CN108054792B - 功率管供电电路及功率管测试装置 - Google Patents

功率管供电电路及功率管测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种功率管供电电路及功率管测试装置，该电路包括按键控制电路、主控制器、充电开关及储能电容，主控制器的多个按键信号输入端与按键控制电路的多个按键信号输出端一一对应连接，主控制器的第一控制端与充电开关的受控端连接；充电开关的输入端用于接入高压直流电源，充电开关的输出端与储能电容的连接；其中，按键控制电路，用于接收用户输入的按键指令，并将按键指令对应的按键信号输出至主控制器，以使主控制器根据电压按键信号设置充电阈值电压，以及在接收到充电按键信号时，控制充电开关闭合，以触发储能电容充电，并在储能电容的电压值达到充电阈值电压时，控制充电开关断开，从而解决了储能电容容易过充或欠充的问题。

Description

功率管供电电路及功率管测试装置
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种功率管供电电路及功率管测试装置。
背景技术
IGBT作为一种大功率半导体功率开关器件，广泛应用于电机变频调速、高性能电源及工业电气自动化等领域，具有着广阔的市场。为了优化IGBT器件的设计，如何准确测试IGBT实际应用时的各项参数变得十分重要，其中，参数测试方法是利用脉冲发生器输出脉冲来控制IGBT，再通过测试电路或测试装置等来实现各项测试。
在测试IGBT的动态开关性能的过程中，必须保证能够在短时间内给被测IGBT提供足够大的测试电流，若直接通过直流电源给被测IGBT供电，直流电源输出的电流很难达到要求值，并且容易在母线上产生较大的电压过冲。因此，需要先通过直流电源给电容充电，再由电容给被测IGBT提供测试电流。
但是，双脉冲测试设备的电容充放电电路的设计简单，参数不可调，当使用不可调直流电源供电时，需要操作人员用肉眼观察来控制充放电过程，容易导致电容过充或欠充。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种功率管供电电路及功率管测试装置，旨在当使用不可调直流电源供电时，需要人工控制储能电容充放电，导致储能电容容易过充或欠充的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种功率管供电电路，应用于功率管测试装置中，所述功率管供电电路包括按键控制电路、主控制器、充电开关及储能电容，所述主控制器的多个按键信号输入端与所述按键控制电路的多个按键信号输出端一一对应连接，所述主控制器的第一控制端与所述充电开关的受控端连接；所述充电开关的输入端用于接入高压直流电源，所述充电开关的输出端与所述储能电容的连接；其中，
所述按键控制电路，用于接收用户输入的按键指令，并将所述按键指令对应的按键信号输出至所述主控制器，所述按键信号至少包括电压设置按键信号和充电按键信号；
所述主控制器，用于根据所述电压按键信号设置充电阈值电压，以及在接收到所述充电按键信号时，控制所述充电开关闭合，以触发所述储能电容充电，并在所述储能电容的电压值达到所述充电阈值电压时，控制所述充电开关断开。
优选地，所述功率管供电电路还包括用于检测所述储能电容电压，并将所述储能电容的电压值输出至所述主控制器的第一电压检测电路，所述第一电压检测电路与所述储能电容连接；所述电压检测电路的输出端与所述主控制器的第一电压检测端连接。
优选地，所述电压检测电路包括电压传感器，所述电压传感器与所述储能电容的并联设置。
优选地，所述功率管供电电路还包括充电电阻，所述充电电阻串联设置于所述储能电容的第一端与所述充电开关的输出端之间。
优选地，所述充电开关为机械开关或电子开关。
优选地，所述功率管供电电路还包括用于检测所述充电开关的输入端电压的第二电压检测电路，所述第二电压检测电路的检测端与所述充电开关的输入端连接，所述第二电压检测电路的输出端与所述主控制器的第二电压检测端连接。
