CN112816843A - 一种igbt静态特性测试电路 - Google Patents

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张建一
唐德平
朱国军
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Abstract

一种IGBT静态特性测试电路,涉及IGBT静态特性测试技术领域，解决如何设计一种IGBT静态特性测试电路将功率回路与测试回路分开，从而提高IGBT静态特性测试的精度的问题，通过设计高压供电回路、低压供电回路、测试回路，在测试IGBT静态特性参数时，功率回路与测试回路分开，避免了高压功率、低压功率对测试回路的影响，极大地提高了IGBT静态特性参数测试的精度，在IGBT静态特性测试电路中设置多个继电器，通过在测试回路中切换继电器开关实现测试回路的切换，灵活选择测试通道。

Description

一种IGBT静态特性测试电路
技术领域
本发明属于IGBT静态特性测试技术领域，涉及一种IGBT静态特性测 试电路。
背景技术
随着电子工业的飞速发展，以IGBT为代表的新型功率半导体器件及其 系统得到了越来越广泛的应用，工业中采用IGBT器件制造的装置数量急速 增加。如轨道交通动车组的变频器，新能源汽车的电机控制器，光伏发电 与风力发电的逆变器等等都使用了大量的IGBT器件。而且，IGBT作为电力 电子装置中的核心器件，其重要性也越来越突出。国家对半导体行业的大 力扶持，国内半导体产业蓬勃发展。国内外各半导体厂商持续扩大IGBT等半导体器件的研发、设计、制造，在其研发和设计应用中，对器件的测试 检测技术要求越来越高，对器件的测试设备市场提出了迫切的需求。
现有技术中的针对IGBT静态特性测试的技术还不够成熟，主要存在以 下缺点：
(1)测量范围以及测量精度不够，涉及电源、量表的等级与范围较多， 如高压电源几千伏，低压电源几伏，低压大电流恒流源。
(2)测试耗时太长，效率低，仅支持少量样品的连续测试。
现有技术中，申请号为201821797580.1、公开日期为2019年7月30 日的中国实用新型专利《一种通用型压接式IGBT功率模组测试台》公开了 一种通用型压接式IGBT功率模组测试台，包括功率电路，DSP控制电路， 加热电路和数据采集分析系统，所述功率电路由直流开关电源、储能电容、 均压电阻、充放电控制板、限流电阻、叠层母排和IGBT待测器件组成，该实用新型结构科学合理，使用安全方便，采用在IGBT门极加驱动脉冲的测 试方法，利用自加热的方式调节器件环境温度，可同时对单个或多个IGBT 组件进行动、静态参数测试，测试的主要参数有：IGBT寄生电感，功率电 路杂散电感，IGBT开关时间，di/dt，du/dt，器件开关损耗，实现测试设 备安全、方便的一体化操作。
但是上述实用新型专利无法测试栅极-发射极短路时的集电极-发射极 电压VCE、栅极-发射极阈值电压VGEth集电极-发射极截止电流ICES、测试栅极 漏电流IGES、集电极-发射极饱和电压VCESAT。
发明内容
本发明的目的在于如何设计一种IGBT静态特性测试电路将功率回路与 测试回路分开，从而提高IGBT静态特性测试的精度。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种IGBT静态特性测试电路，包括高压供电回路、低压供电回路、测 试回路、被测IGBT、接触器K1、接触器K2、接触器K3；
所述的接触器K1的一端连接在被测IGBT的集电极，接触器K1的另一 端连接在被测IGBT的栅极；所述的接触器K2的一端连接在被测IGBT的集 电极，接触器K2的另一端连接在被测IGBT的发射极；所述的接触器K3的 一端连接在被测IGBT的栅极，接触器K3的另一端连接在被测IGBT的发射 极；
所述的高压供电回路包括高压电源(P1)，高压电源(P1)的正负极分 别连接在连接在被测IGBT的集电极与发射极，用于提供被测IGBT集电极- 发射极电压；
所述的低压供电回路包括低压电源(P2)，低压电源(P2)的正负极分 别连接在连接在被测IGBT的栅极与发射极，用于提供被测IGBT的栅极电 压；
所述的测试回路包括数字采集模块(U1)，所述的数字采集模块(U1)的电压通道可选择地并联在被测IGBT的集电极与发射极之间或者并联在被 测IGBT的栅极与集电极之间，用于测试栅极-发射极短路时的集电极-发射 极电压VCE或者测试栅极-发射极阈值电压VGEth；所述的数字采集模块(U1)的电流通道可选择地串联在在被测IGBT的集电极与发射极之间或者串联在 被测IGBT的栅极与集电极之间，用于测试集电极-发射极截止电流ICES或者 测试栅极漏电流IGES。
