CN112285516A - 一种igbt功率半导体测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种IGBT功率半导体测试设备,涉及一种IGBT功率半导体测试技术。它解决了现有技术中测试设备的主回路会带来不必要的杂散电感的问题。本IGBT功率半导体测试设备,包括IGBT双脉冲测试电路,所述IGBT双脉冲测试电路具有多级测试电感负载,IGBT双脉冲测试电路的高压电容为母排电容组,所述母排电容组由低感值储能电容器通过叠层母排并联而成,所述叠层母排电容组具有对称的电容器连接口;每个低感值储能电容器并联高频吸收电容,用以吸收测试过程中产生的电压尖峰。本发明实现对IGBT等功率半导体模组的动态工作特性及损耗的测试,减小回路中杂散电感对测试结果的影响,提高整体的测试精度。
Description
技术领域
本发明属于功率半导体技术领域,特别是一种IGBT功率半导体测试技术。
背景技术
通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的数据手册,数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数条件测试得来的,而实际应用中的外部参数都是个性化的,往往会有所不同,因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。因此可以通过双脉冲测试,对IGBT的性能进行更为准确的评估,例如如专利:CN201510144297.3 一种SiC IGBT串联阀组动态均压特性和反向恢复特性的测试方法及测试电路;CN201910828489.4 一种压接式IGBT模块测试系统及测试方法;CN201610890393.7 一种利用双脉冲技术测试IGBT动态开关特性的测试方法及装置;CN201610893753.9 一种大功率IGBT动态测试电路及其控制方法。但测试设备的主回路会带来不必要的杂散电感,严重影响测试结果的准确性,减小测试回路中的杂散电感参数是准确测试的关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题,提出了一种IGBT功率半导体测试设备,本IGBT功率半导体测试设备能减小测试回路中的杂散电感。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现:。
在某些实施方式中,包括IGBT双脉冲测试电路,其特征在于,所述IGBT双脉冲测试电路具有多级测试电感负载,IGBT双脉冲测试电路的高压电容为母排电容组,所述母排电容组由低感值储能电容器通过叠层母排并联而成,所述叠层母排电容组具有对称的电容器连接口;每个低感值储能电容器并联高频吸收电容,用以吸收测试过程中产生的电压尖峰。
在某些实施方式中,还包括负极铜排、负载铜排、负载铜排、第一负载连接块、第二负载连接块、第三负载连接块、第四负载连接块;其中所述负极铜排与所述叠层母排负极连接,所述负载铜排与所述叠层母排正极连接;所述负载铜排通过绝缘块安装于所述负极铜排与所述负载铜排之间,并且使得所述负极铜排、所述负载铜排、所述负载铜排处于同一平面内。
在某些实施方式中,多级测试电感负载为第一空心电感、第二空心电感、第三空心电感、第四空心电感一端共同连接至负载铜排上,所述第一空心电感的另一端连接到第一负载连接块上,所述第二空心电感连接到第二负载连接块上,所述第三空心电感连接到第三负载连接块上,所述第四空心电感连接到第四负载连接块上,所述第一负载连接块、第二负载连接块、第三负载连接块、第四负载连接块分别通过绝缘块连接于所述铜排上;在所述负极铜排上方连接有与四个负载连接块上端连接块静触点对应的四个铜排静触点,在所述负极铜排下方连接有与四个负载连接块下端连接块静触点对应的四个铜排静触点,从而每个连接块静触点与一个铜排静触点构成一个触点对,对应每个触点对设置有伸缩接触块,伸缩接触块上设置有与触点对对应的两个伸缩接触块触点,伸缩接触块上的两个触点是电连接的,接触块伸缩气缸控制伸缩接触块相对铜排的移动,实现连接块静触点与铜排静触点电连接的通断。