优选地，所述功率管供电电路还包括用于控制所述放电的放电开关，所述放电开关的受控端与所述主控制器的第二控制端连接，所述放电开关的输入端和输出端分别与所述储能电容的第一端及第二端连接。
优选地，所述功率管供电电路还包括放电电阻，所述放电电阻串联设置于所述放电开关的输出端与所述储能电容的第二端之间。
优选地，所述功率管供电电路还包括显示电路，所述显示电路的输入端与所述主控制器连接；所述主控制器还用于控制所述显示电路工作。
本发明还提出一种功率管测试装置，包括如上所述的功率管供电电路；所述功率管供电电路包括按键控制电路、主控制器、充电开关及储能电容，所述主控制器的多个按键信号输入端与所述按键控制电路的多个按键信号输出端一一对应连接，所述主控制器的第一控制端与所述充电开关的受控端连接；所述充电开关的输入端用于接入高压直流电源，所述充电开关的输出端与所述储能电容的连接；其中，所述按键控制电路，用于接收用户输入的按键指令，并将所述按键指令对应的按键信号输出至所述主控制器，所述按键信号至少包括电压设置按键信号和充电按键信号；所述主控制器，用于根据所述电压按键信号设置充电阈值电压，以及在接收到所述充电按键信号时，控制所述充电开关闭合，以触发所述储能电容充电，并在所述储能电容的电压值达到所述充电阈值电压时，控制所述充电开关断开。
本发明功率管供电电路通过设置按键控制电路来用户输入的按键指令，并将所述按键指令对应的按键信号输出至所述主控制器，其中该按键信号至少包括电压设置按键信号和充电按键信号；从而使得主控制器根据所述电压按键信号设置充电阈值电压，并在接收到所述充电按键信号时，控制所述充电开关闭合，以触发所述储能电容充电，当所述储能电容的电压值达到所述充电阈值电压时，控制所述充电开关断开，完成对储能电容的储能。本发明根据实际测试情况，通过按键控制电路来设置不同的测试电压，实现测试电压适时可调，且通过主控制器根据储能电容的电压值与所述充电阈值电压进行比较，自动控制充电开关开/关，从而解决了当使用不可调直流电源供电时，需要人工控制储能电容充放电，而导致储能电容容易过充或欠充的问题。
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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明功率管供电电路应用于功率管测试装置一实施例的功能模块示意图；
图2为图1中功率管供电电路的一实施例的电路结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
10 按键控制电路 K1 充电开关
20 主控制器 K2 放电开关
30 第一电压检测电路 C1 储能电容
40 第二电压检测电路 R1 充电电阻
Vin 电源输入端 R2 放电电阻
Vout 电源输出端
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种功率管供电电路，应用于功率管测试装置中。
随着IGBT、场效应管、晶闸管等大功率半导体开关器件在电机变频调速、高性能电源及工业电气自动化等领域的广泛应用，尤其是IGBT，由于其具有开关速度快，导通压降低等特性，被越来越多的电器设备使用，因此，如何优化IGBT器件的设计，也成为越来越重要的研究课题。在测试IGBT的动态开关性能的过程中，必须保证能够在短时间内给被测IGBT提供足够大的测试电流，若直接通过直流电源给被测IGBT供电，直流电源输出的电流很难达到要求值，并且容易在母线上产生较大的电压过冲。因此，需要先通过直流电源给电容充电，再由电容给被测IGBT提供测试电流。然而双脉冲测试设备的电容充放电电路的设计简单，参数不可调，当使用不可调直流电源供电时，需要操作人员用肉眼观察来控制充放电过程，容易导致电容过充或欠充。
为了解决上述问题，参照图1及图2，在本发明一实施例中，该功率管供电电路包括用于接入高压直流电源的电源输入端Vin、用于输出储能电源的电源输出端Vout，以及按键控制电路10、主控制器20、充电开关K1及储能电容C1，所述主控制器20的多个按键信号输入端与所述按键控制电路10的多个按键信号输出端一一对应连接，所述主控制器20的第一控制端与所述充电开关的受控端连接；所述充电开关K1的输入端用于经电源输入端Vin接入高压直流电源，所述充电开关的输出端与所述储能电容C1的连接；储能电容C1还经电源输出端Vout输出存储的电能，其中，
