CN102998552A

CN102998552A - 评价基板

Info

Publication number: CN102998552A
Application number: CN2012103289279A
Authority: CN
Inventors: 熊谷敏之
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-03-27
Also published as: US20130063169A1; JP2013057581A; DE102012215880A1

Abstract

本发明涉及评价基板，获得能够使评价环境简化，并谋求评价的高效率的评价基板。评价基板（1）是为了评价功率模块（2）而被使用的。功率模块（2）具有：功率半导体装置（3）、检测功率半导体装置（3）的特性的温度检测部（4）以及电压检测部（5）。在评价基板（1）的1块基板（7）设置有电源电路（8）、光电耦合器驱动电路（9）及显示部（10）。电源电路（8）对功率模块（2）供给电力。光电耦合器驱动电路（9）驱动功率半导体装置（3）。显示部（10）显示从温度检测部（4）及电压检测部（5）输入的检测信号。

Description

评价基板

技术领域

本发明涉及用于评价功率模块的评价基板，特别涉及能够使评价环境简化，并谋求评价的高效率的评价基板。

背景技术

近年来，将在1个模块内安装有许多功率半导体元件的功率模块应用于逆变器（inverter）等中（例如，参照专利文献1）。为了评价该功率模块而使用评价基板。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-249624号公报。

发明要解决的课题

在评价功率模块时，需要将多个电源和测量器电缆连接于功率模块和评价基板。而且，由于电缆布线复杂，有错误连接的可能性，所以在连接后需要确认电缆布线。此外，因为功率模块的评价使用高电压/大电流，所以为了安全需要以塑料的外罩（cover）覆盖功率模块和评价基板。因此，为了将功率模块以及评价基板与多个电源和测量器连接，需要从安全外罩的间隙放入电缆布线、测量探针。因此，由于评价环境复杂，所以在其准备方面耗费时间。

发明内容

本发明正是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于获得一种能够使评价环境简化，并谋求评价的高效率的评价基板。

用于解决课题的方案

本发明的评价基板，用于评价功率模块，所述功率模块具有功率半导体装置和检测所述功率半导体装置的特性的检测部，所述评价基板的特征在于，具备：电源电路，对所述功率模块供给电力；驱动电路，驱动所述功率半导体装置；显示部，显示从所述检测部输入的检测信号；以及1块基板，设置有所述电源电路、所述驱动电路以及所述显示部。

发明效果

通过本发明，能够使评价环境简化，并谋求评价的高效率。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的评价基板及功率模块的框图。

图2是表示在具有电力用连接器的功率模块连接有评价基板的状态的立体图。

图3是表示在具有电力用连接器的功率模块连接有评价基板的状态的侧面图。

图4是表示在具有电源端子的功率模块连接有评价基板的状态的立体图。

图5是表示在具有电源端子的功率模块连接有评价基板的状态的侧面图。

图6是沿着图5的I-II的剖面图。

图7是表示比较例的评价基板及功率模块的框图。

图8是表示本发明的实施方式2的显示部中包含的电路的图。

图9是表示本发明的实施方式2的显示部中包含的电路的图。

图10是表示检测信号的电压与点亮的发光元件的关系的图。

图11是表示检测信号的电压与点亮的发光元件的关系的图。

图12是表示发光元件的配置顺序和发光颜色的图。

图13是表示本发明的实施方式3的显示部的框图。

图14是表示三角波发生部产生的三角波的图。

图15是表示在检测信号为第1电压的情况下的电压比较电路的输出电压的图。

图16是表示在检测信号为第2电压的情况下的电压比较电路的输出电压的图。

图17是表示发光元件的点亮、声音发生部产生的声音的占空比和检测信号的电压的关系的图。

图18是表示本发明的实施方式4的显示部的框图。

图19是表示振荡电路的输出的图。

图20是表示本发明的实施方式5的评价基板及功率模块的框图。

图21是表示本发明的实施方式5的评价基板及功率模块的立体图。

具体实施方式

针对本发明的实施方式的评价基板，参照附图进行说明。对同样的或对应的结构要素赋予相同的附图标记，有省略重复说明的情况。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1的评价基板及功率模块的框图。该评价基板1是为了评价功率模块2而被使用的。功率模块2具有：功率半导体装置3、检测功率半导体装置3的特性的温度检测部4、电压检测部5以及异常检测部6。功率半导体装置3是具有U相、V相和W相的三相逆变器。

