CN111487520B - Igbt模块的测试方法、装置及电子设备 - Google Patents

Igbt模块的测试方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力电子器件技术领域，具体涉及一种IGBT模块的测试方法、装置及电子设备。其中，方法包括：获取IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及每个IGBT芯片上承受的压力值；调用IGBT模块中每一个IGBT芯片的稳态电流的计算函数，每个计算函数用于表示对应的IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间的数值关系；利用IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及每个IGBT芯片上承受的压力值，按照计算函数计算得到IGBT模块中每个IGBT芯片的稳态电流值。本发明通过计算函数计算得到各个IGBT芯片的稳态电流，解决了IGBT模块中各个IGBT芯片稳态电流测试难度大的问题。

Description

IGBT模块的测试方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及电力电子器件技术领域，具体涉及一种IGBT模块的测试方法、装置及电子设备。
背景技术
压接型绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)模块一般具有多个并联的IGBT芯片，由于模块内部结构紧凑，而且封装后一般需要灌胶、密封等工艺，实际测量模块内部各支路上芯片的电流比较困难，而内部各支路的电流分布情况又是分析芯片功耗、是否超出安全工作区、可靠性等参量时的重要指标。
发明人发现，稳态时模块内部各支路上芯片电流分布受到芯片参数差异和封装组件在导电通路上的电阻差异影响，这种电阻即包括封装金属组件的电阻，也包括组件之间接触层的电阻。由于接触层的电阻为这种电阻的主要因素，因此可以用接触电阻作为封装组件在导电路径上引起的电阻的统称。封装组件的接触电阻受压力大小的影响，压力越大，接触电阻越小。因此，模块内部各支路上芯片电流分布与各芯片之间压力的相关。
除此之外，芯片参数差异，尤其是伏安特性差异将导致芯片并联使用时的电流差异。芯片额定电流下的集射极电压被称为饱和电压，它是衡量在芯片静态工作点附近伏安特性一致性的重要参量，也就是说，如果两个芯片的饱和电压相近，则其伏安特性的一致性较好，并联使用时电流一致性好。因此，模块内各支路上芯片的电流分布与各个芯片本身的参数差异性相关。
由于IGBT模块内部各IGBT芯片的电流分布的影响因素复杂，且封装后测量各个IBGT芯片电流可操作性低，导致在实际应用中测试IGBT模块内部各个IBGT芯片稳态电流难度大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种IGBT模块的测试方法、装置及电子设备，以解决实际测量IGBT模块内部各个芯片稳态电流难度大的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供一种IGBT模块的测试方法，所述IGBT模块具有多个并联的IGBT芯片，所述方法包括：
获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值；
调用所述IGBT模块中每一个IGBT芯片的稳态电流的计算函数，每个所述计算函数用于表示对应的IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间的数值关系；
利用所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及每个IGBT芯片上承受的压力值，按照所述计算函数计算得到所述IGBT模块中每个IGBT芯片的稳态电流值。
可选地，通过以下方式确定所述计算函数：
基于欧姆定律确定所述每个IGBT芯片的等效电阻与开启电压、饱和电压、额定电流的第一关系；
基于欧姆定律确定所述每个IGBT芯片的接触电阻与所述IGBT芯片上承受的压力和额定电流之间的第二关系；
获取所述每个IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的等效电阻、接触电阻以及开启电压之间的第三关系；
基于所述第一关系、所述第二关系和所述第三关系，确定出每个IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间对应的所述计算函数。
可选地，所述第一关系通过以下公式来表示：
Figure GDA0003504337310000021