所述按键控制电路10，用于接收用户输入的按键指令，并将所述按键指令对应的按键信号输出至所述主控制器20，所述按键信号至少包括电压设置按键信号和充电按键信号；
所述主控制器20，用于根据所述电压按键信号设置充电阈值电压，以及在接收到所述充电按键信号时，控制所述充电开关K1闭合，以触发所述储能电容C1充电，并在所述储能电容C1的电压值达到所述充电阈值电压时，控制所述充电开关K1断开。
本实施例中，充电开关K1可以采用接触器、继电器等机械开关来实现，或者采用IGBT、场效应管电子开关来实现。按键控制电路10可以采用触摸按键、旋钮按键、自复位按键、键盘矩阵等按键及实现按键功能的外围电路来实现。功率管可以IGBT、场效应管、晶闸管等，本实施例以IGBT为例进行说明。主控制器20可以是DSP、FPGA、单片机等集成控制芯片，本实施例优选采用单片机来实现，单片机中集成有比较器、存储器、数据处理器，以及存储在所述存储器上并可在所述数据处理器上运行的软件程序和/或模块。主控制器20根据按键控制电路10输入的电压设置按键信号，设置对应的充电阈值电压，通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，根据按键控制电路10输出的启动按键信号，以及调用存储在存储器内的数据，控制充电开关K1开启，以使使储能电容C1对输入的高压直流电源进行储能，在储能电容C1储能的过程中，主控制器20中的比较器将储能电容C1的当前电压值与充电阈值电压进行，在储能电容C1的当前电压值达到主控制器20的预设充电阈值电压时，主控制器20输出控制信号控制充电开关K1关闭，完成对储能电容C1的充电储能。
按键控制电路10接收用户输入的按键指令，并将按键指令转换对应的按键信号，以使主控制器20根据按键信号控制充电开关K1工作。参照图1，本实施例按键控制电路10优选采用旋转按键来实现时，按键控制电路10包括用于输入充电指令的充电按钮Z1、用于输入放电指令的放电按钮Z2，以及用于输入电压设置指令的电压按钮I1，用户可以旋转电压按钮开设置充电阈值电压，每一档位则对应一充电阈值电压，具体可以体现为：第一档对应充电阈值电压的幅值为100V，第二档对应充电阈值电压的幅值为200V，以此类推，即可实现充电阈值电压的设置。若检测到用户通过旋转旋钮按键将旋转按键设置在第三档时，主控制器20则将充电阈值设置在300V，随后用户可以通过按下启动按钮，来使主控制器20控制充电开关K1闭合，从而触发储能电容C1储能工作，当储能电容C1的电压值达到300V时，主控制器20控制充电开关K1断开，完成对储能电容C1的储能。
在对功率管进行测试的过程中，功率管测试装置中的测试电路与电源输出端Vout连接，然后通过电源开关与储能电容C1连接，并在电源开关闭合时接入储能电容C1的电能，从而通过该储能电容C1在短时间内给被测IGBT提供足够大的测试电流，给被测IGBT供电，完成IGBT的动态开关性能的测试，可以理解的是，在储能电容C1给IGBT供电时，充电开关K1是断开的，因而避免高压直流电源直接给IGBT供电，有效的隔离高压直流电源，避免在母线上发生电压过充。
本发明功率管供电电路通过设置按键控制电路10来用户输入的按键指令，并将所述按键指令对应的按键信号输出至所述主控制器20，其中该按键信号至少包括电压设置按键信号和充电按键信号；从而使得主控制器20根据所述电压按键信号设置充电阈值电压，并在接收到所述充电按键信号时，控制所述充电开关K1闭合，以触发所述储能电容C1充电，当所述储能电容C1的电压值达到所述充电阈值电压时，控制所述充电开关K1断开，完成对储能电容C1的储能。本发明根据实际测试情况，通过按键控制电路10来设置不同的测试电压，实现测试电压适时可调，且通过主控制器20根据储能电容C1的电压值与所述充电阈值电压进行比较，自动控制充电开关K1开/关，从而解决了当使用不可调直流电源供电时，需要人工控制储能电容C1充放电，而导致储能电容C1容易过充或欠充的问题。
