CN106168647B - Igbt老化状态检测系统 - Google Patents

Igbt老化状态检测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106168647B
CN106168647B CN201610368682.0A CN201610368682A CN106168647B CN 106168647 B CN106168647 B CN 106168647B CN 201610368682 A CN201610368682 A CN 201610368682A CN 106168647 B CN106168647 B CN 106168647B
Authority
CN
China
Prior art keywords
igbt
connect
circuit
triode
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610368682.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106168647A (zh
Inventor
周雒维
彭英舟
张晏铭
蔡杰
王凯宏
孙鹏菊
杜雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN201610368682.0A priority Critical patent/CN106168647B/zh
Publication of CN106168647A publication Critical patent/CN106168647A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106168647B publication Critical patent/CN106168647B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2608—Circuits therefor for testing bipolar transistors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof

Abstract

本发明提供的一种IGBT老化状态检测系统，包括测试电源、测试IGBT、可输出连续变化电流的可变驱动电路、导通驱动电路、采集单元以及上位主机；所述测试IGBT的发射极与待测IGBT的集电极连接，测试IGBT的集电极与测试电源的正极连接，测试电源的负极与待测IGBT的发射极连接，所述可变驱动电路的输出端与测试IGBT的栅极连接，导通驱动电路的输出端与待测IGBT的栅极连接，所述采集单元采集待测IGBT的集电极和发射极之间的压降Vce以及集电极电流Ic并输出到上位主机；能够对于IGBT的集电极和发射极之间的压降Vce进行连续变化测量，从而能够准确判断IGBT的老化状态。

