CN110824325A - 一种uis测试电路及其mosfet雪崩能量补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UIS测试电路及其MOSFET雪崩能量补偿方法，UIS测试电路包括直流电源、电感器、开关、二极管、栅极驱动模块、线路阻抗、MOSFET和电流采样模块，直流电源的正极通过开关与电感器连接，电感器经过线路阻抗连接被测MOSFET的漏极，被测MOSFET的栅极连接于栅极驱动模块，栅极驱动模块通过控制信号控制源极和漏极之间的通断，被测MOSFET的源极通过电流采样部件连接于直流电源的负极，二极管与被测MOSFET并联维持回路中的电流。本发明的一种UIS测试电路及其MOSFET雪崩能量补偿方法，能够快速准确的测试MOSFET的雪崩能量并对其进行补偿。
Description
技术领域
本发明涉及雪崩耐量测试设备技术领域，尤其是一种UIS测试电路及 MOSFET雪崩能量补偿方法。
背景技术
MOSFET作为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，即金属氧化物场效应晶体管。由于制造工艺简单、集成度高、抗干扰能力强，速度快、功耗低等优点，在电力电子设备中广泛应用。随着MOSFET器件和二极管在高频开关和汽车电子等特殊环境的越来越多的使用，雪崩失效已成为功率 MOSFET器件主要的失效模式。雪崩击穿时负载能量的能力会影响到器件的安全工作区及寿命，其被认为是器件安全性的重要指标，因此对MOSFET器件雪崩能量的测试也尤为重要。
雪崩测试过程就是按设定电压、电流、电感条件，模拟器件实际应用关断时产生雪崩的过程，看被测器件是否发生损坏，不能承受这个规定能量的器件就是不合格产品。在所述测试过程中，充电过程电感所储存的能量值与设定的电感值和电流值相关，但电感在实际放电的过程中，其能量是通过电路中的被测量的 MOSFET和线路阻抗发热消耗的，因此常常导致测量结果与实际结果有很大的误差，对于工程而言是极大的误判，尤其在低电压大电流的MOSFET雪崩能量测试过程中更为明显，故存在生产安全隐患。
发明内容
在本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供了一种UIS测试电路及MOSFET雪崩能量补偿方法，可以快速、准确的测量MOSFET的雪崩能量，并且实现MOSFET的UIS测试时的雪崩能量的补偿。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
本发明的UIS测试电路，用于测试MOSFET的雪崩耐量，包括直流电源、电感器、开关、二极管、栅极驱动模块、线路阻抗、MOSFET和电流采样模块。所述直流电源的正极通过开关与电感器连接；所述电感器经过线路阻抗连接被测 MOSFET的漏极；所述被测MOSFET的栅极连接于栅极驱动模块；所述栅极驱动模块通过控制信号控制源极和漏极之间的通断；所述被测MOSFET的源极通过电流采样部件连接于直流电源的负极；所述二极管与被测MOSFET并联维持回路中的电流；所述开关的控制信号与所述栅极驱动模块的控制信号是同时发生的。
本发明的MOSFET雪崩能量补偿方法，其包括以下步骤：
S101：进行MOSFET雪崩能量的UIS预测试，设定电感L和电流I，根据能量公式计算得到加载能量为
S102：获得电流采样模块(8)的电流值和被测量的MOSFET(7)两端的电压值Vds，根据能量公式计算得到MOSFET(7)实际消耗能量值为
故线路阻抗(6)和二极管(4)消耗的能量为E2＝E-E1；
S103：由于线路阻抗(6)和二极管(4)均为纯阻性元件，因此根据公式计算得到线路阻抗(6)消耗的能量为
二极管(4)消耗的能量为
即E2＝E3+E4；
S104：根据上述公式及联立式可以求出线路阻抗(6)的数值并带入能量公式中得出补偿能量值为
S105:在MOSFET雪崩能量测试方法中得出MOSFET(7)的雪崩耐量
L为电感器(2)的电感量，Vds为被测试的MOSFET两端的电压值，Vd为二极管两端的电压值，I为电流测量模块(5)的电流值，R为线路阻抗(6)的电阻值，由此计算出所述MOSFET(7)准确的雪崩耐量。