在评价基板1的1块基板7设置有电源电路8、光电耦合器（photocoupler）驱动电路9及显示部10。评价基板1的信号用连接器11连接于功率模块2的信号用连接器12。评价基板1的电力用连接器13连接于功率模块2的电力用连接器14，或评价基板1的电源端子连接部15连接于功率模块2的电源端子（后述）。

电源电路8根据从外部的供给电源16输入的单一电力生成多个电力，并分别供给至功率半导体装置3的U相、V相和W相。此外，电源电路8也对显示部10、光电耦合器驱动电路9供给电力。为了在将来自供给电源16的电源电压的极性反向连接的情况下防止评价基板1的损坏，在电源电路8的输入前级连接有保护二极管17。

光电耦合器驱动电路9经由控制用连接器19连接于外部的控制单元18，经由脉冲发生器连接端子21连接于外部的脉冲发生器20。光电耦合器驱动电路9经由信号用连接器11、12连接于功率模块2的绝缘部的光电耦合器22，通过驱动信号来驱动光电耦合器22而对功率半导体装置3的U相、V相和W相进行驱动。

利用切换开关23、24来供给/切断对功率模块2的光电耦合器22的电力，使功率模块2的U相、V相和W相为驱动许可/驱动禁止。由此，防止在错误地从外部的脉冲发生器输入了驱动信号的情况等下的错误工作。该驱动许可/驱动禁止的设定经由评价基板1的控制用连接器19在外部进行，或通过内部的切换开关23、24来进行。

功率模块2的温度检测部4检测功率半导体装置3的温度，电压检测部5检测施加到功率半导体装置3的PN端子的电压，分别输出检测信号。

从温度检测部4及电压检测部5输出的检测信号由脉冲变换部25暂时变换成具有对应于电压的脉冲宽度的脉冲信号，在通过了绝缘部后，由模拟电压变换部26解调成模拟电压。该解调后的检测信号被输入到评价基板1的显示部10。显示部10显示从该温度检测部4及电压检测部5输入的检测信号的电压电平。

在发生了功率半导体装置3内的IGBT等的温度过热、过电流、施加到功率模块2的U相、V相和W相的电压降低等的情况下，异常检测部6输出异常信号。当从异常检测部6输入异常信号时，显示部10显示该意思。由此，作业者能够确认异常。该异常信号也可以经由评价基板1的控制用连接器19输入到上位的控制单元18。

接着，说明评价基板1和功率模块2的连接方法。根据功率模块2的电力输入部的形式（电力用连接器、电源端子），评价基板1和功率模块2的连接方法分为以下2种。但是，在所有的情况下，均在功率模块2上隔着隔离物（spacer）27载置评价基板1，经由电缆28连接评价基板1的信号用连接器11和功率模块2的信号用连接器12。

图2是表示在具有电力用连接器的功率模块连接有评价基板的状态的立体图，图3是侧面图。评价基板1的电力用连接器13和功率模块2的电力用连接器14经由电缆29连接。

图4是表示在具有电源端子的功率模块连接有评价基板的状态的立体图，图5是侧面图。图6是沿着图5的I-II的剖面图。在评价基板1的电源端子连接部15插入功率模块2的电源端子30而连接。

接着，与比较例进行比较来说明本实施方式的效果。图7是表示比较例的评价基板及功率模块的框图。在比较例中，需要将测量检测信号、异常信号的电压计、示波器（oscilloscope）等的测量器31连接于评价基板1的电压检测端子32。进而，需要在评价基板1连接控制电源33，在功率模块2连接UP相驱动电源34、VP相驱动电源35、WP相驱动电源36、以及UN/VN/WN相驱动电源37。因此，电缆布线复杂。

另一方面，在本实施方式中，在1块基板7设置有功率模块2的评价所需要的电源电路8、光电耦合器驱动电路9及显示部10。由此，能够使电缆布线减少，并能够省去确认来自功率模块的检测信号的测量器类。其结果是，能够使评价环境简化，并谋求评价的高效率。

此外，在比较例中，由于在功率模块2连接多个电源，所以电缆布线复杂。另一方面，在本实施方式中，电源电路8根据从外部输入的单一电力生成多个电力，并分别供给至功率半导体装置3的U相、V相和W相。因此，能够减少电源的个数，使电缆布线简略化。

此外，在本实施方式中，经由评价基板1的电力用连接器13和电源端子连接部15的哪一个都能从电源电路8对功率模块2供给电力。由此，与功率模块2的电力输入部的形式（电力用连接器、电源端子）无关地，能够使用同一评价基板1，能够谋求评价基板1的标准化。此外，能够防止由于评价基板1的个体差异而导致产生测定结果误差。

此外，在比较例中，在电源故障了的情况下、在对评价基板1错误连接了供给电源16的情况下，难以确认功率模块2工作不合格的原因，不合格原因的确认和修复耗费时间。另一方面，在本实施方式中，电源电路8也对显示部10、光电耦合器驱动电路9供给电力。因此，在电源电路8故障了的情况下、在对评价基板1错误连接了电源的情况下，电源电路8的电力供给停止，因此显示部10的发光元件全部熄灭，能够容易地识别异常。此外，在异常状态下利用光电耦合器驱动电路9的功率半导体装置3的驱动停止，因此能够防止功率模块2的损坏，能够确保评价实施者的安全。

实施方式2.