其中，N表示IGBT芯片的个数，RN表示第N个IGBT芯片的等效电阻，Ic0表示额定电流，VcesatN表示第N个IGBT芯片的饱和电压，VonN表示第N个IGBT芯片的开启电压，N取大于等于1的整数。
可选地，所述基于欧姆定律确定所述每个IGBT芯片的接触电阻与所述IGBT芯片上承受的压力和额定电流之间的第二关系，包括：
通过以下公式确定所述接触电阻与所述额定电流和所述接触电阻产生的压降的对应关系：
Rt＝Vt/Ic0；
其中，Rt表示接触电阻，Vt表示所述接触电阻产生的压降，Ic0表示额定电流；
通过以下公式确定所述接触电阻产生的压降与IGBT芯片上承受的压力之间对应关系：
Figure GDA0003504337310000031
其中，K1、K2、A表示所述IGBT芯片的接触电阻与所述IGBT芯片上承受压力的拟合参数，FN表示第N个IGBT芯片承受的压力；
所述第二关系表示为：
Figure GDA0003504337310000032
可选地，所述获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值，包括：
将每个IGBT芯片接入到预先构建的测试电路中；所述测试电路包括依次串联的电压源、限流电阻以及电流表，以及用于测量所述IGBT芯片的电压表；
调节所述电压源的电压值；
当所述电流表显示的所述IGBT芯片集电极电流的大小为第一预设电流值时，获取所述电压表的测量值，作为所述IGBT芯片的开启电压值；
当所述电流表显示的所述IGBT芯片集电极电流的大小为第二预设电流值时，获取所述电压表的测量值，作为所述IGBT芯片的饱和电压值。
可选地，所述第二预设电流值为所述IGBT芯片的额定电流值。
根据第二方面，本发明实施例提供一种IGBT模块的测试装置，包括：
获取模块，用于获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值；
调用模块，用于调用所述IGBT模块中每一个IGBT芯片的稳态电流的计算函数，每个所述计算函数用于表示对应的IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间的数值关系；
计算模块，用于利用所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及每个IGBT芯片上承受的压力值，按照所述计算函数计算得到所述IGBT模块中每个IGBT芯片的稳态电流值。
根据第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或第一方面任一项实施方式所述的IGBT模块的测试方法。
根据第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或第一方面任一项实施方式所述的IGBT模块的测试方法。
本发明具有如下有益效果：
本发明实施例提供的IGBT模块的测试方法，以影响IGBT模块内部各个芯片的稳态电流的因素为出发点，通过获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值，调用利用预先推导并设置的稳态电流的计算函数进行计算，得到所述每个IGBT芯片的稳态电流值，解决了实际测量所述IGBT模块内各个IGBT芯片的稳态电流难度大、可操作性低的问题。
本发明实施例提供的IGBT模块的测试方法，无需对所述IGBT模块中各个IGBT芯片的稳态电流进行直接测量，将影响IGBT模块内部各个IGBT芯片稳态电流的因素进行分析，并得出所述各个IGBT芯片稳态电流的计算函数，只需获得所述计算函数中的参量，例如开启电压、饱和电压、承受的压力以及额定电流等与稳态电流相比，更便于进行测试的参数，简单准确、可操作性强，解决了实际测量各个IGBT芯片的稳态电流难度大的问题。
本发明实施例提供的IGBT模块的测试装置，通过获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值，调用稳态电流的计算函数进行计算，得到所述每个IGBT芯片的稳态电流值，解决了实际测量所述IGBT模块内各个IGBT芯片的稳态电流难度大、可操作性低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图：
图1是IGBT模块稳态工作时多芯片并联电路的示意图；
图2是IGBT芯片的输出特性曲线示意图；
图3是IGBT芯片输出特性曲线的低压段折线化示意图；
图4是IGBT模块稳态工作时多芯片并联的等效电路模型示意图；
图5是IGBT芯片压力与接触电阻的拟合曲线示意图；
图6是根据本发明实施例提供的IGBT模块的测试方法流程图；
图7是根据本发明实施例提供的稳态电流的计算函数的确定方法流程图；
图8是根据本发明实施例提供的开启电压值、饱和电压值的获取方法流程图；
图9是IGBT芯片的测试电路示意图；
图10是根据本发明实施例提供的IGBT模块的测试装置示意图；