本发明的IGBT静态特性测试电路通过设计高压供电回路、低压供电回 路、测试回路，在测试IGBT静态特性参数时，功率回路与测试回路分开， 避免了高压功率、低压功率对测试回路的影响，极大地提高了IGBT静态特 性参数测试的精度。
作为本发明技术方案的进一步改进，还包括脉冲电流供电回路所述的脉 冲电流供电回路包括脉冲电流源(P3)，脉冲电流源(P3)的正负极分别 连接在连接在被测IGBT的集电极与发射极，用于提供被测IGBT的集电极- 发射极电流，此时所述的数字采集模块(U1)的电压通道并联在被测IGBT 的栅极与集电极之间，用于测试集电极-发射极饱和电压VCESAT。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的高压供电回路还包括P沟道 MOS管Q1、电阻R1、继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3、继电器RL8、 继电器RL18；所述的P沟道MOS管Q1的源极与高压电源(P1)的输出端连 接，电阻R1、继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3依次串联后电阻R1的 非串联端连接在P沟道MOS管Q1的漏极，继电器RL3的非串联端连接在被 测IGBT的集电极；继电器RL8与继电器RL18串联后继电器RL8的非串联 端连接在高压电源(P1)的输出端，继电器RL18的非串联端连接在被测IGBT 的发射极。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的低压供电回路还包括P沟道 MOS管Q2、电阻R2、继电器RL9、继电器RL10、继电器RL11、继电器RL14； 所述的P沟道MOS管Q2的源极与低压电源(P2)的输出端连接，电阻R2、 继电器RL9、继电器RL10、继电器RL11依次串联后电阻R2的非串联端连 接在P沟道MOS管Q2的漏极，继电器RL11的非串联端连接在被测IGBT的栅极；所述的继电器RL14的一端连接在低压电源(P2)的输出端，另一端 连接在继电器RL8与继电器RL18的串联公共点。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的脉冲电流供电回路还包括 继电器RL19、继电器RL20，所述的继电器RL19的一端连接在脉冲电流源 (P3)的输出端、另一端连接在继电器RL2与继电器RL3的串联公共点； 所述的继电器RL20的一端连接在脉冲电流源(P3)的输出端、另一端连接 在继电器RL8与继电器RL18的串联公共点。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的测试回路还包括电阻R3、 继电器RL4、继电器RL5、继电器RL6、继电器RL7、继电器RL12、继电器 RL13、继电器RL15、继电器RL16、继电器RL17；
所述的继电器RL4的一端连接在数字采集模块(U1)的Iin端子、另一 端连接在继电器RL1与继电器RL2的串联公共点；
所述的继电器RL5的一端连接在数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子、 另一端连接在继电器RL2与继电器RL3的串联公共点；
所述的继电器RL6与继电器RL7串联后继电器RL6的非串联端连接在 被测IGBT的集电极，继电器RL7的非串联端连接在数字采集模块(U1)的 V+端子；
所述的继电器RL12的一端连接在数字采集模块(U1)的Iin端子、另一 端连接在继电器RL9与继电器RL10的串联公共点；
所述的电阻R3与继电器RL13串联后电阻R3的非串联端连接在继电器 RL10与继电器RL11的串联公共点，继电器RL13的非串联端连接在数字采 集模块(U1)的V-/IOUT端子；
所述的继电器RL15与继电器RL16串联后继电器RL15的非串联端连接 在数字采集模块(U1)的V+通道，继电器RL16的非串联端连接在被测IGBT 的栅极；
所述的继电器RL17的一端连接在数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子、 另一端连接在被测IGBT的发射极。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的集电极-发射极截止电流ICES的测试方法为：闭合接触器K3，短接被测IGBT的栅极与发射极；闭合继电 器RL1、继电器RL3、继电器RL4、继电器RL5、继电器RL8、继电器RL18， 接入数字采集模块(U1)的电流通道，集电极-发射极截止电流ICES的测试 回路为：高压电源(P1)→P沟道MOS管Q1→电阻R1→继电器RL4→数字 采集模块(U1)的Iin端子→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子→继电器RL5 →继电器RL3→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL8→高压电源(P1)。