Description

IGBT老化状态检测系统
技术领域
本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种IGBT老化状态检测系统。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)广泛应用于现代工业中，是能源变换与传输的核心器件，比如应用到轨道交通、电网、航空以及电动汽车等领域中。
IGBT在工作过程中，由于长时间处于功率大范围随机波动的工况下，造成IGBT器件的内部结温持续大范围波动，进而使IGBT出现老化失效的状况，如不能及时检测到IGBT器件的老化状态并对老化的IGBT进行替换，将会造成重大损失，对于IGBT老化状态检测判断一般是通过IGBT的集电极和发射极之间的饱和压降Vce实现的，现有技术中，对IGBT饱和导通时注入电流，然后测量IGBT的饱和压降Vce，因此，现有的技术存在如下缺点：在测量过程中以一个点的数据作为老化参数来判断IGBT的老化状态，稳定性差，IBGT在长期的工作过程中，很难保持每次测量能够准确检测到集电极电流，为了能够保证集电极电流和集电极与发射极的饱和压降Vce，必须采用精密仪器，从而造成成本高昂。
因此，需要提出一种新的IGBT老化状态检测系统，能够对于IGBT的集电极和发射极之间的压降Vce进行连续变化测量，从而能够准确判断IGBT的老化状态，稳定性好，成本低廉。
发明内容
本发明的目的是提供以一种IGBT老化状态检测系统，能够对于IGBT的集电极和发射极之间的压降Vce进行连续变化测量，从而能够准确判断IGBT的老化状态，稳定性好，成本低廉。
本发明提供的一种IGBT老化状态检测系统，包括测试电源、测试IGBT、可输出连续变化电流的可变驱动电路、导通驱动电路、采集单元以及上位主机；
所述测试IGBT的发射极与待测IGBT的集电极连接，测试IGBT的集电极与测试电源的正极连接，测试电源的负极与待测IGBT的发射极连接，所述可变驱动电路的输出端与测试IGBT的栅极连接，导通驱动电路的输出端与待测IGBT的栅极连接，所述采集单元采集待测IGBT的集电极和发射极之间的压降Vce以及集电极电流Ic并输出到上位主机。
进一步，所述可变驱动电路包括隔离输入电路、信号处理电路以及输出电路，所述隔离输入电路的输入端与脉冲电源连接，所述隔离输入电路的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与输出电路的输入端连接，输出电路的输出端连接于测试IGBT的栅极。
进一步，所述隔离输入电路包括电阻R1、电容C1、电阻R2以及光耦U1；
所述电阻R1和电容C1并联后的一端作为隔离输入电路的输入端与脉冲电源连接，另一端与光耦U1的发光二极管的正极连接，光耦U1的发光二极管的负极接地，光耦U1的光敏二极管的正极通过电阻R2与光耦U1的三极管的集电极连接，光耦U1的光敏二极管的负极与光耦U1的三极管的基极连接，光耦U1的三极管的集电极作为隔离输入电路的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述光耦U1的三极管的发射极接地。
进一步，所述输出电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R3、电阻R4以及电容C2，其中三极管Q2为PNP型三极管；
所述三极管Q1和三极管Q2的基极连接作为输出电路的输入端与信号处理电路连接，所述三极管Q1的集电极接12V电源，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极接-5V电源，电阻R3的一端与三极管Q1的发射极连接，另一端作为输出电路的输出端与测试IGBT的栅极连接，电阻R3作为输出端的一端通过电阻R4和电容C2并联后接地。
进一步，所述采集单元包括用于采集待测IGBT的集电极和发射极之间的电压Vce的电压采集电路、用于采集待测IGBT的集电极电流Ic的电流采集电路以及数据采集卡，所述电压采集电路和电流采集电路的输出端与数据采集卡连接，数据采集卡的输出端与上位主机连接。
本发明的有益效果：本发明的IGBT老化状态检测系统，能够对于IGBT的集电极和发射极之间的压降Vce进行连续变化测量，从而能够准确判断IGBT的老化状态，稳定性好，成本低廉。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构图。
图2为本发明的可变驱动电路的原理图。
图3为本发明的可变驱动电路输出波形图。
图4为本发明的测量结果波形图。
图5为本发明的待测IBGT特性曲线对比图。
具体实施方式
图1为本发明的结构图，图2为本发明的可变驱动电路的原理图，图3为本发明的可变驱动电路输出波形图，图4为本发明的测量结果波形图，图5为本发明的待测IBGT特性曲线对比图，如图所示，本发明提供的一种IGBT老化状态检测系统，包括测试电源、测试IGBT、可输出连续变化电流的可变驱动电路、导通驱动电路、采集单元以及上位主机；
所述测试IGBT的发射极与待测IGBT的集电极连接，测试IGBT的集电极与测试电源的正极连接，测试电源的负极与待测IGBT的发射极连接，所述可变驱动电路的输出端与测试IGBT的栅极连接，导通驱动电路的输出端与待测IGBT的栅极连接，所述采集单元采集待测IGBT的集电极和发射极之间的压降Vce以及集电极电流Ic并输出到上位主机，通过这种结构，能够对于IGBT的集电极和发射极之间的压降Vce进行连续变化测量，从而能够准确判断IGBT的老化状态，稳定性好，成本低廉；其中，测试电源为现有的直流电源，一般设定为输出20V直流电压，为了保证测试电源输出稳定性，在测试电源的正负极之间连接一个电容C3，该电容的作用是给测试IGBT和待测IGBT通路瞬间放电的，也就是在短时间内提供足够的电流过待测IGBT通路，导通驱动电路为现有的驱动电路，用于驱动待测IGBT导通。
当本发明应用到变流器中时，由于变流器本身具有IGBT的桥壁，因此，无需再增加测试IGBT，只需将某一桥壁的IGBT作为测试IGBT，对另一IGBT进行检测即可，测试电源的电容C3可以通过母线电容替代。
本实施例中，所述可变驱动电路包括隔离输入电路、信号处理电路以及输出电路，所述隔离输入电路的输入端与脉冲电源连接，所述隔离输入电路的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与输出电路的输入端连接，输出电路的输出端连接于测试IGBT的栅极。
其中，所述隔离输入电路包括电阻R1、电容C1、电阻R2以及光耦U1；
