发明第二实施例中对IPM1的恢复电压进行测试的波形示意图，其中，9a为半导体功率器件的门极触发信号波形示意图；9b为IPM2两端电压波形示意图；9c为IPM1两端电压波形示意图；9d为电感L上电流波形示意图。
采用(A)接法，双脉冲信号发生器通过驱动保护单元给半导体功率器件的门极驱动电路提供单个的触发脉冲使半导体功率器件开通或关断，并通过波形测量仪对器件的相关性能进行测试。
首先，电源E给支撑电容C1充电直至达到要求电压值；
通过测试导线连接电流传感器CT和电源正极，使电感L与半导体功率器件IPM1并联；
把波形测量仪接在IPM2两端，IPM1保持常关断状态，通过双脉冲信号发生器为IPM2的门极驱动电路提供第一个触发脉冲T1，使之导通，在T1脉冲阶段，电感L处于充电状态，其上电流值不断升高，此时电源电压几乎完全加在负载L两端，也即是IPM1两端，电路中电流由电源E的正极经过电流传感器CT、电感L、IPM2回到电源E的负极，此时通过波形测量仪得到流过IPM2上的电流值，即为IPM2在导通状态下的导通电流值；
T1脉冲结束，双脉冲信号发生器为IPM2的门极驱动电路提供第二个触发脉冲T2，使之关断，在T2脉冲阶段，电感L处于放电状态，其上电流值不断降低，在T1脉冲结束时刻，IPM2由导通变为关断，此时电感L放电，使IPM1中的续流二极管正向导通，电感L、电流传感器CT、续流二极管构成回路，电流由IPM1中续流二极管的正极经过电感L、电流传感器CT回到续流二极管的负极。在IPM2关断的瞬间，由于电路的杂散电感的存在，电流换相时产生了一个浪涌电压叠加在IPM2两端，如图9中9a波形图中的电压尖峰所示，通过波形测量仪测得此时刻IPM2两端电压值，则即为功率器件IPM2的截止电压值；
下面，检测IPM1中续流二极管的恢复性能，把波形测量仪接在IPM1两端，T2脉冲结束，双脉冲信号发生器为IPM2的门极驱动电路提供第三个触发脉冲T3，使之再次导通，此时，由于电源E电压的存在，IPM1中的续流二极管将由正向导通突变为反向截止，两端电压产生突变，其瞬间电压变化值即为续流二极管的恢复电压；
下面，对IPM2进行过流关断保护测试，把波形测量仪接在IPM2两端，IPM1保持常关断状态，通过图9中9d所示电感L的电流波形可以看到，在T1脉冲阶段，IPM2为导通状态，此时给电感L充电，电感L上的电流值不断升高，当TI脉冲结束时电感L上的电流值称为关断电流；在T2脉冲阶段，IPM1为关断状态，此时电感L放电，使续流二极管正向导通，电感L上的电流值逐渐降低，当T2脉冲结束时电感L上的电流值称为开通电流；在T3脉冲阶段，IPM2再次导通，再次给电感L充电，此时，通过L上的电流值在开通电流值的基础上再次升高。为了保护电路安全，防止电流过大烧损器件，在测试过程中，通过电流传感器CT对电感L的电流值进行实时监测，并把该电流值发送给过流检测单元，过流检测单元判断该电流值是否超过预先设定的电流阈值，当超过时，过流检测单元向驱动保护单元发送控制信号，关断双脉冲信号发生器发出的脉冲触发信号，关断IPM2，实现过流关断保护。
以上是对桥臂上管IPM1中二极管的恢复特性进行测试的具体过程，下面对桥臂下管IPM2中二极管的恢复特性进行测试，参见图10所示，为本发明第二实施例中对IPM2的恢复电压进行测试的波形示意图，其中，10a为半导体功率器件的门极触发信号波形示意图；10b为IPM1两端电压波形示意图；10c为IPM2两端电压波形示意图；10d为电感L上电流波形示意图。
采用(B)接法，通过双脉冲信号发生器给半导体功率器件的门极驱动电路提供单个的触发脉冲使半导体功率器件开通或关断，并通过波形测量仪对器件的相关性能进行测试。
首先，电源E给支撑电容C1充电直至达到要求电压值；
通过测试导线连接电流传感器CT和电源负极，使电感L与半导体功率器件IPM2并联；
把波形测量仪接在IPM1两端，IPM2保持常关断状态，通过双脉冲信号发生器为IPM1的门极驱动电路提供第一个触发脉冲T1，使之导通，在T1脉冲阶段，电感L处于充电状态，其上电流值不断升高，此时电源电压几乎完全加在负载L两端，也即是IPM2两端，电路中电流由电源E的正极经过电流传感器CT、电感L、IPM1回到电源E的负极，此时通过波形测量仪得到流过IPM1上的电流值，即为IPM1在导通状态下的导通电流值；
T1脉冲结束，双脉冲信号发生器为IPM1的门极驱动电路提供第二个触发脉冲T2，使之关断，在T2脉冲阶段，电感L处于放电状态，其上电流值不断降低，在T1脉冲结束时刻，IPM1由导通变为关断，此时电感L放电，使IPM2中的续流二极管正向导通，电感L、电流传感器CT、续流二极管构成回路，电流由IPM2中续流二极管的正极经过电感L、电流传感器CT回到续流二极管的负极。在IPM1关断的瞬间，由于电路的杂散电感的存在，电流换相时产生了一个浪涌电压叠加在IPM1两端，如图10中10a波形图中的电压尖峰所示，通过波形测量仪测得此时刻IPM1两端电压值，则即为功率器件IPM1的截止电压值；
下面，检测IPM2中续流二极管的恢复性能，把波形测量仪接在IPM2两端，T2脉冲结束，双脉冲信号发生器为IPM1的门极驱动电路提供第三个触发脉冲T3，使之再次导通，此时，由于电源E电压的存在，IPM2中的续流二极管将由正向导通突变为反向截止，两端电压产生突变，其瞬间电压变化值即为续流二极管的恢复电压；