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的栅极-发射极短路时的集电 极-发射极电压VCE的测试方法为：闭合接触器K3，短接被测IGBT的栅极与 发射极；闭合继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3、继电器RL8、继电器 RL18，将高压电源(P1)接入被测IGBT，此时被测IGBT的高压供电回路为： 高压电源(P1)→P沟道MOS管Q1→电阻R1→继电器RL1→继电器RL2→继 电器RL3→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL8→高压电源(P1)；再闭 合继电器RL6、继电器RL7、继电器R17，接入数字采集模块(U1)的电压 通道，集电极-发射极电压VCE的测试回路为：数字采集模块(U1)的V+端 子→继电器RL7→继电器RL6→被测IGBT→继电器R17→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的栅极漏电流IGES的测试方法 为：闭合接触器K2，短接被测IGBT的集电极与发射极；闭合继电器RL9、 继电器RL11、继电器RL12、继电器RL13、继电器RL14、继电器RL18，接 入数字采集模块(U1)的电流通道，栅极漏电流IGES的测试回路为：低压电 源(P2)→P沟道MOS管Q2→电阻R2→继电器RL9→继电器RL12→数字采 集模块(U1)的Iin端子→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子→继电器RL13 →电阻R3→继电器RL11→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL14→低压电 源(P2)。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的栅极-发射极阈值电压VGEth的测试方法为：闭合接触器K1，短接被测IGBT的集电极与栅极；闭合继电 器RL9、继电器RL10、继电器RL11、继电器RL14、继电器RL18，将低压电 源(P2)接入被测IGBT，此时被测IGBT的低压供电回路为：低压电源(P2)→P沟道MOS管Q2→电阻R2→继电器RL9→继电器RL10→继电器RL11→被 测IGBT→继电器RL18→继电器RL14→低压电源(P2)；再闭合闭合继电器 RL15、继电器RL16、继电器RL17，接入数字采集模块(U1)的电压通道， 栅极-发射极阈值电压VGEth的测试回路为：数字采集模块(U1)的V+端子→ 继电器RL15→继电器RL16→被测IGBT→继电器RL17→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述的集电极-发射极饱和电压 VCESAT的测试方法为：闭合继电器RL9、继电器RL10、继电器RL11、继电器 RL14、继电器RL18，将低压电源(P2)接入被测IGBT，此时被测IGBT的 低压供电回路为：低压电源(P2)→P沟道MOS管Q2→电阻R2→继电器RL9 →继电器RL10→继电器RL11→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL14→低 压电源(P2)；同时闭合继电器RL3、继电器RL19、继电器RL20，将脉冲 电流源(P3)接入被测IGBT，此时被测IGBT的脉冲电流供电回路为：脉冲 电流源(P3)→继电器RL9→继电器RL3→被测IGBT→继电器RL18→继电 器RL20→脉冲电流源(P3)；再闭合闭合继电器RL15、继电器RL16、继电 器RL17，接入数字采集模块(U1)的电压通道，集电极-发射极饱和电压 VCESAT的测试回路为：数字采集模块(U1)的V+端子→继电器RL15→继电器RL16→被测IGBT→继电器RL17→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子。
本发明的优点在于：
(1)本发明的IGBT静态特性测试电路通过设计高压供电回路、低压 供电回路、测试回路，在测试IGBT静态特性参数时，功率回路与测试回路 分开，避免了高压功率、低压功率对测试回路的影响，极大地提高了IGBT 静态特性参数测试的精度。
(2)在IGBT静态特性测试电路中设置多个继电器，通过在测试回路 中切换继电器开关实现测试回路的切换，灵活选择测试通道。