图11是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
IGBT模块一般由多个并联的IGBT芯片通过一定的组件封装而成，使用时需要承受一定数量的压力，受模块本身结构特点、封装元件工差等因素影响，模块中各个IGBT芯片承受的压力并不完全相同，而该模块的接触电阻与压力直接相关，因此，接触电阻不同是模块内各个IGBT芯片的稳态电流差异的一个因素。此外，由于模块内各个芯片受工艺水平的影响，其电气特性参数不完全相同，这是模块内各IGBT芯片的稳态电流差异的另一个因素。
本发明以上述的两个影响IGBT模块中各个IGBT芯片稳态电流的因素为出发点，通过建立合适的电路模型，获得简单准确、可操作性强的计算方法，以解决实际中测量IGBT模块中各个IGBT芯片的稳态电流较为困难的问题。在介绍本发明实施例之前，先介绍本发明实施例中所用到的具体的公式的推导过程：
假定IGBT模块由N个IGBT芯片并联而成，其并联稳态等效电路如图1所示，Rt1至RtN为IGBT芯片外封装元件的接触电阻，该接触电阻受压力的影响，因此在电路中可等效为可变电阻。
一般的，IGBT芯片的饱和电压Vcesat表征了该芯片在额定电流下的压降，此时IGBT工作在图2所示的饱和区，在饱和区附近，芯片的电流和电压呈现近似线性的关系。将图2中饱和区低电压段伏安特性曲线表示为图3所示的折线化伏安特性曲线，该曲线表明当IGBT芯片正向电压大于PN结的正向导通压降后，其电流与电压呈线性关系，图中Von定义为IGBT芯片正向导通时集射极所需的最小的开启电压，简称开启电压，直线斜率为1/R。因此可以用理想二极管串联电阻等效工作在稳态的IGBT芯片。将图1中的IGBT芯片替换为二极管串联一个等效电阻，建立图4所示的等效电路模型，该等效电路模型包括N个二极管，分别用来等效N个IGBT芯片的开启电压，R1至RN为稳态工作时IGBT芯片的等效电阻。
结合图4，该IGBT模块中并联的IGBT芯片个数为N，IGBT芯片稳态时的额定电流为Ic0，实际流过各IGBT芯片的稳态电流为Ic1、Ic2、Ic3、…、IcN。则该IGBT模块集射极稳态电压VCE与各支路电流关系可以表示为：
Figure GDA0003504337310000061
实际流过各IGBT芯片的电流与IGBT芯片的稳态额定电流Ic0的关系可以表示为：
NIc0＝Ic1+Ic2+…IcN (2)
将公式(1)与公式(2)联立，可得到一个N+1等式的方程组，假定仅以各IGBT芯片的实际稳态电流Ic1、Ic2、Ic3、…、IcN与IGBT模块集射极稳态电压VCE为未知量，则各个芯片实际稳态电流可表示为包含接触电阻Rt1至RtN、IGBT芯片等效电阻R1至RN、以及各IGBT芯片开启电压Von1至VonN的表达式。
上述内容给出了IGBT模块中各IGBT芯片的实际稳态电流的表达式，下面将对该表达式中的参量进行进一步的推导分析，这些参量包括：接触电阻Rt1至RtN、IGBT芯片的等效电阻R1至RN、各IGBT芯片开启电压Von1至VonN。
(1)IGBT芯片等效电阻
设图1所示的芯片1至芯片N的饱和电压为Vcesat1至VcesatN，则芯片的稳态等效电阻可以表示为：
Figure GDA0003504337310000071
式中饱和电压Vcesat1至VcesatN为各个IGBT芯片额定电流Ic0下的正向压降。
(2)IGBT芯片接触电阻
接触电阻可以表示为压力F的函数，为探究IGBT模块的封装结构接触电阻受压力的变化情况，可以将IGBT模块中各个IGBT芯片进行单独封装，封装前，IGBT芯片零压力、额定电流Ic0条件下，IGBT模块的饱和电压为VCE，分别测试不同压力下，IGBT模块压降与IGBT芯片压降之差，即接触电阻产生的压降，可以表示为：
Figure GDA0003504337310000072
式中，VCE1至VCen表示n个压力下，IGBT模块的饱和电压，Vt1至Vtn表示n个压力下，IGBT芯片接触电阻产生的压降。
以压力为横轴，接触电阻产生的压降为纵轴，在坐标系中标记测试得到的数据点，并用一条曲线拟合接触电阻产生的压降Vt与压力F的函数关系，该曲线所表示的数量关系可以用公式进行表示：
Figure GDA0003504337310000081
则接触电阻Rt可以表示为：
Figure GDA0003504337310000082
式中K1、K2、A表示IGBT芯片的接触电阻与承受压力的拟合参数，F表示IGBT芯片上承受的压力。
将上述公式(4)、公式(6)代入上述的IGBT模块中各IGBT芯片的实际稳态电流的表达式，可得到IGBT模块中各IGBT芯片的实际稳态电流与开启电压Von1至VonN、饱和电压Vcesat1至VcesatN、压力F以及IGBT芯片的额定电流Ic0之间的表达式，即，只要获得IGBT模块中各IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、所有IGBT芯片承受的压力值以及IGBT芯片的额定电流值，通过所述表达式，便可得到所述每个IGBT芯片的稳态电流值。