所述的MOSFET雪崩能量测试方法，其包括以下步骤：
S201：将被测MOSFET(7)接入所述UIS测试电路中；
S202：所述开关(3)与MOSFET(7)同时导通时，所述直流电源(1)的正极、开关(3)、电感器(2)、MOSFET(7)、电流采样模块(8)和直流电源(1)的负极形成充电回路，所述电感器(2)进行储能；
S203：所述开关(3)与MOSFET(7)同时关断时，所述电感器(2)释放电能，对MOSFET(7)施加雪崩电压使MOSFET(7)进入雪崩击穿状态，电感器(2)、 MOSFET(7)、电流采样模块(8)、二极管(4)形成测试回路，以测量所述MOSFET(7) 的雪崩能量；
本发明的UIS测试电路及MOSFET雪崩能量补偿方法的有益效果是：
1、本发明的UIS测试电路可以快速、准确地测量MOSFET的雪崩能量；
2、本发明的MOSFET雪崩能量补偿方法可以准确的对MOSFET雪崩能量进行补偿校准，尤其对于低电压大电流MOSFET的UIS测试。
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方案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一部分实施例，而不是全部实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例的UIS测试电路原理图；
图2是MOSFET雪崩能量补偿方法流程图；
图3是被测MOSFET器件管脚信号示意图；
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的UIS测试电路及MOSFET雪崩能量补偿方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一：
如图1所示，本实施例的UIS测试电路用于测量所述MOSFET的雪崩能量，该UIS测试电路包括直流电源、电感器、开关、二极管、栅极驱动模块、线路阻抗、MOSFET和电流采样模块。所述直流电源的正极通过开关与电感器连接；所述电感器经过线路阻抗连接被测MOSFET的漏极；所述被测MOSFET 的栅极连接于栅极驱动模块；所述栅极驱动模块通过控制信号控制源极和漏极之间的通断；所述被测MOSFET的源极通过电流采样模块连接于直流电源的负极；所述二极管与被测MOSFET并联维持回路中的电流；所述开关的控制信号与所述栅极驱动模块的控制信号是同时发生的。
当然本实施例的开关还可以替换为晶体管或晶闸管等，只要能实现可控开关型功率器件功能的器件即可，对此不作限制。
本实施例中的电流采样模块串联在MOSFET的源极和直流电源的负极之间，但电流测量模块并不限于此种连接方式，如电流采样模块还可位于线路阻抗和电感器之间，亦在本发明的思想范围之内。
所述的MOSFET雪崩能量测试方法，其包括以下步骤：
S201：将被测MOSFET(7)接入所述UIS测试电路中；
S202：所述开关(3)与MOSFET(7)同时导通时，所述直流电源(1)的正极、开关(3)、电感器(2)、MOSFET(7)、电流采样模块(8)和直流电源(1)的负极形成充电回路，所述电感器(2)进行储能；
S203：所述开关(3)与MOSFET(7)同时关断时，所述电感器(2)释放电能，对MOSFET(7)施加雪崩电压使MOSFET(7)进入雪崩击穿状态，电感器(2)、 MOSFET(7)、电流采样模块(8)、二极管(4)形成测试回路，以测量所述MOSFET(7) 的雪崩能量；
实施例二：
本发明的MOSFET雪崩能量补偿方法，其包括以下步骤：
S101：进行MOSFET雪崩能量的UIS预测试，设定电感L和电流I，根据能量公式计算得到加载能量为
S102：获得电流采样模块(8)的电流值和被测量的MOSFET(7)两端的电压值Vds，根据能量公式计算得到MOSFET(7)实际消耗能量值为故线路阻抗(6)和二极管(4)消耗的能量为E2＝E-E1；