(3)在继电器RL3处的1#脚(接IGBT的集电极)、在继电器RL11处 的1#脚(接IGBT的栅极)、在继电器RL18处的1#脚(接IGBT的发射极)分别接继电器，扩展被测IGBT的数量，同时测试多个IGBT样品。
附图说明
图1是本发明实施例的IGBT静态特性测试电路的原理图；
图2是本发明实施例的IGBT静态特性测试电路的供电回路示意图；
图3是本发明实施例的IGBT静态特性测试电路的测试回路示意图。
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，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。
下面结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步 描述：
实施例一
如图1所示为IGBT静态特性测试电路，包括高压供电回路、低压供电 回路、测试回路、被测IGBT、接触器K1、接触器K2、接触器K3。
所述的接触器K1的一端连接在被测IGBT的集电极，接触器K1的另一 端连接在被测IGBT的栅极；所述的接触器K2的一端连接在被测IGBT的集 电极，接触器K2的另一端连接在被测IGBT的发射极；所述的接触器K3的 一端连接在被测IGBT的栅极，接触器K3的另一端连接在被测IGBT的发射 极。
所述的高压供电回路包括高压电源P1、P沟道MOS管Q1、电阻R1、继 电器RL1、继电器RL2、继电器RL3、继电器RL8、继电器RL18；高压电源 P1的正负极分别连接在连接在被测IGBT的集电极与发射极，用于提供被测 IGBT集电极-发射极电压；所述的P沟道MOS管Q1的源极与高压电源P1的 输出端连接，电阻R1、继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3依次串联后电 阻R1的非串联端连接在P沟道MOS管Q1的漏极，继电器RL3的非串联端 连接在被测IGBT的集电极；继电器RL8与继电器RL18串联后继电器RL8 的非串联端连接在高压电源P1的输出端，继电器RL18的非串联端连接在 被测IGBT的发射极。
所述的低压供电回路包括低压电源P2、P沟道MOS管Q2、电阻R2、继 电器RL9、继电器RL10、继电器RL11、继电器RL14；低压电源P2的正负 极分别连接在连接在被测IGBT的栅极与发射极，用于提供被测IGBT的栅 极电压；所述的P沟道MOS管Q2的源极与低压电源P2的输出端连接，电 阻R2、继电器RL9、继电器RL10、继电器RL11依次串联后电阻R2的非串 联端连接在P沟道MOS管Q2的漏极，继电器RL11的非串联端连接在被测 IGBT的栅极；所述的继电器RL14的一端连接在低压电源P2的输出端，另 一端连接在继电器RL8与继电器RL18的串联公共点。
脉冲电流供电回路所述的脉冲电流供电回路包括脉冲电流源P3、继电 器RL19、继电器RL20；脉冲电流源P3的正负极分别连接在连接在被测IGBT 的集电极与发射极，用于提供被测IGBT的集电极-发射极电流，此时所述 的数字采集模块U1的电压通道并联在被测IGBT的栅极与集电极之间，用 于测试集电极-发射极饱和电压VCESAT；所述的继电器RL19的一端连接在脉 冲电流源P3的输出端、另一端连接在继电器RL2与继电器RL3的串联公共点；所述的继电器RL20的一端连接在脉冲电流源P3的输出端、另一端连 接在继电器RL8与继电器RL18的串联公共点。
所述的测试回路包括数字采集模块U1、所述的测试回路还包括电阻R3、 继电器RL4、继电器RL5、继电器RL6、继电器RL7、继电器RL12、继电器 RL13、继电器RL15、继电器RL16、继电器RL17；
所述的数字采集模块U1的电压通道可选择地并联在被测IGBT的集电极 与发射极之间或者并联在被测IGBT的栅极与集电极之间，用于测试栅极- 发射极短路时的集电极-发射极电压VCE或者测试栅极-发射极阈值电压VGEth； 所述的数字采集模块U1的电流通道可选择地串联在在被测IGBT的集电极 与发射极之间或者串联在被测IGBT的栅极与集电极之间，用于测试集电极-发射极截止电流ICES或者测试栅极漏电流IGES；
所述的继电器RL4的一端连接在数字采集模块U1的Iin端子、另一端连 接在继电器RL1与继电器RL2的串联公共点；
所述的继电器RL5的一端连接在数字采集模块U1的V-/IOUT端子、另一 端连接在继电器RL2与继电器RL3的串联公共点；
所述的继电器RL6与继电器RL7串联后继电器RL6的非串联端连接在 被测IGBT的集电极，继电器RL7的非串联端连接在数字采集模块U1的V+ 端子；
所述的继电器RL12的一端连接在数字采集模块U1的Iin端子、另一端 连接在继电器RL9与继电器RL10的串联公共点；