所述电阻R1和电容C1并联后的一端作为隔离输入电路的输入端与脉冲电源连接，另一端与光耦U1的发光二极管的正极连接，光耦U1的发光二极管的负极接地，光耦U1的光敏二极管的正极通过电阻R2与光耦U1的三极管的集电极连接，光耦U1的光敏二极管的负极与光耦U1的三极管的基极连接，光耦U1的三极管的集电极作为隔离输入电路的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述光耦U1的三极管的发射极接地，通过这种结构，能够将输出电路与脉冲电源之间隔离，从而有效防止了脉冲电源对IGBT测量的影响。
所述输出电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R3、电阻R4以及电容C2，其中三极管Q2为PNP型三极管；
所述三极管Q1和三极管Q2的基极连接作为输出电路的输入端与信号处理电路连接，所述三极管Q1的集电极接12V电源，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极接-5V电源，电阻R3的一端与三极管Q1的发射极连接，另一端作为输出电路的输出端与测试IGBT的栅极连接，电阻R3作为输出端的一端通过电阻R4和电容C2并联后接地，脉冲电源采用现有的可控脉冲电源，即脉冲电源的输出可设定，在实际测量中，可将脉冲信号的脉宽设定为320us，当脉冲电源输出脉冲信号到可变驱动电路中，通过信号处理电路进行反相、比较等处理后输出到测试IGBT；
导通驱动电路驱动待测IGBT导通，当脉冲信号为高电平时，测试IGBT导通，测试电源向测试IGBT和待测IGBT供电，待测IGBT是一直处于完全导通状态的，即工作在饱和导通区，此时可测得待测IGBT的集电极和发射极之间的饱和压降Vce，当脉冲信号为低电平时，可变驱动电路被关断，由于电容C2的作用，所以待测IGBT的栅极电压会从11V开始连续下降，进而导致流过测试IGBT的电流也是连续下降的，待测IGBT的集电极和发射极之间的饱和压降Vce开始逐渐下降，并且流过待测IGBT的集电极电流Ic也逐渐下降，从而形成连续变化的Vce和Ic，如图4所示,图4中的纵坐标从左到右依次为Ic坐标轴、Vge坐标轴和Vce坐标轴。
本实施例中，所述采集单元包括用于采集待测IGBT的集电极和发射极之间的电压Vce的电压采集电路、用于采集待测IGBT的集电极电流Ic的电流采集电路以及数据采集卡，所述电压采集电路和电流采集电路的输出端与数据采集卡连接，数据采集卡的输出端与上位主机连接，电压采集电路和电流采集电路为现有电路，在此不加以赘述，上位主机通过Vce和Ic拟合形成IGBT的老化特性曲线，也即IGBT输出特性曲线，如图4所示，待测IGBT的Vce和Ic的变化状态均为连续变化，因此，不会出现当只测量某一个IC下的VCE时，会因为IC的波动而导致测量结果的不准确，从而确保老化状态的判断的准确性和稳定性，图5为待测IGBT老化前后的对比图，从该图即可明确判断待测IGBT的老化状态。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种IGBT老化状态检测系统，其特征在于：包括测试电源、测试IGBT、可输出连续变化电流的可变驱动电路、导通驱动电路、采集单元以及上位主机；
所述测试IGBT的发射极与待测IGBT的集电极连接，测试IGBT的集电极与测试电源的正极连接，测试电源的负极与待测IGBT的发射极连接，所述可变驱动电路的输出端与测试IGBT的栅极连接，导通驱动电路的输出端与待测IGBT的栅极连接，所述采集单元采集待测IGBT的集电极和发射极之间的压降Vce以及集电极电流Ic并输出到上位主机；
所述可变驱动电路包括隔离输入电路、信号处理电路以及输出电路，所述隔离输入电路的输入端与脉冲电源连接，所述隔离输入电路的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与输出电路的输入端连接，输出电路的输出端连接于测试IGBT的栅极；
所述隔离输入电路包括电阻R1、电容C1、电阻R2以及光耦U1；
所述电阻R1和电容C1并联后的一端作为隔离输入电路的输入端与脉冲电源连接，另一端与光耦U1的发光二极管的正极连接，光耦U1的发光二极管的负极接地，光耦U1的光敏二极管的正极通过电阻R2与光耦U1的三极管的集电极连接，光耦U1的光敏二极管的负极与光耦U1的三极管的基极连接，光耦U1的三极管的集电极作为隔离输入电路的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述光耦U1的三极管的发射极接地。
2.根据权利要求1 所述IGBT老化状态检测系统，其特征在于：所述输出电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R3、电阻R4以及电容C2，其中三极管Q2为PNP型三极管；
所述三极管Q1和三极管Q2的基极连接作为输出电路的输入端与信号处理电路连接，所述三极管Q1的集电极接12V电源，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接，三极管Q2的集电极接-5V电源，电阻R3的一端与三极管Q1的发射极连接，另一端作为输出电路的输出端与测试IGBT的栅极连接，电阻R3作为输出端的一端通过电阻R4和电容C2并联后接地。
3.根据权利要求1所述IGBT老化状态检测系统，其特征在于：所述采集单元包括用于采集待测IGBT的集电极和发射极之间的电压Vce的电压采集电路、用于采集待测IGBT的集电极电流Ic的电流采集电路以及数据采集卡，所述电压采集电路和电流采集电路的输出端与数据采集卡连接，数据采集卡的输出端与上位主机连接。
CN201610368682.0A 2016-05-27 2016-05-27 Igbt老化状态检测系统 Active CN106168647B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610368682.0A CN106168647B (zh) 2016-05-27 2016-05-27 Igbt老化状态检测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610368682.0A CN106168647B (zh) 2016-05-27 2016-05-27 Igbt老化状态检测系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106168647A CN106168647A (zh) 2016-11-30
CN106168647B true CN106168647B (zh) 2019-04-02