下面，对IPM1进行过流关断保护测试，把波形测量仪接在IPM1两端，IPM2保持常关断状态，通过图10中10d所示电感L的电流波形可以看到，在T1脉冲阶段，IPM1为导通状态，此时给电感L充电，电感L上的电流值不断升高，当TI脉冲结束时电感L上的电流值称为关断电流；在T2脉冲阶段，IPM2为关断状态，此时电感L放电，使续流二极管正向导通，电感L上的电流值逐渐降低，当T2脉冲结束时电感L上的电流值称为开通电流；在T3脉冲阶段，IPM1再次导通，再次给电感L充电，此时，通过L上的电流值在开通电流值的基础上再次升高。为了保护电路安全，防止电流过大烧损器件，在测试过程中，通过电流传感器CT对电感L的电流值进行实时监测，并把该电流值发送给过流检测单元，过流检测单元判断该电流值是否超过预先设定的电流阈值，当超过时，过流检测单元向驱动保护单元发送控制信号，关断双脉冲信号发生器发出的脉冲触发信号，关断IPM1，实现过流关断保护。
本发明所提供的这种双脉冲斩波测试方法，在第一个脉冲关断时(T1结束时刻)对考核半导体功率器件在希望电流时产生的过电压进行测试，在第二个脉冲开通时(T2结束时刻)对常断开半导体功率器件的续流二极管恢复电压进行测试。其中：T1＝L×希望电流/V，其中，L为负载电感感应系数，V为切换时的负载电压，通过调整T2可以调节开通电流。因此，通过调节T1、T2可以使本发明所提供的测试电路和方法运用于不同功率等级的半导体功率器件的性能测试。
以上对本发明所提供的一种半导体功率器件斩波测试电路及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (11)
1.一种半导体功率器件斩波测试电路，包括电源、电容、第一半导体功率器件、及第二半导体功率器件，电源正极接电容的正极和第一半导体功率器件的集电极，第一半导体功率器件的发射极和第二半导体功率器件的集电极相连，第二半导体功率器件的发射极和电容的负极接电源的负极，其特征在于，该电路还包括电感、脉冲信号发生器、驱动保护单元、及测试导线，其中，
所述电感一端接在所述第一半导体功率器件与所述第二半导体功率器件的公共端，另一端接所述测试导线；
所述脉冲信号发生器与所述驱动保护单元相连，用于提供脉冲信号；
所述驱动保护单元分别与所述第一半导体功率器件的门极和所述第二半导体功率器件的门极相连，用于对所述脉冲信号进行处理，控制半导体功率器件动作；
所述测试导线用于在对所述第一半导体功率器件的恢复电压进行测试时，连接所述电感和所述电源正极，在对所述第二半导体功率器件的恢复电压进行测试时，连接所述电感和所述电源负极。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该电路进一步包括电流传感器和过流检测单元，其中，所述电流传感器和所述电感串联，所述过流检测单元接在所述电流传感器和所述驱动保护单元之间，其中，
所述电流传感器用于监测电感上的电流值，并将所述电流值发送到过流检测单元；
所述过流检测单元用于判断所述电流值是否超过阈值，如果超过，发送控制信号到所述驱动保护单元；
所述驱动保护单元用于产生与所述控制信号相应的脉冲信号，关断相应的半导体功率器件。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述脉冲信号发生器为双脉冲信号发生器。
4.一种利用权利要求1中所述的测试电路对半导体功率器件斩波测试的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
通过测试导线连接电感和电源正极；
使第一半导体功率器件处于常断开状态，导通第二半导体功率器件；
关断所述第二半导体功率器件；
再次导通所述第二半导体功率器件，测得导通瞬时所述第一半导体功率器件两端的电压值，即为所述第一半导体功率器件的恢复电压值；
通过所述测试导线连接所述电感和所述电源负极；
使所述第二半导体功率器件处于常断开状态，导通所述第一半导体功率器件；
关断所述第一半导体功率器件；
再次导通所述第一半导体功率器件，测得导通瞬时所述第二半导体功率器件两端的电压值，即为所述第二半导体功率器件的恢复电压值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述导通第二半导体功率器件和关断所述第二半导体功率器件之间，进一步包括：测得所述第二半导体功率器件上的电流，得到导通电流值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述关断所述第二半导体功率器件和再次导通所述第二半导体功率器件之间，进一步包括：测得所述第二半导体功率器件两端的电压，得到截止电压值。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述导通所述第一半导体功率器件和关断所述第一半导体功率器件之间，进一步包括：测得所述第一半导体功率器件上的电流，得到导通电流值。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述关断所述第一半导体功率器件和再次导通所述第一半导体功率器件之间，进一步包括：测得所述第一半导体功率器件两端的电压，得到截止电压值。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：监测电感上的电流值，判断所述电流值是否超过阈值，如果超过，关断相应的半导体功率器件。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过双脉冲信号发生器给半导体功率器件提供触发脉冲。
11.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过波形测量仪进行电流值和电压值的测量。