在某些实施方式中,还包括短路测试回路,所述短路测试回路包括分别固定到所述负极铜排和所述负载铜排上的第一短路定触点对,及分别固定到所述负载铜排和所述正极铜排上的第二短路定触点对,对应所述第一短路定触点对及第二短路定触点对分别设置有第一短路伸缩接触块与第二短路伸缩接触块;伸缩接触块上设置有与短路定触点对对应的两个触点,第一短路伸缩气缸与第二短路伸缩气缸控制伸缩接触块相对短路定触点对的移动,从而控制短路定触点对的通断。
在某些实施方式中,测试装置的产品测试探针设置在针床下面,针床下方设置待测产品托盘,待测产品托盘由升降装置控制相对针床升降,以便于探针与待测产品相应的触点接触或离开。
在某些实施方式中,还包括短路测试回路,所述短路测试回路包括分别固定到所述负极铜排和所述负载铜排上的第一短路定触点对,分别固定到所述负载铜排和所述正极铜排上的第二短路定触点对;对应所述第一短路定触点对及第二短路定触点对分别设置有第一短路伸缩接触块与第二短路伸缩接触块;伸缩接触块上设置有与短路定触点对对应的两个触点,伸缩接触块上的两个触点是电连接的,第一短路伸缩气缸与第二短路伸缩气缸控制伸缩接触块相对短路定触点对的移动,从而控制短路定触点对的通断。
在某些实施方式中,所述针床下方设置有用于传送待测产品的传送带,所述待测产品托盘具有支撑腿,所述待测产品托盘通过升降腿支撑在测产品传送轨道上,所述升降腿包括剪叉升降机构,所述剪叉升降机构上部的杆体的内侧端部与伸缩装置连接,所述剪叉升降机构上方的杆体的外侧端部与导杆的端部铰链连接,所述导杆滑动的设置在导向座上,所述导向座固定在所述待测产品托盘上,所述伸缩装置的伸缩方向与待测产品托盘移动方向垂直,所述待测产品传送轨道上并列设置两组传送带,定义为内传送带与外传送带,两个传送带分别由独立的驱动装置驱动,所述剪叉升降机构底部的杆体的两个中部铰链轴上设置有滑套,滑套内滑动的配合有支撑杆,所述支撑杆下端支撑有脚轮,即使得所述剪叉升降机构支撑在脚轮上。
与现有技术相比,本IGBT功率半导体测试设备具有以下优点:
本发明实现对IGBT等功率半导体模组的动态工作特性及损耗的测试,减小回路中杂散电感对测试结果的影响,提高整体的测试精度,特定的叠层母排,特定的回路连接方式,特定的开关触点减小测试回路中的杂散电感参数。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中,相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1是测试电路示意图;
图2是测试装置的示意图;
图3是图2的俯视示意图;
图4是图2的去掉伸缩气缸的示意图;
图5是图4的俯视示意图;
图6是接触块伸缩气缸的示意图;
图7是第一恢复伸缩气缸的示意图;
图8是实施例二的示意图。
图中,负极铜排1、负载铜排2、正极铜排3,待测产品IGBT4,储能电容5,针床6,托盘7;
剪叉升降机构8,内侧端部801,外侧端部802,滑套803,伸缩装置9,导杆10,导向座101,内传送带11,外传送带12,驱动轮13,支撑杆131;
叠层母排14,第一空心电感151、第二空心电感152、第三空心电感153、第四空心电感154,第一负载连接块161,第二负载连接块162,第三负载连接块163,第四负载连接块164;连接块静触点160,铜排静触点101;
伸缩接触块17,伸缩接触块触点171,接触块伸缩气缸18;
第一短路定触点对191,第二短路定触点对192,第一短路伸缩接触块201,第二短路伸缩接触块202,第一短路伸缩气缸211与第二短路伸缩气缸212;
快恢复二极管22,二极管移动气缸23,第一恢复定触点对241,第二恢复定触点对242,第一恢复伸缩接触块251,第二恢复伸缩接触块252,第一恢复伸缩气缸261,第二恢复伸缩气缸262。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例,并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例,以下实施方式并不限制权利要求书所涉及的发明。此外,实施方式中说明的特征的所有组合未必是发明的解决方案所必须的。