所述的电阻R3与继电器RL13串联后电阻R3的非串联端连接在继电器 RL10与继电器RL11的串联公共点，继电器RL13的非串联端连接在数字采 集模块U1的V-/IOUT端子；
所述的继电器RL15与继电器RL16串联后继电器RL15的非串联端连接 在数字采集模块U1的V+通道，继电器RL16的非串联端连接在被测IGBT的 栅极；
所述的继电器RL17的一端连接在数字采集模块U1的V-/IOUT端子、另 一端连接在被测IGBT的发射极；
在继电器RL3处的1#脚(接IGBT的集电极)、在继电器RL11处的1# 脚(接IGBT的栅极)、在继电器RL18处的1#脚(接IGBT的发射极)分别 接继电器，扩展被测IGBT的数量，同时测试多个IGBT样品。
如图2和图3分别为IGBT静态特性测试电路的功率回路和测试回路， 采用本发明设计的IGBT静态特性测试电路，在测试IGBT的静态参数时将 功率回路和测量回路分开，提高了电路的抗干扰能力，提高了IGBT的静态 参数检测的精度。
实施例二
采用上述IGBT静态特性测试电路分别测试集电极-发射极截止电流 ICES、栅极-发射极短路时的集电极-发射极电压VCE、测试栅极漏电流IGES、 测试栅极-发射极阈值电压VGEth、测试集电极-发射极饱和电压VCESAT的方法如 下：
(1)测试集电极-发射极截止电流ICES
闭合接触器K3，短接被测IGBT的栅极与发射极；闭合继电器RL1、继 电器RL3、继电器RL4、继电器RL5、继电器RL8、继电器RL18，接入数字 采集模块U1的电流通道，集电极-发射极截止电流ICES的测试回路为：高压 电源P1→P沟道MOS管Q1→电阻R1→继电器RL4→数字采集模块U1的Iin端子→数字采集模块U1的V-/IOUT端子→继电器RL5→继电器RL3→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL8→高压电源P1。
(2)测试栅极-发射极短路时的集电极-发射极电压VCE
闭合接触器K3，短接被测IGBT的栅极与发射极；闭合继电器RL1、继 电器RL2、继电器RL3、继电器RL8、继电器RL18，将高压电源P1接入被 测IGBT，此时被测IGBT的高压供电回路为：高压电源P1→P沟道MOS管 Q1→电阻R1→继电器RL1→继电器RL2→继电器RL3→被测IGBT→继电器 RL18→继电器RL8→高压电源P1；再闭合继电器RL6、继电器RL7、继电器R17，接入数字采集模块U1的电压通道，集电极-发射极电压VCE的测试回路 为：数字采集模块U1的V+端子→继电器RL7→继电器RL6→被测IGBT→继 电器R17→数字采集模块U1的V-/IOUT端子。
(3)测试栅极漏电流IGES
闭合接触器K2，短接被测IGBT的集电极与发射极；闭合继电器RL9、 继电器RL11、继电器RL12、继电器RL13、继电器RL14、继电器RL18，接 入数字采集模块U1的电流通道，栅极漏电流IGES的测试回路为：低压电源 P2→P沟道MOS管Q2→电阻R2→继电器RL9→继电器RL12→数字采集模块 U1的Iin端子→数字采集模块U1的V-/IOUT端子→继电器RL13→电阻R3→继 电器RL11→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL14→低压电源P2。
(4)测试栅极-发射极阈值电压VGEth
闭合接触器K1，短接被测IGBT的集电极与栅极；闭合继电器RL9、继 电器RL10、继电器RL11、继电器RL14、继电器RL18，将低压电源P2接入 被测IGBT，此时被测IGBT的低压供电回路为：低压电源P2→P沟道MOS管 Q2→电阻R2→继电器RL9→继电器RL10→继电器RL11→被测IGBT→继电器 RL18→继电器RL14→低压电源P2；再闭合闭合继电器RL15、继电器RL16、 继电器RL17，接入数字采集模块U1的电压通道，栅极-发射极阈值电压VGEth的测试回路为：数字采集模块U1的V+端子→继电器RL15→继电器RL16→ 被测IGBT→继电器RL17→数字采集模块U1的V-/IOUT端子。
(5)测试集电极-发射极饱和电压VCESAT
闭合继电器RL9、继电器RL10、继电器RL11、继电器RL14、继电器RL18， 将低压电源P2接入被测IGBT，此时被测IGBT的低压供电回路为：低压电 源P2→P沟道MOS管Q2→电阻R2→继电器RL9→继电器RL10→继电器RL11 →被测IGBT→继电器RL18→继电器RL14→低压电源P2；同时闭合继电器 RL3、继电器RL19、继电器RL20，将脉冲电流源P3接入被测IGBT，此时被 测IGBT的脉冲电流供电回路为：脉冲电流源P3→继电器RL9→继电器RL3 →被测IGBT→继电器RL18→继电器RL20→脉冲电流源P3；