参照图1及图2，进一步地，所述功率管供电电路还包括用于检测所述储能电容C1电压，并将所述储能电容C1的电压值输出至所述主控制器20的第一电压检测电路30，所述第一电压检测电路30与所述储能电容C1连接；所述电压检测电路的输出端与所述主控制器20的第一电压检测端连接。
其中，所述第一电压检测电路30可以采用电压传感器来实现，也可以采用电阻、电容等由分立元器件组成的检测电路来实现，本实施例优选采用电压传感器来实现，所述电压传感器与所述储能电容C1的并联设置。
本实施例中，第一电压检测电路30实时检测储能电容C1两端的电压，并将检测到的电压值输出至主控制器20，以使主控制器20控制充电开关K1工作。
具体地，当主控制器20接收到按键控制电路10输出的电压设置按键信号时，根据用户用户输入的按键指令，获取所需对应设置的电压值，并将对应设置的电压值与第一电压检测电路30检测到的储能电容C1当前电压值进行计算，获得所需存储的电压值，也即然后再在接收到用户输入的启动按键信号时，控制充电开关K1开始充电，在这个过程中，第一电压检测电路30实时检测储能电容C1的电压，在主控制器20接收到第一电压检测电路30输出的储能电容C1当前电压值达到主控制器20设置的充电阈值电压时，控制充电开关K1关闭，完成储能电容C1的储能充电，从而避免储能电容C1容易过充或欠充的问题发生。
参照图1及图2，进一步地，所述功率管供电电路还包括充电电阻R1，所述充电电阻R1串联设置于所述储能电容C1的第一端与所述充电开关K1的输出端之间。
本实施例中，在充电开关K1闭合时，高压直流电源的电流经充电电阻R1输出至储能电容C1，从而形成充电回路，从而对储能电容C1进行充电，以实现储能电路荣的储能工作。
参照图1及图2，在一优选实施例中，所述功率管供电电路还包括用于检测所述充电开关K1的输入端电压的第二电压检测电路40，所述第二电压检测电路40的检测端与所述充电开关K1的输入端连接，所述第二电压检测电路40的输出端与所述主控制器20的第二电压检测端连接。
本实施例中，第二电压检测电路40可以采用电压传感器来实现，也可以采用电阻、电容等由分立元器件组成的检测电路来实现，本实施例优选采用电压传感器来实现，电压传感器与用于接入高压直流电源的接线端子并联设置。通过第二电压检测电路40可以对输入的高压直流电源进行检测，并将检测到的电源检测信号输出至主控制器20，以使主控制器20根据第二电压检测电路40输出的电源检测信号输出相应的控制信号，以触发功率管供电电路工作。
参照图1及图2，在一优选实施例中，所述功率管供电电路还包括用于控制所述放电的放电开关K2，所述放电开关K2的受控端与所述主控制器20的第二控制端连接，所述放电开关K2的输入端和输出端分别与所述储能电容C1的第一端及第二端连接。
上述实施例中，所述功率管供电电路还包括放电电阻R2，所述放电电阻R2串联设置于所述放电开关K2的输出端与所述储能电容C1的第二端之间。
本实施例中，储能电容C1经放电电阻R2及放电开关K2形成放电回路，当放电开关K2接收到主控制器20输出的控制信号而闭合后后，储能电容C1经放电电阻R2对进行放电，如此设置，可以在功率管测试装置中的测试电路该储能电容C1在短时间内给被测IGBT提供足够大的测试电流，给被测IGBT供电，完成IGBT的动态开关性能的测试后，将储能电容C1上残余的电压进行释放，以避免工作人员在搬动功率管测试装置，或者在测试结束后，对功率管测试装置进行检修时，误碰储能电容C1而触电受伤。
其中，所述放电开关K2可以采用接触器、继电器等机械开关来实现，或者采用IGBT、场效应管电子开关来实现。
可以理解的是，上述实施例中，主控制器20通过存储在所述存储器上并可在所述数据处理器上运行的软件程序和/或模块，可以实现在充电开关K1闭合时，控制放电开关K2断开，或者在放电开关K2闭合时，控制充电开关K1断开，即在所述数据处理器上运行的软件程序和/或模块可以实现充电开关K1和放电开关K2互锁。如此设置，从而避免储能电容C1在充电开关K1和放电开关K2的驱动下出现边充电，边放电的情况发生，导致储能电容C1被损坏，而缩短储能电容C1的使用寿命。