图8和图9是表示本发明的实施方式2的显示部中包含的电路的图。显示部10包含2个图8的电路、1个图9的电路。图8的电路显示来自功率模块2的温度检测部4或电源检测部5的检测信号（模拟电压），图9的电路显示来自异常检测部6的异常信号。

电压比较电路38~43的输出是集电极开路（open collector），能够连接彼此的输出。电压比较电路38~43对检测信号的电压和基准电压V1~V3进行比较，使与检测信号的电压范围对应的发光元件LED1~LED4点亮。电压比较电路44对异常信号的电压和基准电压V4进行比较，使发光元件LED5点亮。

图10及图11是表示检测信号的电压与点亮的发光元件的关系的图。在检测信号的电压为基准电压V1以下时LED1点亮，在为基准电压V1和基准电压V2之间时LED2点亮，在为基准电压V2和基准电压V3之间时LED3点亮，在为基准电压V3以上时LED4点亮。图12是表示发光元件的配置顺序和发光颜色的图。发光元件LED1~LED4以对应的检测信号的电压的大小顺序进行配置，具有彼此不同的发光颜色。

如以上说明的那样，电压比较电路38~43对检测信号的电压和基准电压V1~V3进行比较，LED1~LED4对应于检测信号的不同的电压范围而分别点亮。由此，由于能够以发光元件LED1~LED4确认检测信号的电压范围，所以能够省去用于测量的测量器类。

此外，通过将发光元件LED1~LED4按照对应的检测信号的电压范围的大小顺序配置在基板7上，从而容易确认检测结果。此外，通过发光元件LED1~LED4具有彼此不同的发光颜色，从而即使在隔着透明的安全罩离开确认的情况下也能获得良好的目视确认性。

再有，在本实施方式中对检测信号的电压范围进行4分割，但通过增加基准电压，从而能够更多地进行分割。此外，通过使点亮的发光元件为1个，从而能够削减消耗电流。

实施方式3.

图13是表示本发明的实施方式3的显示部的框图。三角波发生部45产生三角波。电压比较电路46对检测信号和三角波的电压进行比较，输出方波。方波的周期为1秒到10秒左右是恰当的。图14是表示三角波发生部产生的三角波的图。图15是表示在检测信号为第1电压的情况下的电压比较电路的输出电压的图，图16是表示在检测信号为第2电压的情况下的电压比较电路的输出电压的图。

根据电压比较电路46的输出，发光元件LED6点亮，声音发生部47产生声音。通过以钟表等测定点亮、断续音来求取其占空比（duty），从而能够识别检测信号的电压。图17是表示发光元件的点亮、声音发生部产生的声音的占空比和检测信号的电压的关系的图。由此，由于能够以发光元件LED6、声音发生部47确认检测信号的电压范围，所以不需要用于测量的测量器类。此外，电压比较电路46是一个系统即可，因此与实施方式2相比能够精简电路结构。

此外，通过使用声音发生部47，从而不仅是目视，在听觉上也能够识别检测结果，因此检测结果的确认性提高。此外，即使在不能目视发光元件LED6的地方配置评价基板1，也能通过声音来识别检测结果。再有，也可以用开关进行切换，仅使用发光元件LED6的闪烁和声音发生部47的断续音的一方。

再有，优选表示发光元件LED6的点亮、声音发生部47产生的声音的占空比与检测信号的电压的关系的图表用丝网印刷在发光元件LED6的附近进行印刷。由此，即使参考的资料不在手边，也能够获知检测结果。

实施方式4.

图18是表示本发明的实施方式4的显示部的框图。在实施方式3的结构之外，还设置有振荡电路48，基准发光元件LED7，以及基准声音发生部49。

图19是表示振荡电路的输出的图。振荡电路48输出固定周期的方波。根据该来自振荡电路48的方波，基准发光元件LED7以固定的时间间隔闪烁，基准声音发生部49以固定的时间间隔产生声音。来自振荡电路48的方波的周期为三角波的周期的1/10左右是妥当的。

通过比照发光元件LED6和基准发光元件LED7的闪烁的时间间隔，从而检测结果的确认精度提高。同样地，通过比照声音发生部47和基准声音发生部49的声音的时间间隔，从而检测结果的确认精度提高。

实施方式5.