实施例1
根据第一方面，提供了一种IGBT模块的测试方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种IGBT模块的测试方法，所述IGBT模块具有多个并联的IGBT芯片，所述方法可用于上述的电子设备，图6是根据本发明实施例的IGBT模块的测试方法流程图，如图6所示，该流程包括如下步骤：
S11，获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值。
电子设备获取到的所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值，可以是设置于所述IGBT芯片的测试电路中的电压表、电流表以及压力传感器测量得到的，也可以是存储于所述电子设备中的，亦或是，电子设备通过其他方式从外界获取到的，不论电子设备以何种方式获得所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值，只需保证电子设备能够获取到所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值即可。
S12，调用所述IGBT模块中每一个IGBT芯片的稳态电流的计算函数。
每个所述计算函数用于表示对应的IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间的数值关系。
本发明实施例中，可以在处理器中预置具有不同数量的IGBT芯片的IGBT模块对应的计算函数，然后基于IGBT芯片的数量调用IGBT模块相应的计算函数。同时，IGBT模块中每一个所述IGBT芯片都具有对应的稳态电流的计算函数，将所述IGBT模块中每一个IGBT芯片进行编号，作为每个所述IGBT芯片独有的标识，并将所述计算函数按照所述编号进行排列后与所述标识共同预置于电子设备中，在进行测试时，电子设备根据当前测试的IGBT芯片的标识，便可查找出将所述当前测试的IGBT芯片对应的稳态电流的计算函数，以调用所述IGBT模块中每一个IGBT芯片的稳态电流的计算函数。
S13，利用所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及每个IGBT芯片上承受的压力值，按照所述计算函数计算得到所述IGBT模块中每个IGBT芯片的稳态电流值。
具体地，电子设备将获取到的当前测试的IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述当前测试的IGBT芯片承受的压力值，代入其对应的计算函数中进行计算，得到所述当前测试的IGBT芯片的稳态电流值。
电子设备还可以在所述IGBT模块中所有IGBT芯片的稳态电流的测试完毕后，通过仿真软件对所述IGBT模块中所有IGBT芯片的稳态电流分布进行仿真，方便模块设计工程师根据所述稳态电流分布，对所述IGBT模块的工作性能进行分析。
本发明实施例提供的IGBT模块的测试方法，以影响IGBT模块内部各个芯片的稳态电流的因素为出发点，通过获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值，调用稳态电流的计算函数进行计算，得到所述每个IGBT芯片的稳态电流值。本发明实施例通过预先推导并设置每个IGBT芯片的稳态电流的计算函数，利用该预置的计算函数，只需要测量每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值即可计算得到稳态电流，解决了实际测量所述IGBT模块内各个IGBT芯片的稳态电流难度大、可操作性低的问题。
可选地，图7是根据本发明实施例提供的稳态电流计算函数的确定方法流程图，如图7所示，该流程包括如下步骤：
S21，基于欧姆定律确定所述每个IGBT芯片的等效电阻与开启电压、饱和电压、额定电流的第一关系。
具体地，所述第一关系可以通过如下公式来表示：
Figure GDA0003504337310000101
其中，N表示IGBT芯片的个数，RN表示第N个IGBT芯片的等效电阻，Ic0表示额定电流，VcesatN表示第N个IGBT芯片的饱和电压，VonN表示第N个IGBT芯片的开启电压，N取大于等于1的整数。
以所述IGBT模块中具有两个并联的IGBT芯片为例，所述第一关系表示为：
Figure GDA0003504337310000102
S22，基于欧姆定律确定所述每个IGBT芯片的接触电阻与所述IGBT芯片上承受的压力和额定电流之间的第二关系。
具体地，通过以下公式确定所述接触电阻产生的压降与IGBT芯片上承受的压力之间对应关系：
