CN107290641B - Igbt简易测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IGBT简易测试装置及测试方法，包括栅极插孔、集电极插孔、发射极插孔、电源、指示灯、测试开关和试灯开关；其中，所述栅极插孔用于连通IGBT的栅极；所述集电极插孔用于连通IGBT的集电极；所述发射极插孔用于连通IGBT的发射极；所述电源的正极连通所述的集电极插孔，所述电源的负极连通所述的发射极插孔；所述指示灯串联在所述电源的正极与集电极插孔之间；所述测试开关连接在所述电源的正极与栅极插孔之间；所述试灯开关跨接在所述集电极插孔与发射极插孔之间。本发明的测试装置结构简单、使用便捷，不仅可以为检修工作提供便利，缩短检修时间，而且可以避免无故障的IGBT器件被弃用，节约维修成本。

Description

IGBT简易测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于检测装置技术领域，具体地说，是涉及一种用于检测IGBT器件是否损坏的测试装置及测试方法。

背景技术

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅双极型晶体管,是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼具有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面优点，非常适合应用于直流电压在600V以上的变流系统中，例如交流电机、变频器、牵引传动装置等领域。

目前，海洋运输是国际物流中最主要的运输方式，国际贸易总运量中的2/3以上、中国进出口货运总量的约90%都是利用海上运输。而桥吊作为码头上用于进行装卸作业的起重机，是码头的心脏力量，桥吊作业能力决定着一个码头的货物吞吐能力。而IGBT是桥吊驱动器变频装置的核心功率器件，在桥吊变频器发生的故障中，IGBT损坏占有很大的比例。但是，IGBT损坏后，有的具有明显的损坏迹象，很容易辨识；而有的仅从外观无法辨别出好坏，从而给故障排查工作带来一定的困难，严重影响着码头的作业效率以及海洋货物运输的整体速度。因此，设计一款简单易用的IGBT测试装置就显得非常有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种IGBT简易测试装置及测试方法，能够对IGBT器件是否出现故障实现快速、准确的检测。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一方面，本发明提出了一种IGBT简易测试装置，包括栅极插孔、集电极插孔、发射极插孔、电源、指示灯、测试开关和试灯开关；其中，所述栅极插孔用于连通IGBT的栅极；所述集电极插孔用于连通IGBT的集电极；所述发射极插孔用于连通IGBT的发射极；所述电源的正极连通所述的集电极插孔，所述电源的负极连通所述的发射极插孔；所述指示灯串联在所述电源的正极与集电极插孔之间；所述测试开关连接在所述电源的正极与栅极插孔之间；所述试灯开关跨接在所述集电极插孔与发射极插孔之间。

进一步的，在所述IGBT简易测试装置中还设置有限流电阻，所述限流电阻与所述指示灯串联后，连接在所述电源的正极与集电极插孔之间。

优选的，所述电源可以选用大于等于6V的电池。

为了便于现场操作，在所述IGBT简易测试装置中还设置有外壳和三根探针；在所述外壳的壳体上布设所述的栅极插孔、集电极插孔和发射极插孔；所述三根探针外置于所述外壳，使用时，分别通过导线一一对应地插接在所述的栅极插孔、集电极插孔和发射极插孔中。利用三根探针接触待测IGBT的栅极、集电极和发射极，由此无需将待测IGBT从原设备上拆下，即可在现场完成IGBT的测试任务，方便快捷。

为了便于技术人员手持操作所述的IGBT简易测试装置，优选将所述栅极插孔、集电极插孔和发射极插孔布设在外壳的左侧，所述测试开关布设在外壳的右侧，所述指示灯布设在外壳的顶部，所述试灯开关布设在外壳的底部；所述电源布设在外壳的内部。

另一方面，本发明还基于所述IGBT简易测试装置提出了一种IGBT测试方法，其中，所述IGBT简易测试装置包括外壳、布设在外壳上的栅极插孔、集电极插孔和发射极插孔以及电源、指示灯、测试开关、试灯开关和三根探针；其中，所述栅极插孔用于连通IGBT的栅极；所述集电极插孔用于连通IGBT的集电极；所述发射极插孔用于连通IGBT的发射极；所述电源的正极连通所述的集电极插孔，所述电源的负极连通所述的发射极插孔；所述指示灯串联在所述电源的正极与集电极插孔之间；所述测试开关连接在所述电源的正极与栅极插孔之间；所述试灯开关跨接在所述集电极插孔与发射极插孔之间；所述三根探针外置于所述外壳，使用时，分别通过导线一一对应地插接在所述的栅极插孔、集电极插孔和发射极插孔中；所述IGBT测试方法包括指示灯测试过程：按下试灯开关，若指示灯发光，则抬起试灯开关，执行IGBT测试过程：利用插入到栅极插孔中的探针接触待测IGBT的栅极；利用插入到集电极插孔中的探针接触待测IGBT的集电极；利用插入到发射极插孔中的探针接触待测IGBT的发射极；若指示灯发光，则判定待测IGBT的集电极与发射极击穿，所述待测IGBT已损坏；若指示灯不发光，则按下测试开关，若指示灯发光，则判定所述待测IGBT无故障；若指示灯不发光，则判定所述待测IGBT已损坏。

进一步的，在所述指示灯测试过程中，若指示灯不发光，则判定指示灯损坏，在更换正常的指示灯后，执行所述的IGBT测试过程。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明根据IGBT器件的工作特性设计了一款IGBT测试装置，具有结构简单、成本低廉、体积小巧、使用便捷等特点，能够很好地适应现场测试环境，且操作简单，易于掌握，不仅可以为检修工作提供便利，缩短检修时间，而且可以避免无故障的IGBT器件被弃用，节约维修成本。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是IGBT晶体管的等效电路原理图；

图2是本发明所提出的IGBT简易测试装置的一种实施例的电路原理图；

图3是本发明所提出的IGBT简易测试装置的一种实施例的外部整体结构示意图；

图4是本发明所提出的IGBT测试方法的一种实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

首先，结合图1所示的IGBT等效电路图，对IGBT晶体管的工作原理进行简要分析：IGBT晶体管包括栅极g、集电极c、发射极e三个端子，发射极e与集电极c之间非通即断。当在IGBT晶体管的栅极g与发射极e之间施加大于等于6V的正向电压时, MOSFET导通,这样PNP型晶体管的集电极与基极之间成低阻状态，PNP型晶体管导通，从而使得IGBT晶体管的发射极e与集电极c之间处于导通状态。而当IGBT的栅极g与发射极e之间的电压为0V或者施加反向电压时，MOSFET截止,切断PNP型晶体管基极电流的供给,使得PNP型晶体管关断，从而可以让IGBT晶体管的发射极e与集电极c之间处于截止状态。

基于IGBT晶体管的上述工作特性，本实施例提出了一种IGBT简易测试装置，其电路结构如图2所示，包括栅极插孔G、集电极插孔C、发射极插孔E、电源VCC、指示灯L、测试开关K1和试灯开关K2等主要组成部分。其中，栅极插孔G、集电极插孔C和发射极插孔E可以采用常规的标准金属插孔部件，在测试时分别用于与待测IGBT晶体管的栅极、集电极和发射极一一对应连通，以将待测IGBT晶体管接入到测试电路中。电源VCC为低压直流电源，优选采用输出电压大于等于6V的电池，例如9V的锂电池，为待测IGBT晶体管提供足以控制其导通的驱动电压。指示灯L用于指示故障状态，可以选用灯泡或者LED等发光器件，串联在电源VCC的正极与集电极插孔C之间。作为本实施例的一种优选电路设计方案，在电源VCC的正极与集电极插孔C之间的连接线路中，除了串联所述的指示灯L外，还可以进一步串联限流电阻R，以限制流过待测IGBT晶体管的电流，进而提高测试电路工作的可靠性。将电源VCC的负极连接至所述的发射极插孔E，测试开关K1连接在电源VCC的正极与栅极插孔G之间，以选择性地向待测IGBT晶体管提供驱动电压。将试灯开关K2跨接在所述的集电极插孔C与发射极插孔E之间，通过将所述的集电极插孔C与发射极插孔E短接，以用于检测指示灯L自身的故障状态。

在本实施例中，所述测试开关K1和试灯开关K2优选采用无按压保持功能的按钮，且按钮按下时，开关导通，线路接通；按钮抬起时，开关断开，线路切断。通过改变不同开关的通断状态，以控制测试电路工作在不同的测试模式下。

为了便于现场操作和使用，在本实施例的简易测试装置中还设置有外壳1，如图3所示，例如可以设计成长方体结构。将栅极插孔G、集电极插孔C、发射极插孔E、指示灯L、测试开关K1和试灯开关K2布设在所述外壳1的壳体上，以便于用户操作。

具体来讲，可以将所述栅极插孔G、集电极插孔C、发射极插孔E布设在外壳1的左侧壳体11（或右侧壳体12）上，测试开关K1布设在外壳1的右侧壳体12（或左侧壳体11）上，指示灯L布设在外壳1的顶部壳体13上，试灯开关K2布设在外壳1的底部壳体14上，电源VCC和限流电阻R内置于外壳1中。在使用所述简易测试装置对待测IGBT晶体管进行测试时，为了便于将待测IGBT晶体管接入到如图2所示的测试电路中，本实施例在所述简易测试装置中还配置有三根探针2、3、4，如图3所示。将三根探针2、3、4分别通过导线5、6、7一一对应地插接在所述的集电极插孔C、发射极插孔E和栅极插孔G中，利用三根探针2、3、4分别接触待测IGBT晶体管的集电极、发射极和栅极，以实现待测IGBT晶体管与简易测试装置中的测试电路的电连通，进而通过操作简易测试装置完成对待测IGBT晶体管的故障检测。

下面结合图2、图3所示的IGBT简易测试装置的硬件结构，对IGBT晶体管的测试方法进行具体阐述，如图4所示，包括以下过程：

1、指示灯测试过程：

S401、按下试灯开关K2，检测指示灯L是否良好；

本实施例在对待测的IGBT晶体管进行故障检测前，首先检测指示灯L是否性能良好，以避免因指示灯L故障造成IGBT测试结果错误。

具体来讲，可以在对待测的IGBT晶体管进行故障检测前，首先按下试灯开关K2，将集电极插孔C与发射极插孔E短接，结合图2所示。此时，若指示灯L发光，则判定指示灯L正常；若指示灯L不发光，则判定指示灯L故障。

抬起试灯开关K2，执行后续过程。

S402、若指示灯L正常，执行后续的IGBT测试过程；若指示灯L故障，则更换指示灯L，并重复过程S401，直到测试电路中的指示灯L检测正常，再进入后续的IGBT测试过程。

2、IGBT测试过程：

S403、使用三根探针2、3、4分别对应接触待测IGBT晶体管的集电极、发射极和栅极；

具体来讲，可以利用与集电极插孔C相插接的探针2接触待测IGBT晶体管的集电极；利用与发射极插孔E相插接的探针3接触待测IGBT晶体管的发射极，利用与栅极插孔G相插接的探针4接触待测IGBT晶体管的栅极，从而将待测IGBT晶体管接入到如图2所示的测试电路中。

S404、观察指示灯L是否发光，根据发光状态判断待测IGBT晶体管是否存在击穿故障；

此过程在待测的IGBT晶体管接入到测试电路时即可执行。

S405、若指示灯L发光，则判定待测IGBT晶体管的集电极与发射极击穿，待测IGBT晶体管已损坏；若指示灯L不发光，则执行后续进一步的IGBT测试过程；

若待测IGBT晶体管的集电极和发射极存在击穿故障，则在将所述待测IGBT晶体管接入到测试电路中时，由于待测IGBT晶体管的集电极和发射极击穿，因而导致集电极插孔C与发射极插孔E短接，指示灯L的供电回路连通，指示灯L发光，指示IGBT故障。

若指示灯L不发光，则可以判定待测IGBT晶体管的集电极和发射极不存在击穿故障，但是否正常，还需进一步执行后续的测试过程。

S406、按下测试开关K1，根据指示灯L的发光状态判断待测IGBT晶体管是否故障。

S407、若指示灯L发光，则判定所述待测IGBT晶体管无故障；若指示灯L不发光，则判定所述待测IGBT晶体管已损坏；

结合图2所示，在测试开关K1按下后，电源VCC在待测IGBT晶体管的栅极与发射极之间施加正向驱动电压，此时，若待测IGBT晶体管正常，则待测IGBT晶体管导通，指示灯L发光；若待测IGBT晶体管故障，则待测IGBT晶体管保持截止状态，指示灯L不发光，由此可以判定待测IGBT晶体管故障。

至此，便完成了IGBT晶体管的测试过程。

本实施例的IGBT简易测试装置简单实用，虽然只是将少数几个电子元器件组成的测试电路封装在一个小巧的外壳中组建形成，成本低廉，但是功能显著，操作简单，容易掌握，将其应用在桥吊变频器的故障检测中，可以快速、准确地辨别出桥吊变频器中易损器件IGBT的好坏，从而提高检修效率，保证码头作业的顺利进行。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种IGBT简易测试装置的测试方法，其特征在于，

所述IGBT简易测试装置包括：

栅极插孔，用于连通IGBT的栅极；

集电极插孔，用于连通IGBT的集电极；

发射极插孔，用于连通IGBT的发射极；

电源，其正极连通所述的集电极插孔，其负极连通所述的发射极插孔；

指示灯，其串联在所述电源的正极与集电极插孔之间；

测试开关，其连接在所述电源的正极与栅极插孔之间；

试灯开关，其跨接在所述集电极插孔与发射极插孔之间；

外壳，其壳体上布设所述的栅极插孔、集电极插孔和发射极插孔；

三根探针，其外置所述外壳，使用时，分别通过导线一一对应地插接在所述的栅极插孔、集电极插孔和发射极插孔中；

在对IGBT进行故障测试时，执行以下过程：

指示灯测试过程：

按下试灯开关，若指示灯不发光，则判定指示灯损坏，在更换正常的指示灯后，执行IGBT测试过程；若指示灯发光，则抬起试灯开关，执行IGBT测试过程；

IGBT测试过程：

利用插入到栅极插孔中的探针接触待测IGBT的栅极；

利用插入到集电极插孔中的探针接触待测IGBT的集电极；

利用插入到发射极插孔中的探针接触待测IGBT的发射极；

若指示灯发光，则判定待测IGBT的集电极与发射极击穿，所述待测IGBT已损坏；

若指示灯不发光，则按下测试开关，若指示灯发光，则判定所述待测IGBT无故障；若指示灯不发光，则判定所述待测IGBT已损坏。