参照图1及图2，基于上述实施例，所述功率管供电电路还进一步包括显示电路(图未标示)，所述显示电路的输入端与所述主控制器20连接；所述主控制器20还用于控制所述显示电路工作。
本实施例中，显示电路可以采用LED显示屏、LCD液晶显示屏等显示器件来实现，主控制器20根据按键控制电路10输出的按键信号，第一电压检测电路30输出的电源检测信号、第二电压检测电路40输出电压检测信号，输出对应的显示驱动信号，以驱动显示电路工作，从而实时显示当前的用户操作状态、高压直流电源的电压值等，通过显示电路，用户可以直观的获取当前功率管供电电路的工作状态。
本发明还提出一种功率管测试装置，所述功率管测试装置包括如上所述的功率管供电电路。该脉冲发生电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在发明功率管测试装置中使用了上述脉冲发生电路，因此，发明功率管测试装置的实施例包括上述脉冲发生电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种功率管供电电路，应用于功率管测试装置中，其特征在于，所述功率管供电电路包括按键控制电路、主控制器、充电开关及储能电容，所述主控制器的多个按键信号输入端与所述按键控制电路的多个按键信号输出端一一对应连接，所述主控制器的第一控制端与所述充电开关的受控端连接；所述充电开关的输入端用于接入高压直流电源，所述充电开关的输出端为电源输出端，且与所述储能电容连接，所述储能电容用于经所述电源输出端为功率管供电；其中，
所述按键控制电路，用于接收用户输入的按键指令，并将所述按键指令对应的按键信号输出至所述主控制器，所述按键信号至少包括多个电压设置按键信号和充电按键信号；
所述主控制器，用于根据不同的所述电压设置按键信号设置不同的充电阈值电压，以及在接收到所述充电按键信号时，控制所述充电开关闭合，以触发所述储能电容充电，并在所述储能电容的电压值达到当前设置的所述充电阈值电压时，控制所述充电开关断开。
2.如权利要求1所述的功率管供电电路，其特征在于，所述功率管供电电路还包括用于检测所述储能电容电压，并将所述储能电容的电压值输出至所述主控制器的第一电压检测电路，所述第一电压检测电路与所述储能电容连接；所述电压检测电路的输出端与所述主控制器的第一电压检测端连接。
3.如权利要求2所述的功率管供电电路，其特征在于，所述电压检测电路包括电压传感器，所述电压传感器与所述储能电容的并联设置。
4.如权利要求1所述的功率管供电电路，其特征在于，所述功率管供电电路还包括充电电阻，所述充电电阻串联设置于所述储能电容的第一端与所述充电开关的输出端之间。
5.如权利要求1所述的功率管供电电路，其特征在于，所述充电开关为机械开关或电子开关。
6.如权利要求1所述的功率管供电电路，其特征在于，所述功率管供电电路还包括用于检测所述充电开关的输入端电压的第二电压检测电路，所述第二电压检测电路的检测端与所述充电开关的输入端连接，所述第二电压检测电路的输出端与所述主控制器的第二电压检测端连接。
7.如权利要求1所述的功率管供电电路，其特征在于，所述功率管供电电路还包括用于控制放电的放电开关，所述放电开关的受控端与所述主控制器的第二控制端连接，所述放电开关的输入端和输出端分别与所述储能电容的第一端及第二端连接。
8.如权利要求7所述的功率管供电电路，其特征在于，所述功率管供电电路还包括放电电阻，所述放电电阻串联设置于所述放电开关的输出端与所述储能电容的第二端之间。
9.如权利要求1至8任意一项所述的功率管供电电路，其特征在于，所述功率管供电电路还包括显示电路，所述显示电路的输入端与所述主控制器连接；所述主控制器还用于控制所述显示电路工作。
10.一种功率管测试装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的功率管供电电路。
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