Figure GDA0003504337310000103
其中，K1、K2、A表示所述IGBT芯片的接触电阻与所述IGBT芯片上承受压力的拟合参数，FN表示第N个IGBT芯片承受的压力。
所述第二关系表示为：
Figure GDA0003504337310000111
在一个具体实施例中，为了确定上述的拟合参数K1、K2、A，将所述IGBT模块中的IGBT芯片以同一种封装结构进行单独封装。封装前IGBT芯片在零压力、额定电流Ic0条件下的饱和电压为Vce0，分别测试10组压力下(0.2KN、0.5KN、1KN、1.5KN、2KN、2.5KN、3KN、3.5KN、4KN、4.5KN、5KN)，IGBT模块的饱和电压(VCE1、VCE2、VCE3、VCE4、VCE5、VCE6、VCE7、VCE8、VCE9、VCE10)。则IGBT芯片接触电阻产生的压降Vt可以表示为：
Figure GDA0003504337310000112
需要说明的是，本发明仅以10组压力及对应的10组接触电阻产生的压降为例，对接触电阻与压力的数学关系式进行拟合，并得出所述拟合参数，实际应用中，为了使所述拟合参数更加准确，可以利用大于10组的数据进行拟合，本发明实施例提供的具体实施例仅起到解释作用。
以压力变量为横轴、接触电阻产生的压降为纵轴，在坐标系中标记得到的数据点，并用一条曲线拟合接触电阻产生的压降Vt与F的函数关系，如图5所示，该曲线所表示的数量关系可以用公式写为：
Figure GDA0003504337310000113
即上述拟合参数K1＝0.1283，K2＝0.6483e，A＝1.2526，该拟合参数表示IGBT芯片在上述封装结构下，接触电阻产生的压降与该IGBT芯片上承受的压力之间的拟合参数。需要说明的是，当所述IGBT模块的封装结构不同时，所述拟合参数也应该不同，本实施例仅以某一种封装结构为举例，给出确定所述拟合参数的方法。
则根据欧姆定律，所述第二关系，即所述IGBT模块中每个IGBT芯片接触电阻Rt可以表示为：
Figure GDA0003504337310000114
其中，FN表示第N个IGBT芯片承受的压力，以所述IGBT模块中具有两个并联的IGBT芯片为例，所述第二关系可以表示为：
Figure GDA0003504337310000121
S23，获取所述每个IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的等效电阻、接触电阻以及开启电压之间的第三关系。
具体地，以所述IGBT模块中具有两个并联的IGBT芯片为例，芯片的额定电流为Ic0，实际流过各芯片的稳态电流为Ic1、Ic2。则所述IGBT模块集射极稳态电压VCE与所述实际流过各芯片的稳态电流为Ic1、Ic2之间的关系，可以表示为：
Figure GDA0003504337310000122
实际流过各芯片的稳态电流与芯片的额定电流之间的关系可以表示为：
2Ic0＝Ic1+Ic2 (2)；
将上述公式(1)与公式(2)联立，得到一个包含上述3个等式的方程组，设上述Ic1、Ic2与射极稳态电压VCE为未知量，则各个IGBT芯片的实际稳态电流可以表示为包含接触电阻Rt1、Rt2、等效电阻R1、R2以及开启电压Von1、Von2的表达式，即所述第三关系可以表示为：
Figure GDA0003504337310000123
S24，基于所述第一关系、所述第二关系和所述第三关系，确定出每个IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间对应的所述计算函数。
以所述IGBT模块中具有两个并联的IGBT芯片为例，将S21得到的公式(a)与S22得到的公式(b)代入S23得到的公式(c)，得到所述IGBT模块中两个IGBT芯片的实际稳态电流的计算函数为：
Figure GDA0003504337310000124
Figure GDA0003504337310000125
其中，Ic1、Ic2分别表示所述IGBT模块中第一个IGBT芯片的稳态电流以及第二个IGBT芯片的稳态电流，Ic0表示IGBT芯片的额定电流，Vcesat1、Vcesat2分别表示第一个IGBT芯片的饱和电压和第二个IGBT芯片的饱和电压，Von1、Von2分别表示第一个IGBT芯片的开启电压和第二个IGBT芯片的开启电压，F1、F1表示在同一个外部压力下，第一个IGBT芯片承受的压力与第二个IGBT芯片承受的压力。
需要说明的是，上述实施例中仅以2个IGBT芯片并联为例，当IGBT芯片的数量为3个、4个或者更多时，其基本原理相同，只是公式上存在少许差异，本发明实施例不做赘述。
图8是根据本发明实施例提供的开启电压值、饱和电压值的获取方法流程图，如图8所示，该流程包括如下步骤：