S103：由于线路阻抗(6)和二极管(4)均为纯阻性元件，因此根据公式计算得到线路阻抗(6)消耗的能量为
二极管(4)消耗的能量为
即E2＝E3+E4；
S104：根据上述公式及联立式可以求出线路阻抗(6)的数值并带入能量公式中得出补偿能量值为
S105:在MOSFET雪崩能量测试方法中得出MOSFET(7)的雪崩耐量L为电感器(2)的电感量，Vds为被测试的MOSFET两端的电压值，Vd为二极管两端的电压值，I为电流测量模块(5)的电流值，R为线路阻抗(6)的电阻值，由此计算出所述MOSFET(7)准确的雪崩耐量。
此外，本实施例的MOSFET雪崩能量测试方法中显而易见的是其补偿能量在低电压大电流的UIS测量电路中更为明显，因此该补偿方法在低电压大电流的UIS测量电路中更为重要，准确快速的解决了MOSFET雪崩能量的测量误差问题。
实施例三：
如图2所示，待测MOSFET器件管脚信号依次是：VGS为被测MOSFET 器件栅极与源极之间的电压；IDS为流过被测MOSFET器件漏极与源极之间的电流；VDS为待测MOSFET器件10漏极与源极之间的电压；另外，时间T1为被测MOSFET器件工作在线性区，电流不断增大，同时电感储能的过程；时间 T2为被测MOSFET器件工作在截止区，吸收雪崩能量的过程。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种UIS测试电路，用于测试MOSFET(4)的雪崩耐量，其特征在于：包括直流电源(1)、电感器(2)、开关(3)、二极管(4)、栅极驱动模块(5)、线路阻抗(6)、MOSFET(7)和电流采样模块(8)。
所述直流电源(1)的正极通过开关(3)与电感器(2)连接；
所述电感器(2)经过线路阻抗(6)连接被测MOSFET(7)的漏极；
所述被测MOSFET(7)的栅极连接于栅极驱动模块(5)；
所述栅极驱动模块(5)通过控制信号控制源极和漏极之间的通断；
所述被测MOSFET(7)的源极通过电流采样模块连接于直流电源(1)的负极；
所述二极管(4)与被测MOSFET(7)并联维持回路中的电流；
所述开关(3)的控制信号与所述栅极驱动模块(5)的控制信号是同时发生的。
2.一种MOSFET雪崩能量补偿方法，使用如权利要求1所述的UIS测试电路，其包括以下步骤：
S101：进行MOSFET雪崩能量的UIS预测试，设定电感L和电流I，根据能量公式计算得到加载能量为
S102：获得电流采样模块(8)的电流值和被测量的MOSFET(7)两端的电压值Vds，根据能量公式计算得到MOSFET(7)实际消耗能量值为故线路阻抗(6)和二极管(4)消耗的能量为E2＝E-E1；
S103：由于线路阻抗(6)和二极管(4)均为纯阻性元件，因此根据公式计算得到线路阻抗(6)消耗的能量为
二极管(4)消耗的能量为
即E2＝E3+E4；
S104：根据上述公式及联立式可以求出线路阻抗(6)的数值并带入能量公式中得出补偿能量值为
S105:在MOSFET雪崩能量测试方法中得出MOSFET(7)的雪崩耐量
L为电感器(2)的电感量，Vds为被测试的MOSFET两端的电压值，Vd为二极管两端的电压值，I为电流测量模块(5)的电流值，R为线路阻抗(6)的电阻值，由此计算出所述MOSFET(7)准确的雪崩耐量。
3.根据权利要求2所述的MOSFET雪崩能量测试方法，其包括以下步骤：
S201：将被测MOSFET(7)接入所述UIS测试电路中；
S202：所述开关(3)与MOSFET(7)同时导通时，所述直流电源(1)的正极、开关(3)、电感器(2)、MOSFET(7)、电流采样模块(8)和直流电源(1)的负极形成充电回路，所述电感器(2)进行储能；
S203：所述开关(3)与MOSFET(7)同时关断时，所述电感器(2)释放电能，对MOSFET(7)施加雪崩电压使MOSFET(7)进入雪崩击穿状态，电感器(2)、MOSFET(7)、电流采样模块(8)、二极管(4)形成测试回路，以测量所述MOSFET(7)的雪崩能量。
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