本领域的普通技术人员应理解,所有的定向参考(例如,上方、下方、向上、上、向下、下、顶部、底部、左、右、垂直、水平等)描述性地用于附图以有助于读者理解,且不表示(例如,对位置、方位或用途等)对由所附权利要求书限定的本发明的范围的限制。另外,术语“基本上”可以是指条件、量、值或尺寸等的轻微不精确或轻微偏差,其中的一些在制造偏差或容限范围内。
实施例
如图1至7所示,一种IGBT功率半导体测试设备,包括高压直流电源、储能电容5、作为负载的多级测试电感、待测产品DUT等构成的测试电路。待测产品DUT 包括上下两个IGBT,上下两个IGBT分别具有反并联二极管。测试前,高压直流电源为储能电容充电,储能电容为测试时提供电能,通过给IGBT基极作用双脉冲实现对IGBT的测试,其中脉冲发送由具有FPGA编程功能的NI7841板卡实现,所述的信号采集系统可由高压隔离探头、电流分流器、罗氏线圈、电流互感器、示波器等测试装置,并通过产品测试探针实现与待测产品IGBT4的接触或分离,从而获得IGBT在双脉冲作用下的电信号变化。
产品测试探针设置在针床6下面,针床下方设置待测产品托盘7,待测产品托盘由升降装置控制相对针床升降,以便于探针与待测产品相应的触点接触或离开。
可以通过示波器将测试波形显示并通过LAN通信,将测试数据存储至PC,并通过LabVIEW上位机算法对数据进行处理,最终在PC显示具体的测试指标,判断所述被测元器件的性能。
电路线路主线采用铜排形式,包括物理结构相同的负极铜排1、负载铜排2、正极铜排3;所述负载铜排2通过绝缘块安装于所述负极铜排1与所述正极铜排3之间,并且使得所述负极铜排1、所述负载铜排2、所述正极铜排3处于同一平面内,负极铜排1与所述正极铜排3关于所述负载铜排2对称,从而保证形成电流互感,减小回路中由于电流产生的杂散电感,各铜排之间用绝缘材料隔开,防止短路。
IGBT双脉冲测试电路的储能电容为母排电容组,所述母排电容组由叠层母排14与12只低感值储能电容器组成,其中所述12只低感值储能电容器之间通过并联的方式连接到所述母排上,所述叠层母排由正负薄铜排与绝缘片压制而成,所述特制的叠层母排中间开有正负极输出端口,两边对称各设置6个电容器连接口,实现对称功能,减小杂散电感,所述叠层母排的一边设置有正负极接线端子,用以外部充电、放电、电压监控使用。其中,所述负极铜排1与所述叠层母排的负极连接,所述正极铜排3与所述叠层母排的正极连接。
每一个所述储能电容并联有高频吸收电容,用以吸收测试过程中产生的电压尖峰。
所述储能电容具有泄流回路,所述泄流回路包括高压接触器、耐高压功率电阻,闭合所述高压接触器实现对所述母排电容组进行泄能,其中所述高压接触器实行常闭连接,默认状态下,与所述母排电容组形成闭合回路,确保所述主测试电路的安全性,只有在测试时才打开。
所述IGBT双脉冲测试电路具有多级测试电感负载,依次为第一空心电感151、第二空心电感152、第三空心电感153、第四空心电感154,其中所述第一空心电感的感值为100uH,所述第二空心电感的感值为200uH,所述第三空心电感的感值为500uH,所述第四空心电感的感值为1000uH。多级测试电感负载分档目的:小电流测试,切换到大电感,减缓建流速率,便于控制;大电流测试,切换至小电感,提升建流速率。
所述空心电感由特制的膜包线绕制而成,其中所述膜包线具体由1000股0.08mm的漆包线绞制而成,所述膜包线的外膜具体是由耐高温的聚酰亚胺膜组成,其中所述的聚酰亚胺膜双面都进行了粘制处理,使得所述外膜与所述漆包绞线可以紧紧粘合,同时,在绕制线圈的过程中,所述外膜之间也能够通过热风处理实现粘合,使得所述空心电感更加紧凑,增强所述空心电感稳定性。
第一空心电感、第二空心电感、第三空心电感、第四空心电感的一极端共同连接至负载铜排2上。
所述第一空心电感的另一极端连接到第一负载连接块161上,所述第二空心电感连接到第二负载连接块162上,所述第三空心电感连接到第三负载连接块163上,所述第四空心电感连接到第四负载连接块164上。
所述第一负载连接块、第二负载连接块、第三负载连接块、第四负载连接块分别通过绝缘块连接于所述负载铜排2上,各个负载连接块上下两端均具有连接块静触点160。