S31，将每个IGBT芯片接入到预先构建的测试电路中。所述测试电路包括依次串联的电压源、限流电阻以及电流表，以及用于测量所述IGBT芯片的电压表。
具体地，图9示出了所述IGBT芯片的测试电路，包括电压源Vgg和Vcc、限流电阻R1、驱动电阻R2，电压表并联在待测IGBT芯片的集电极(C)、发射极(E)之间，电流表串联在集电极(C)与电压源Vcc之间。利用所述测试电路可以测试所述各个IGBT芯片的开启电压Von和饱和电压Vcesat，具体的测试过程如下：
S32，调节所述电压源的电压值。
将电压源Vgg设置为15V，使得待测IGBT芯片(图中DUT)栅极(G)正偏，从0开始抬升电压源Vcc的电压值。
S33，当所述电流表显示的所述IGBT芯片集电极电流的大小为第一预设电流值时，获取所述电压表的测量值，作为所述IGBT芯片的开启电压值。
结合S32，当电流表显示的集电极(C)的电流值达到300mA，此时电压表的示数为所述待测IGBT芯片的开启电压Von。
除此之外，由图3可知，所述开启电压还可以由所述待测IGBT芯片的伏安特性曲线得到，将所述待测IGBT芯片的输出特性曲线按照折线化拟合方式进行拟合，拟合后的曲线与横轴的截距即为开启电压。
某些芯片数据手册或其他产品说明中明确告知集射极电压的阈值电压Vce(Vcethreshold voltage)参量，则可以用该参量表征Von。由于伏安特性曲线平滑上升，该参量与折线化伏安特性曲线后获得的Von可能并不完全一致，但近似程度较高。
此外，阈值电压Vce还可以测试得出，测试方法为：芯片的栅极保持额定正电平，如15V，逐渐增大集射极电压，当输出电流为某一特定微小值，如300mA时，此时的集射极电压为阈值电压Vce。
由IGBT芯片元胞的结构特点可知，IGBT芯片的输出特性曲线之所以并非从原点开始上升，实际上是因为正向的电压必须大于一个PN结的正向压降才能导通。因此，可以用PN结正向导通的压降典型值0.7V来表征开启电压Von。
S34，当所述电流表显示的所述IGBT芯片集电极电流的大小为第二预设电流值时，获取所述电压表的测量值，作为所述IGBT芯片的饱和电压值。
可选地，所述第二预设电流值为所述IGBT芯片的额定电流值。
结合S32，当电流表显示的集电极的电流值达到所述额定电流值，此时电压表的示数为所述待测IGBT芯片的饱和电压Vcesat。
作为本发明实施例的一种可选实施方式，当IGBT模块的封装元件的接触电阻可以忽略，则所述IGBT模块中各个IGBT芯片的实际稳态电流可以表示为包含等效电阻R1至RN以及开启电压Von1至VonN的计算函数。
作为本发明实施例的一种可先实施方式，当IGBT模块的压力均衡性较好，即当IGBT模块中各个IGBT芯片承受的压力相同时，则所述IGBT模块各个IGBT芯片的接触电阻相同，都为Rt0，则IGBT模块的集射极稳态电压VCE与各芯片实际电流的关系可以表示为：
Figure GDA0003504337310000141
各芯片实际电流与额定电流Ic0的关系可以表示为：
NIc0＝Ic1+Ic2+…IcN；
则，各IGBT芯片实际稳态电流可以表示为包含接触电阻Rt0、等效电阻R1至RN以及开启电压Von1至VonN的计算函数。
作为本发明实施例的一种可选实施方式，当IGBT模块中所有IGBT芯片的开启电压相同，都为Von0时，则IGBT模块的集射极稳态电压VCE与各芯片实际电流的关系可以表示为：
Figure GDA0003504337310000151
各芯片实际电流与额定电流Ic0的关系可以表示为：
NIc0＝Ic1+Ic2+…IcN；
则，各IGBT芯片实际稳态电流可以表示为包含接触电阻Rt0、等效电阻R1至RN以及开启电压Von0的计算函数。
作为本发明实施例的一种可选实时方式，当IGBT模块中所有IGBT芯片的开启电压相同，即图4中所有二极管的电压降相同，都为Von0时，IGBT模块稳态电压VCE与额定电流Ic0具有如下关系：
VCE-Von0＝NIc0RCE；
其中，RCE定义为IGBT模块的整体等效电阻，可以表示为该IGBT模块中IGBT芯片的等效电阻与接触电阻的关系式：
Figure GDA0003504337310000152
由此，各IGBT芯片的稳态电流Ic1、Ic2、Ic3、…、IcN可以表示为：
Figure GDA0003504337310000153
则各IGBT芯片实际稳态电流可以表示为包含接触电阻Rt1至RtN、等效电阻R1至RN以及开启电压Von0的计算函数。
本发明实施例提供的IGBT模块的测试方法的有益效果为：无需对所述IGBT模块中各个IGBT芯片的稳态电流进行直接测量，将影响IGBT模块内部各个IGBT芯片稳态电流的因素进行分析，并得出所述各个IGBT芯片稳态电流的计算函数，只需获得所述计算函数中的参量，例如开启电压、饱和电压、承受的压力以及额定电流等与稳态电流相比，更便于进行测试的参数，简单准确、可操作性强，解决了实际测量各个IGBT芯片的稳态电流难度大的问题。
实施例2
本发明实施例提供了一种IGBT模块的测试装置，该装置用于实现上述实施例及可选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本发明实施例提供了一种IGBT模块的测试装置，如图10所示，包括：
获取模块41，用于获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值。
调用模块42，用于调用所述IGBT模块中每一个IGBT芯片的稳态电流的计算函数，每个所述计算函数用于表示对应的IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间的数值关系。
计算模块43，用于利用所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及每个IGBT芯片上承受的压力值，按照所述计算函数计算得到所述IGBT模块中每个IGBT芯片的稳态电流值。
本发明实施例提供的IGBT模块的测试装置，通过获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值，调用稳态电流的计算函数进行计算，得到所述每个IGBT芯片的稳态电流值，解决了实际测量所述IGBT模块内各个IGBT芯片的稳态电流难度大、可操作性低的问题。
本实施例中的IGBT模块的测试装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
实施例3
本发明实施例提供一种电子设备，具有图10所示的IGBT模块的测试装置，请参阅图11，图11是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器51，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口53，存储器54，至少一个通信总线52。其中，通信总线52用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口53可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口53还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器54可以是高速RAM存储器(RandomAccess Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器54可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器51的存储装置。存储器54中存储应用程序，且处理器51调用存储器54中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。
其中，通信总线52可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线52可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器54可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器54还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器51可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器51还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器54还用于存储程序指令。处理器51可以调用程序指令，实现如本申请图6、图7、图8实施例中所示的IGBT模块的测试方法。
实施例4
本发明实施例提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的IGBT模块的测试方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种IGBT模块的测试方法，其特征在于，所述IGBT模块具有多个并联的IGBT芯片，所述方法包括：
获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值；
调用所述IGBT模块中每一个IGBT芯片的稳态电流的计算函数，每个所述计算函数用于表示对应的IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间的数值关系；
利用所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及每个IGBT芯片上承受的压力值，按照所述计算函数计算得到所述IGBT模块中每个IGBT芯片的稳态电流值；