图20是表示本发明的实施方式5的评价基板及功率模块的框图，图21是其立体图。代替实施方式1的电源端子连接部15，将能对功率模块2的电源端子30拆装的电源供给基板50从基板7分离地设置。评价基板1的电力用连接器13经由电缆52连接于电源供给基板50的电力用连接器51。

电源供给基板50经由电力用连接器13、51及电缆52连接于基板7上的电源电路8，将来自电源电路8的电力供给至电源端子30。由此，在将电源供给基板50安装在功率模块2的电源端子30的状态下，能够将基板7配置在功率模块2的旁边。能够避免由于在功率模块2中流过的大电流的影响导致在功率模块2的上下方向产生的噪声，能够进行稳定的评价。

附图标记的说明：

1 评价基板；

2 功率模块；

3 功率半导体装置；

4 温度检测部（检测部）；

5 电压检测部（检测部）；

7 基板；

8 电源电路；

9 光电耦合器驱动电路（驱动电路）；

10 显示部；

13、14 电力用连接器；

15 电源端子连接部；

30 电源端子；

38~43、46 电压比较电路；

45 三角波发生部；

47 声音发生部；

49 基准声音发生部；

50 电源供给基板；

52 电缆；

LED1~LED6 发光元件；

LED7 基准发光元件。

Claims

1.一种评价基板，用于评价功率模块，所述功率模块具有功率半导体装置和检测所述功率半导体装置的特性的检测部，所述评价基板的特征在于，具备：

电源电路，对所述功率模块供给电力；

驱动电路，驱动所述功率半导体装置；

显示部，显示从所述检测部输入的检测信号；以及

1块基板，设置有所述电源电路、所述驱动电路以及所述显示部。

2.根据权利要求1所述的评价基板，其特征在于，

所述功率半导体装置是具有U相、V相和W相的三相逆变器，

所述电源电路根据从外部输入的单一电力生成多个电力，并分别对所述功率半导体装置的U相、V相和W相供给。

3.根据权利要求1或2所述的评价基板，其特征在于，还具备：

连接器，连接于所述功率模块的电力用连接器；以及

电源端子连接部，连接于所述功率模块的电源端子，

经由所述连接器和所述电源端子连接部的哪一个都能从所述电源电路对所述功率模块供给电力。

4.根据权利要求1或2所述的评价基板，其特征在于，所述电源电路对所述显示部供给电力。

5.根据权利要求1或2所述的评价基板，其特征在于，所述电源电路对所述驱动电路供给电力。

6.根据权利要求1或2所述的评价基板，其特征在于，

所述显示部具有：

电压比较电路，比较所述检测信号的电压和基准电压；以及

多个发光元件，根据所述电压比较电路的输出，对应于所述检测信号的不同的电压范围而分别点亮。

7.根据权利要求6所述的评价基板，其特征在于，所述多个发光元件按照对应的所述检测信号的电压范围的大小顺序进行配置。

8.根据权利要求6所述的评价基板，其特征在于，所述多个发光元件具有彼此不同的发光颜色。

9.根据权利要求1或2所述的评价基板，其特征在于，

所述显示部具有：

三角波发生部，产生三角波；

电压比较电路，比较所述检测信号与所述三角波的电压；以及

发光元件，根据所述电压比较电路的脉冲输出进行点亮。

10.根据权利要求9所述的评价基板，其特征在于，将所述发光元件的点亮和所述检测信号的电压的关系印刷在所述发光元件的附近。

11.根据权利要求9所述的评价基板，其特征在于，还具备：基准发光元件，以固定的时间间隔进行闪烁。

12.根据权利要求9所述的评价基板，其特征在于，还具备：声音发生部，根据所述电压比较电路的脉冲输出来产生声音。

13.根据权利要求12所述的评价基板，其特征在于，还具备：基准声音发生部，以固定的时间间隔产生声音。

14.根据权利要求1或2所述的评价基板，其特征在于，

还具备：电源供给基板，从所述基板分离，能够拆装于所述功率模块的电源端子，经由电缆连接于所述基板上的所述电源电路，将来自所述电源电路的电力供给至所述电源端子，

在将所述电源供给基板安装在所述功率模块的所述电源端子的状态下，能够将所述基板配置在所述功率模块的旁边。