Family

ID=57359189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610368682.0A Active CN106168647B (zh) 2016-05-27 2016-05-27 Igbt老化状态检测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106168647B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108169650B (zh) * 2016-12-06 2020-04-14 深圳市蓝海华腾技术股份有限公司 一种检测igbt使用寿命是否达标的方法及装置
CN107290641B (zh) * 2017-07-21 2023-12-12 青岛港国际股份有限公司 Igbt简易测试装置及测试方法
CN107966641A (zh) * 2017-12-06 2018-04-27 珠海泰芯半导体有限公司 一种igbt寿命监测系统
CN108054908A (zh) * 2017-12-28 2018-05-18 特变电工西安电气科技有限公司 一种三电平逆变器驱动电路
CN108919085A (zh) * 2018-10-17 2018-11-30 北京交通大学 Igbt老化测试电路及方法
CN109752638B (zh) * 2019-01-29 2020-03-31 华北电力大学 一种连续测量igbt芯片输出曲线的装置及方法
CN109633223B (zh) * 2019-01-31 2024-01-30 深圳芯能半导体技术有限公司 一种高压igbt器件的饱和电压降测量电路
CN110831310B (zh) * 2019-10-31 2021-12-07 新鸿电子有限公司 X射线源阴极检测方法、检测系统及x射线成像系统
CN110850261A (zh) * 2019-11-12 2020-02-28 广州广电计量检测股份有限公司 一种在线测量电路及测量方法
CN112906333B (zh) * 2021-01-22 2022-08-12 武汉大学 计及老化的光伏逆变器igbt结温在线修正方法及系统
CN114325062B (zh) * 2022-03-10 2022-06-10 杭州飞仕得科技有限公司 一种功率模组的电流测试方法
CN116068360B (zh) * 2023-03-24 2023-06-23 佛山市联动科技股份有限公司 一种动态参数测试系统
CN116660715B (zh) * 2023-07-31 2023-10-20 采埃孚汽车科技(张家港)有限公司 电动助力转向系统的驱动晶体管的老化检测系统和方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1529937A (zh) * 2001-05-23 2004-09-15 具有可控转换速率的电路
CN105431745A (zh) * 2013-06-13 2016-03-23 西门子公司 提供关于半导体元器件的老化状态的信息

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1529937A (zh) * 2001-05-23 2004-09-15 具有可控转换速率的电路
CN105431745A (zh) * 2013-06-13 2016-03-23 西门子公司 提供关于半导体元器件的老化状态的信息

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IGBT加速老化实验研究;毛娅婕 等;《电源技术》;20141231;第38卷(第12期);第2383-2385页
IGBT模块上桥臂的驱动;佚名;《http://www.henlito.com/chinese/news/10/12761.html》;20160114;第1-2页
基于模块跨导的IGBT 键合线健康状态准在线监测方法;李亚萍 等;《中国电机工程学报》;20090705;第29卷(第00期);第1-10页
基于虚拟仪器的IGBT电气参数自动测试系统;姚丹 等;《电源学报》;20140331(第2期);第27-34页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106168647A (zh) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106168647B (zh) Igbt老化状态检测系统
CN111337808B (zh) 功率半导体器件导通压降的在线测量电路及系统
CN106443405B (zh) 多igbt模块综合老化特征量测量装置
CN203773002U (zh) 电能计量装置的接线正误检测仪
CN114720769A (zh) 宽禁带功率半导体场效应晶体管动态特性测量装置及方法
CN105811944A (zh) 用于igbt结温估计的驱动装置及方法
CN204536413U (zh) 一种igbt集电极电压测量电路
CN204903740U (zh) 一种电源检测电路
CN105527468A (zh) 一种高压开关柜综合试验转换装置
CN104515968B (zh) 一种电容器瞬间开短路测试仪校准装置及校准方法
CN203658532U (zh) 一种功率单板上的开关管测试电路
CN107991543B (zh) 绝缘栅双极型晶体管的栅极电荷量测量电路及其测量方法
CN206489240U (zh) 一种用于检测直流继电器线圈并联二极管的装置
CN103197238B (zh) 一种汽车继电器线圈释放能量测试方法
CN113960341A (zh) 电表及其掉零线检测电路
CN204166076U (zh) 一种应用于大电流整流设备的多功能可控硅测试仪
CN104111398A (zh) 短路检测装置
CN103116075B (zh) 一种用于p型配电站的智能核相装置
CN109633349A (zh) 一种快速检测异常电压位置的装置
CN205809184U (zh) 简易脉冲极性测试仪
CN110146736A (zh) 电源过零检测电路、电机控制电路、电源过零检测方法以及电机驱动方法
CN218122174U (zh) 脉冲反偏测试系统
CN204758739U (zh) 一种直流回路故障查找器
CN204302479U (zh) 一种电容器瞬间开短路测试仪校准装置
CN212255563U (zh) 一种并联模块双脉冲均流的测试系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant