CN108051737B - 一种开关器件筛选系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关器件筛选系统及方法。该系统包括驱动电路、开关电路、并联电路、测量电路以及示波器；驱动电路，与并联电路连接，用于产生驱动电压，驱动待筛选的开关器件；开关电路，与并联电路连接，用于为待筛选的开关器件提供直流偏置电压，产生导通状态下的稳态电流和开关过程中的暂态电流；并联电路，用于并联待筛选的开关器件，使待筛选的开关器件的驱动电压和直流偏置电压均相同；测量电路，与并联电路连接，用于测量所述待筛选的开关器件中流过的暂态电流和稳态电流；示波器，与测量电路连接，用于显示电流波形。本系统和本方法能够快速精确的对开关器件进行筛选，保证开关器件的均一性，避免开关器件的损坏。

Description

一种开关器件筛选系统及方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种开关器件筛选系统及方法。

背景技术

近年来，开关器件以及相应的应用装置已经在诸如电网、交通运输、先进装备制造、军工等许多领域得到广泛的应用。开关器件可以高效地将各种一次能源转变为人们所需的电能并方便地进行转化、传输和控制。它已经成为弱电控制与强电运行之间、信息技术与电力技术之间、传统产业与自动化、智能化的新型产业之间所必不可少的纽带。分立式开关器件在制造封装和实际应用上都非常方便易用，在低压小功率的场景下得到了广泛的应用。然而，现在对电力电子器件的功率要求越来越大，单个分立式开关器件往往很难满足较大功率的应用要求，所以电力电子器件的应用设计人员不得不采取多器件并联的方法作为一种解决方案。然而，在器件以及芯片的制造过程中，受限于工艺水平，即使是同一型号同一批次的器件，也不可避免地会产生一定的误差，反映到器件的特性参数上，就可能使器件的通态电阻、跨导、阈值电压、泄漏电流、极间电容、引脚寄生电感等等有一定的分散性，这些特性参数的分散性会综合地影响器件开关特性的一致性。对多器件并联来说，器件开关特性的不一致会导致器件间电流分布的不均衡，进而影响器件的功率分布和温度分布，某个或某些器件可能因此承受过高的电流和温度，使得器件失效的可能性显著增大，进而增大并联所有器件的负荷甚至导致所有并联器件失效损坏。

现有的分立式器件筛选方法基本上是尽量选用同一厂家、同一型号、同一批次的产品以减小工艺误差，或者是对通态电阻、阈值电压等器件的特性参数进行测量，然后针对每个参数选取指标进行筛选。采用同一批次产品虽然可以在一定程度上减小器件的厂家、型号、批次带来的误差，但同一批次器件仍可能会有较大不同，这种粗略的筛选方法并不能确保筛选出器件的均一性。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关器件筛选系统及方法，快速精确的对开关器件进行筛选，保证开关器件的均一性，避免开关器件的损坏。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种开关器件筛选系统，所述系统包括驱动电路、开关电路、并联电路、测量电路以及示波器；

所述驱动电路，与所述并联电路连接，用于产生驱动电压，驱动待筛选的开关器件；

所述开关电路，与所述并联电路连接，用于为所述待筛选的开关器件提供直流偏置电压，产生导通状态下的稳态电流和开关过程中的暂态电流；

所述并联电路，用于并联所述待筛选的开关器件，使所述待筛选的开关器件的驱动电压和直流偏置电压均相同；

所述测量电路，与所述并联电路连接，用于测量所述待筛选的开关器件中流过的暂态电流和稳态电流；

所述示波器，与所述测量电路连接，用于显示电流波形。

可选的，所所述驱动电路包括脉冲信号发生器、信号隔离器以及功率放大器；

所述脉冲信号发生器，用于产生电压脉冲信号；

所述信号隔离器，与所述脉冲信号发生器连接，用于隔离保护电压脉冲信号；

所述功率放大器，与所述信号隔离器连接，用于放大隔离保护后的电压脉冲信号，得到满足器件驱动功率需求的驱动电压。

可选的，所述并联电路包括n个并联支路，所述n个并联支路用于并联n个所述待筛选的开关器件，使n个所述待筛选的开关器件的驱动电压和直流偏置电压均相同。

本发明还提供了一种开关器件筛选方法，所述方法应用于上述一种开关器件筛选系统；

所述方法包括：

通过所述开关器件筛选系统对每个待筛选的开关器件所在的n个并联支路的电路参数进行一致性检验，得到检验结果；

若检验结果表示所述n个并联支路的电路参数不一致，则调整电路参数不一致的并联支路；

若检验结果表示所述n个并联支路的电路参数一致，则通过所述开关器件筛选系统对n个所述待筛选的开关器件进行筛选，得到电流波形一致的待筛选的开关器件。

可选的，通过所述开关器件筛选系统对每个待筛选的开关器件所在的n个并联支路的电路参数进行一致性检验，得到检验结果，具体包括：

将n个所述待筛选的开关器件并联放置；

对n个所述待筛选的开关器件施加驱动电压以及直流偏置电压，得到n个所述待筛选的开关器件在第一位置的n个电流波形；

将n个所述待筛选的开关器件依次换位，得到n个所述待筛选的开关器件在n个不同位置的n个电流波形。

检验每个所述待筛选的开关器件在n个不同位置的所述n个电流波形是否一致，得到检验结果。

可选的，所述通过所述开关器件筛选系统对n个所述待筛选的开关器件进行筛选，得到电流波形一致的待筛选的开关器件，具体包括：

将n个所述待筛选的开关器件并联放置；

对n个所述待筛选的开关器件施加驱动电压，得到电流波形；

判断所述电流波形的一致性，得到判断结果；

根据所述判断结果，筛选出电流波形一致的所述待筛选的开关器件。

可选的，若检验结果表示所述n个并联支路的电路参数不一致，则调整电路参数不一致的并联支路；具体包括：

若所述并联支路的稳态电流偏大，则增加所述并联支路的漏极电阻；

若所述并联支路的稳态电流偏小，则减小所述并联支路的漏极电阻；

若所述并联支路的暂态电流偏大，则增加所述并联支路的源极电感；

若所述并联支路的暂态电流偏小，则减小所述并联支路的源极电感。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明提供了一种开关器件筛选系统及方法，通过开关器件筛选系统对每个待筛选的开关器件所在的n个并联电路的电路参数进行一致性检验，在电路参数一直性检验通过的条件下，测量并联的开关器件的电流，并得到电流波形，从而筛选出电流波形一致的开关器件。本系统和本方法能够快速精确的对开关器件进行筛选，保证开关器件的均一性，避免开关器件的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种开关器件筛选系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种开关器件筛选方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例提供的对开关器件所在的n个并联电路的电路参数进行一致性检验的方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种开关器件筛选系统及方法，快速精确的对开关器件进行筛选，保证开关器件的均一性，避免开关器件的损坏。

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。

图1为本发明实施例提供的一种开关器件筛选系统的结构示意图。如图1所示，所述开关器件筛选系统包括驱动电路1、开关电路2、并联电路3、测量电路4以及示波器5。

具体的，所述驱动电路1与所述并联电路3连接，所述驱动电路包括脉冲信号发生器、信号隔离器以及功率放大器；所述脉冲信号发生器，用于产生电压脉冲信号；所述信号隔离器，与所述脉冲信号发生器连接，用于隔离保护电压脉冲信号；所述功率放大器，与所述信号隔离器连接，用于放大隔离保护后的电压脉冲信号，得到满足器件驱动功率需求的驱动电压。

所述开关电路2与所述并联电路3连接，用于为所述待筛选的开关器件提供直流偏置电压，产生导通状态下的稳态电流和开关过程中的暂态电流。

所述并联电路3用于并联所述待筛选的开关器件，使所述待筛选的开关器件的电压相同。所述并联电路3包括n个并联支路，所述n个并联支路用于并联n个所述待筛选的开关器件，使n个所述待筛选的开关器件的驱动电压和直流偏置电压均相同。

所述测量电路4与所述并联电路3连接，用于测量所述待筛选的开关器件中流过的暂态电流和稳态电流。

所述示波器5与所述测量电路4连接，用于显示电流波形。

通过开关器件筛选系统可以测量并联的开关器件的电流，并得到电流波形，从而筛选出电流波形一致的开关器件，实现对开关器件快速精确的筛选，保证开关器件的均一性，避免开关器件的损坏。

图2为本发明实施例提供的一种开关器件筛选方法的步骤流程图。如图2所示，本发明还提供了一种开关器件筛选方法，所述方法应用于上述一种开关器件筛选系统。

所述方法包括：

步骤201：通过所述开关器件筛选系统对每个待筛选的开关器件所在的n个并联电路的电路参数进行一致性检验，得到检验结果。

具体的，图3为本发明实施例提供的对开关器件所在的n个并联电路的电路参数进行一致性检验的方法示意图。如图3所示，一共进行k次实验(k为整数，k＞1，k≤n)，每组实验可得到n条支路上的n组实验波形，某一组电流表示为i_ij(t)，其中i代表电流流过器件编号，j代表电流流过支路编号。第1次实验中，并联支路与待筛选器件的位置一一对应，进行第一次开关特性测试，利用示波器测试记录所有开关器件的开关波形i₁₁(t)、i₂₂(t)、…、i_nn(t)；第2次实验中，所有待筛选器件的位置按图3方式换位，进行第二次开关特性测试，记录所有器件的开关波形i_n1(t)、i₁₂(t)、…、i_nn(t)；第k次实验中，所有开关器件的位置按图3方式进行换位，进行第k次开关特性测试，记录所有器件的开关波形i_(n-k+2)1(t)、i_(n-k+3)2(t)、…、i_(n-k+1)n(t)。对于其中任意支路a与支路b来说，一共应有k个器件在这两条支路均有实验波形记录，将开关电流波形记为i_ma(t)和i_mb(t)，对比这k个器件在两条支路上的电流波形数据，若这k对对比开关电流波形i_ma(t)和i_mb(t)差异均可忽略不计，那么可认为支路a与支路b具有一致性。当对所有支路一致性的检验均通过时，可认为并联的n条支路电路参数一致，这个结果随着k的增大，检验的可信度也增大。

步骤202：若检验结果表示所述n个并联支路的电路参数不一致，则调整电路参数不一致的并联支路。

具体的，若所述并联支路的稳态电流偏大，则增加所述并联支路的漏极电阻；

若所述并联支路的稳态电流偏小，则减小所述并联支路的漏极电阻；

若所述并联支路的暂态电流偏大，则增加所述并联支路的源极电感；

若所述并联支路的暂态电流偏小，则减小所述并联支路的源极电感。

步骤203：若检验结果表示所述n个并联支路的电路参数一致，则通过所述开关器件筛选系统对n个所述待筛选的开关器件进行筛选，得到电流波形一致的待筛选的开关器件。

具体包括：

步骤2031：将n个所述待筛选的开关器件并联放置。

步骤2032：对n个所述待筛选的开关器件施加驱动电压，得到电流波形。

步骤2033：判断所述电流波形的一致性，得到判断结果。

步骤2034：根据所述判断结果，筛选出电流波形一致的所述待筛选的开关器件。

本方法通过开关器件筛选系统对每个待筛选的开关器件所在的n个并联电路的电路参数进行一致性检验，在电路参数一直性检验通过的条件下，测量并联的开关器件的电流，并得到电流波形，从而筛选出电流波形一致的开关器件。本方法能够快速精确的对开关器件进行筛选，保证开关器件的均一性，避免开关器件的损坏。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

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 (3)

1.一种开关器件筛选系统，其特征在于，所述系统包括驱动电路、开关电路、并联电路、测量电路以及示波器；

所述驱动电路，与所述并联电路连接，用于产生驱动电压，驱动待筛选的开关器件；

所述开关电路，与所述并联电路连接，用于为所述待筛选的开关器件提供直流偏置电压，产生导通状态下的稳态电流和开关过程中的暂态电流；

所述并联电路，用于并联所述待筛选的开关器件，使所述待筛选的开关器件的驱动电压和直流偏置电压均相同；

所述测量电路，与所述并联电路连接，用于测量所述待筛选的开关器件中流过的暂态电流和稳态电流；

所述示波器，与所述测量电路连接，用于显示电流波形；

所述并联电路包括n个并联支路，所述n个并联支路用于并联n个所述待筛选的开关器件；

所述开关电路提供直流偏置电压用于对每个所述待筛选的开关器件所在的n个所述并联支路的电路参数进行一致性检验，得到检验结果；

所述一致性检验具体为：一共进行k次实验，k为整数，k＞1，k≤n，每组实验得到n条支路上的n组实验波形，某一组电流表示为i_ij(t)，其中i代表电流流过器件编号，j代表电流流过支路编号；第1次实验中，并联支路与待筛选器件的位置一一对应，进行第一次开关特性测试，利用示波器测试记录所有开关器件的开关波形i₁₁(t)、i₂₂(t)、…、i_nn(t)；第2次实验中，所有待筛选器件的位置进行依次换位，进行第二次开关特性测试，记录所有器件的开关波形i_n1(t)、i₁₂(t)、…、i_(n-1)n(t)；第k次实验中，所有开关器件的位置进行依次换位，进行第k次开关特性测试，记录所有器件的开关波形i_(n-k+2)1(t)、i_(n-k+3)2(t)、…、i_(n-k+1)n(t)；对于其中任意支路a与支路b来说，一共应有k个器件在这两条支路均有实验波形记录，将开关电流波形记为i_ma(t)和i_mb(t)，对比这k个器件在两条支路上的电流波形数据，若这k对对比开关电流波形i_ma(t)和i_mb(t)差异均可忽略不计，那么认为支路a与支路b具有一致性；当对所有支路一致性的检验均通过时，可认为并联的n条支路电路参数一致，这个结果随着k的增大，检验的可信度也增大；

若检验结果表示所述n个并联支路的电路参数不一致，则调整电路参数不一致的并联支路；

若所述并联支路的稳态电流偏大，则增加所述并联支路的漏极电阻；

若所述并联支路的稳态电流偏小，则减小所述并联支路的漏极电阻；

若所述并联支路的暂态电流偏大，则增加所述并联支路的源极电感；

若所述并联支路的暂态电流偏小，则减小所述并联支路的源极电感。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动电路包括脉冲信号发生器、信号隔离器以及功率放大器；

所述脉冲信号发生器，用于产生电压脉冲信号；

所述信号隔离器，与所述脉冲信号发生器连接，用于隔离保护电压脉冲信号；

所述功率放大器，与所述信号隔离器连接，用于放大隔离保护后的电压脉冲信号，得到满足器件驱动功率需求的驱动电压。

3.一种开关器件筛选方法，所述方法应用于权利要求1-2任意一项所述的一种开关器件筛选系统；

所述方法包括：

通过所述开关器件筛选系统对每个待筛选的开关器件所在的n个并联支路的电路参数进行一致性检验，得到检验结果；

若检验结果表示所述n个并联支路的电路参数不一致，则调整电路参数不一致的并联支路；

若检验结果表示所述n个并联支路的电路参数一致，则通过所述开关器件筛选系统对n个所述待筛选的开关器件进行筛选，得到电流波形一致的待筛选的开关器件。