在所述负极铜排1上方连接有与四个负载连接块上端连接块静触点对应的四个铜排静触点101,在所述负极铜排3下方连接有与四个负载连接块下端连接块静触点对应的四个铜排静触点,从而每个连接块静触点与一个铜排静触点构成一个触点对,对应每个触点对设置有伸缩接触块17,伸缩接触块上设置有与触点对对应的两个伸缩接触块触点171,伸缩接触块上的两个触点是电连接的,接触块伸缩气缸18控制伸缩接触块相对铜排的移动,实现连接块静触点与铜排静触点电连接的通断,即实现所述不同感值功率负载的切换,伸缩接触块与电路图中的T1至T8接触开关对应。
还包括短路测试回路,所述短路测试回路包括分别固定到所述负极铜排1和所述负载铜排2上的第一短路定触点对191,分别固定到所述负载铜排2和所述正极铜排3上的第二短路定触点对192。对应所述第一短路定触点对及第二短路定触点对分别设置有第一短路伸缩接触块201与第二短路伸缩接触块202;伸缩接触块上设置有与短路定触点对对应的两个触点,伸缩接触块上的两个触点是电连接的,第一短路伸缩气缸211与第二短路伸缩气缸212控制伸缩接触块相对短路定触点对的移动,从而控制短路定触点对的通断,与电路图中的T11、T12接触开关对应。
还包括两个快恢复二极管22,快恢复二极管为耐流二极管,所述每个耐流二极管由一个二极管移动气缸23控制与负极铜排1、所述负载铜排2和所述正极铜排3的接触或脱离。
包括分别固定到所述负极铜排1和所述负载铜排2上的第一恢复定触点对241,分别固定到所述负载铜排2和所述正极铜排3上的第二恢复定触点对242。
对应所述第一恢复定触点对及第二恢复定触点对分别设置有第一恢复伸缩接触块251与第二恢复伸缩接触块252;
恢复伸缩接触块上设置有与恢复定触点对对应的两个触点,恢复伸缩接触块上的两个触点是电连接的,第一恢复伸缩气缸261与第二恢复伸缩气缸262控制伸缩接触块相对恢复定触点对的移动,从而控制恢复定触点对的通断,与电路图中的T9、T10接触开关对应。
实施例二
如图8所示,所述针床下方设置有用于传送待测产品的传送带,所述待测产品托盘具有支撑腿,所述待测产品托盘通过升降腿支撑在测产品传送轨道上。所述升降腿包括剪叉升降机构8,所述剪叉升降机构即多个平行杆体铰链连接成的平行四杆变形机构,经常应用在剪叉升降车上。所述剪叉升降机构上部的杆体的内侧端部801与伸缩装置9连接,伸缩装置可为直线电机等,所述剪叉升降机构上方的杆体的外侧端部802与导杆10的端部铰链连接,所述导杆滑动的设置在导向座101上,所述导向座固定在所述待测产品托盘上。
所述伸缩装置的伸缩方向与待测产品托盘移动方向(即导轨方向)垂直。所述待测产品传送轨道上并列设置两组传送带,定义为内传送带11与外传送带12,两个传送带分别由独立的驱动装置驱动,从而使得具有不同的速度或传送方向,每组传送带具有两个同步的传送带体。所述剪叉升降机构底部的杆体的两个中部铰链轴上设置有滑套803,滑套内滑动的配合有支撑杆131,所述支撑杆下端支撑有脚轮13,即使得所述剪叉升降机构支撑在脚轮上,以便于其在内外两个传送带之间移动。外传送带常态下可以保持静止。
内传送带11带动多个托盘移动,当托盘位于针床下方时,如果需要对该托盘上的产品进行检测则,
可以使得伸缩装置伸长向待测产品托盘的两侧推剪叉升降机构,使得所述剪叉升降机构移动到待测产品托盘下方的外侧,即使得脚轮从内传送带11移动到外传送带12上,导杆10端部卡止在导向座上不能继续向外移动,而所述伸缩装置继续伸长使得所述剪叉升降机构伸长,即使得待测产品托盘升高,从而使得针床探针与产品接触实现检测。
内传送带上其他的托盘伸缩装置是收缩状态,从而使得其可从升高的托盘下方穿过,不影响这些托盘传送到其他工位上进行其他的操作。
测试完后,托盘可以通过剪叉升降机构的反向变形,即收缩,从而使得脚轮从外传送带12移动到内传送带11上,被继续的带到下一个工位。如此可实现,测试时不影响其他产品的传送。