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| CN103969564A (zh) * | 2013-01-30 | 2014-08-06 | 苏州同冠微电子有限公司 | 一种二极管反向恢复特性测试仪 |
| CN103605072B (zh) * | 2013-11-27 | 2017-01-04 | 浙江大学 | 一种具有热电解耦功能的功率器件动态特性测试电路及其测试方法 |
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| CN106124954B (zh) * | 2016-06-15 | 2018-10-26 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 碳化硅二极管和mos管动态测试的限流保护方法及系统 |
| CN106841969B (zh) * | 2017-02-27 | 2023-04-25 | 扬州国扬电子有限公司 | 一种具有圆柱状穿过电极的低感测试设备 |
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| CN111157809B (zh) * | 2018-11-08 | 2022-03-15 | 中车永济电机有限公司 | 牵引变流器的故障确定方法和装置 |
| CN109856521B (zh) * | 2018-12-27 | 2022-02-18 | 北京京能新能源有限公司 | 器件测试系统及方法 |
| CN111007375B (zh) * | 2019-11-08 | 2024-07-09 | 清华大学 | 一种功率半导体元件驱动关断功能测试电路及其控制方法 |
| CN111781485B (zh) * | 2020-06-24 | 2021-07-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 二极管检测方法及装置 |
| CN112986804B (zh) * | 2021-04-28 | 2021-09-07 | 成都万创科技股份有限公司 | 一种基于Android设备量产过程中测试PCBA的软件实现方法 |
| CN113608091B (zh) * | 2021-06-28 | 2024-08-30 | 臻驱科技（上海）有限公司 | 一种双脉冲测试保护方法及装置 |
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| CN116990601B (zh) * | 2023-06-28 | 2024-04-02 | 荣信汇科电气股份有限公司 | 一种大功率斩波电路直流负载能力试验装置及试验方法 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5942797A (en) * | 1996-04-02 | 1999-08-24 | Fuji Electric Co. Ltd. | Power semiconductor module |
| US20040034508A1 (en) * | 2002-05-28 | 2004-02-19 | Ballard Power Systems Corporation | Method and apparatus for measuring fault diagnostics on insulated gate bipolar transistor converter circuits |
| CN101123402A (zh) * | 2006-08-11 | 2008-02-13 | 株式会社东芝 | 半导体功率变换器的控制装置 |
-
2008
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5942797A (en) * | 1996-04-02 | 1999-08-24 | Fuji Electric Co. Ltd. | Power semiconductor module |
| US20040034508A1 (en) * | 2002-05-28 | 2004-02-19 | Ballard Power Systems Corporation | Method and apparatus for measuring fault diagnostics on insulated gate bipolar transistor converter circuits |
| CN101123402A (zh) * | 2006-08-11 | 2008-02-13 | 株式会社东芝 | 半导体功率变换器的控制装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 唐青松，吴强，曹怀志，车宪宁，彭方正.一种采用无源软开关吸收电路技术的新型高效DC/DC变换器.变流技术与电力牵引 4.2007,(4),18-24. |
| 唐青松,吴强,曹怀志,车宪宁,彭方正.一种采用无源软开关吸收电路技术的新型高效DC/DC变换器.变流技术与电力牵引 4.2007,(4),18-24. * |
| 蹇芳.IGBT变频器的关断浪涌电压仿真分析及其抑制方法.电力机车与城轨车辆31 4.2008,31(4),4-6. |
| 蹇芳.IGBT变频器的关断浪涌电压仿真分析及其抑制方法.电力机车与城轨车辆31 4.2008,31(4),4-6. * |
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