所述计算函数为：
Figure FDA0003504337300000011
Figure FDA0003504337300000012
其中，Ic1、Ic2分别表示所述IGBT模块中第一个IGBT芯片的稳态电流以及第二个IGBT芯片的稳态电流，Ic0表示IGBT芯片的额定电流，Vcesat1、Vcesat2分别表示第一个IGBT芯片的饱和电压和第二个IGBT芯片的饱和电压，Von1、Von2分别表示第一个IGBT芯片的开启电压和第二个IGBT芯片的开启电压，F1、F2表示在同一个外部压力下，第一个IGBT芯片承受的压力与第二个IGBT芯片承受的压力。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，通过以下方式确定所述计算函数：
基于欧姆定律确定所述每个IGBT芯片的等效电阻与开启电压、饱和电压、额定电流的第一关系；
基于欧姆定律确定所述每个IGBT芯片的接触电阻与所述IGBT芯片上承受的压力和额定电流之间的第二关系；
获取所述每个IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的等效电阻、接触电阻以及开启电压之间的第三关系；
基于所述第一关系、所述第二关系和所述第三关系，确定出每个IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间对应的所述计算函数；
所述第一关系为：
Figure FDA0003504337300000021
所述第二关系为：
Figure FDA0003504337300000022
所述第三关系为：
Figure FDA0003504337300000023
其中，R1表示第1个IGBT芯片的等效电阻，R2表示第2个IGBT芯片的等效电阻，Ic0表示额定电流，Vcesat1表示第1个IGBT芯片的饱和电压，Vcesat2表示第2个IGBT芯片的饱和电压，Von1表示第1个IGBT芯片的开启电压，Von2表示第2个IGBT芯片的开启电压，Rt1表示第1个IGBT芯片的接触电阻，Rt2表示第2个IGBT芯片的接触电阻。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值，包括：
将每个IGBT芯片接入到预先构建的测试电路中；所述测试电路包括依次串联的电压源、限流电阻以及电流表，以及用于测量所述IGBT芯片的电压表；
调节所述电压源的电压值；
当所述电流表显示的所述IGBT芯片集电极电流的大小为第一预设电流值时，获取所述电压表的测量值，作为所述IGBT芯片的开启电压值；
当所述电流表显示的所述IGBT芯片集电极电流的大小为第二预设电流值时，获取所述电压表的测量值，作为所述IGBT芯片的饱和电压值。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述第二预设电流值为所述IGBT芯片的额定电流值。
5.一种IGBT模块的测试装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及所述每个IGBT芯片上承受的压力值；
调用模块，用于调用所述IGBT模块中每一个IGBT芯片的稳态电流的计算函数，每个所述计算函数用于表示对应的IGBT芯片的稳态电流与所有IGBT芯片的开启电压、饱和电压、额定电流以及所有IGBT芯片上承受的压力之间的数值关系；
计算模块，用于利用所述IGBT模块中每个IGBT芯片的开启电压值、饱和电压值、额定电流值以及每个IGBT芯片上承受的压力值，按照所述计算函数计算得到所述IGBT模块中每个IGBT芯片的稳态电流值；
所述计算函数为：
Figure FDA0003504337300000031
Figure FDA0003504337300000032
其中，Ic1、Ic2分别表示所述IGBT模块中第一个IGBT芯片的稳态电流以及第二个IGBT芯片的稳态电流，Ic0表示IGBT芯片的额定电流，Vcesat1、Vcesat2分别表示第一个IGBT芯片的饱和电压和第二个IGBT芯片的饱和电压，Von1、Von2分别表示第一个IGBT芯片的开启电压和第二个IGBT芯片的开启电压，F1、F2 表示在同一个外部压力下，第一个IGBT芯片承受的压力与第二个IGBT芯片承受的压力。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-4中任一项所述的IGBT模块的测试方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-4中任一项所述的IGBT模块的测试方法。
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