尽管本文较多地使用了一些术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。说明书及附图中所示的装置及方法中的动作、步骤等执行顺序,只要没有特别明示顺序的限定,只要前面处理的输出并不用在后面的处理中,则可以任意顺序实现。为描述方便起见而使用“首先”、“接着”等的说明,并不意味着必须依照这样的顺序实施。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种IGBT功率半导体测试设备,包括IGBT双脉冲测试电路,其特征在于,所述IGBT双脉冲测试电路具有多级测试电感负载,IGBT双脉冲测试电路的高压电容为母排电容组,所述母排电容组由低感值储能电容器通过叠层母排并联而成,所述叠层母排电容组具有对称的电容器连接口;每个低感值储能电容器并联高频吸收电容,用以吸收测试过程中产生的电压尖峰。
2.根据权利要求1所述的IGBT功率半导体测试设备,其特征在于,还包括负极铜排、负载铜排、负载铜排、第一负载连接块、第二负载连接块、第三负载连接块、第四负载连接块;其中所述负极铜排与所述叠层母排负极连接,所述负载铜排与所述叠层母排正极连接;所述负载铜排通过绝缘块安装于所述负极铜排与所述负载铜排之间,并且使得所述负极铜排、所述负载铜排、所述负载铜排处于同一平面内。
3.根据权利要求2所述的IGBT功率半导体测试设备,其特征在于,多级测试电感负载为第一空心电感、第二空心电感、第三空心电感、第四空心电感一端共同连接至负载铜排上,所述第一空心电感的另一端连接到第一负载连接块上,所述第二空心电感连接到第二负载连接块上,所述第三空心电感连接到第三负载连接块上,所述第四空心电感连接到第四负载连接块上,所述第一负载连接块、第二负载连接块、第三负载连接块、第四负载连接块分别通过绝缘块连接于所述铜排上;在所述负极铜排上方连接有与四个负载连接块上端连接块静触点对应的四个铜排静触点,在所述负极铜排下方连接有与四个负载连接块下端连接块静触点对应的四个铜排静触点,从而每个连接块静触点与一个铜排静触点构成一个触点对,对应每个触点对设置有伸缩接触块,伸缩接触块上设置有与触点对对应的两个伸缩接触块触点,伸缩接触块上的两个触点是电连接的,接触块伸缩气缸控制伸缩接触块相对铜排的移动,实现连接块静触点与铜排静触点电连接的通断。
4.根据权利要求3所述的IGBT功率半导体测试设备,其特征在于,还包括短路测试回路,所述短路测试回路包括分别固定到所述负极铜排和所述负载铜排上的第一短路定触点对,及分别固定到所述负载铜排和所述正极铜排上的第二短路定触点对,对应所述第一短路定触点对及第二短路定触点对分别设置有第一短路伸缩接触块与第二短路伸缩接触块;伸缩接触块上设置有与短路定触点对对应的两个触点,第一短路伸缩气缸与第二短路伸缩气缸控制伸缩接触块相对短路定触点对的移动,从而控制短路定触点对的通断。
5.根据权利要求4所述的IGBT功率半导体测试设备,其特征在于,测试装置的产品测试探针设置在针床下面,针床下方设置待测产品托盘,待测产品托盘由升降装置控制相对针床升降,以便于探针与待测产品相应的触点接触或离开。
6.根据权利要求5所述的IGBT功率半导体测试设备,其特征在于,还包括短路测试回路,所述短路测试回路包括分别固定到所述负极铜排和所述负载铜排上的第一短路定触点对,分别固定到所述负载铜排和所述正极铜排上的第二短路定触点对;对应所述第一短路定触点对及第二短路定触点对分别设置有第一短路伸缩接触块与第二短路伸缩接触块;伸缩接触块上设置有与短路定触点对对应的两个触点,伸缩接触块上的两个触点是电连接的,第一短路伸缩气缸与第二短路伸缩气缸控制伸缩接触块相对短路定触点对的移动,从而控制短路定触点对的通断。
7.根据权利要求6所述的IGBT功率半导体测试设备,其特征在于,所述针床下方设置有用于传送待测产品的传送带,所述待测产品托盘具有支撑腿,所述待测产品托盘通过升降腿支撑在测产品传送轨道上,所述升降腿包括剪叉升降机构,所述剪叉升降机构上部的杆体的内侧端部与伸缩装置连接,所述剪叉升降机构上方的杆体的外侧端部与导杆的端部铰链连接,所述导杆滑动的设置在导向座上,所述导向座固定在所述待测产品托盘上,所述伸缩装置的伸缩方向与待测产品托盘移动方向垂直,所述待测产品传送轨道上并列设置两组传送带,定义为内传送带与外传送带,两个传送带分别由独立的驱动装置驱动,所述剪叉升降机构底部的杆体的两个中部铰链轴上设置有滑套,滑套内滑动的配合有支撑杆,所述支撑杆下端支撑有脚轮,即使得所述剪叉升降机构支撑在脚轮上。
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