再闭合闭合继电器RL15、继电器RL16、继电器RL17，接入数字采集模 块U1的电压通道，集电极-发射极饱和电压VCESAT的测试回路为：数字采集 模块U1的V+端子→继电器RL15→继电器RL16→被测IGBT→继电器RL17 →数字采集模块U1的V-/IOUT端子。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分 技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本 质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，包括高压供电回路、低压供电回路、测试回路、被测IGBT、接触器K1、接触器K2、接触器K3；
所述的接触器K1的一端连接在被测IGBT的集电极，接触器K1的另一端连接在被测IGBT的栅极；所述的接触器K2的一端连接在被测IGBT的集电极，接触器K2的另一端连接在被测IGBT的发射极；所述的接触器K3的一端连接在被测IGBT的栅极，接触器K3的另一端连接在被测IGBT的发射极；
所述的高压供电回路包括高压电源(P1)，高压电源(P1)的正负极分别连接在连接在被测IGBT的集电极与发射极，用于提供被测IGBT集电极-发射极电压；
所述的低压供电回路包括低压电源(P2)，低压电源(P2)的正负极分别连接在连接在被测IGBT的栅极与发射极，用于提供被测IGBT的栅极电压；
所述的测试回路包括数字采集模块(U1)，所述的数字采集模块(U1)的电压通道可选择地并联在被测IGBT的集电极与发射极之间或者并联在被测IGBT的栅极与集电极之间，用于测试栅极-发射极短路时的集电极-发射极电压VCE或者测试栅极-发射极阈值电压VGEth；所述的数字采集模块(U1)的电流通道可选择地串联在在被测IGBT的集电极与发射极之间或者串联在被测IGBT的栅极与集电极之间，用于测试集电极-发射极截止电流ICES或者测试栅极漏电流IGES。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，还包括脉冲电流供电回路所述的脉冲电流供电回路包括脉冲电流源(P3)，脉冲电流源(P3)的正负极分别连接在连接在被测IGBT的集电极与发射极，用于提供被测IGBT的集电极-发射极电流，此时所述的数字采集模块(U1)的电压通道并联在被测IGBT的栅极与集电极之间，用于测试集电极-发射极饱和电压VCESAT。
3.根据权利要求2所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，所述的高压供电回路还包括P沟道MOS管Q1、电阻R1、继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3、继电器RL8、继电器RL18；所述的P沟道MOS管Q1的源极与高压电源(P1)的输出端连接，电阻R1、继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3依次串联后电阻R1的非串联端连接在P沟道MOS管Q1的漏极，继电器RL3的非串联端连接在被测IGBT的集电极；继电器RL8与继电器RL18串联后继电器RL8的非串联端连接在高压电源(P1)的输出端，继电器RL18的非串联端连接在被测IGBT的发射极。
4.根据权利要求3所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，所述的低压供电回路还包括P沟道MOS管Q2、电阻R2、继电器RL9、继电器RL10、继电器RL11、继电器RL14；所述的P沟道MOS管Q2的源极与低压电源(P2)的输出端连接，电阻R2、继电器RL9、继电器RL10、继电器RL11依次串联后电阻R2的非串联端连接在P沟道MOS管Q2的漏极，继电器RL11的非串联端连接在被测IGBT的栅极；所述的继电器RL14的一端连接在低压电源(P2)的输出端，另一端连接在继电器RL8与继电器RL18的串联公共点。
5.根据权利要求4所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，所述的脉冲电流供电回路还包括继电器RL19、继电器RL20，所述的继电器RL19的一端连接在脉冲电流源(P3)的输出端、另一端连接在继电器RL2与继电器RL3的串联公共点；所述的继电器RL20的一端连接在脉冲电流源(P3)的输出端、另一端连接在继电器RL8与继电器RL18的串联公共点。
6.根据权利要求5所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，所述的测试回路还包括电阻R3、继电器RL4、继电器RL5、继电器RL6、继电器RL7、继电器RL12、继电器RL13、继电器RL15、继电器RL16、继电器RL17；
所述的继电器RL4的一端连接在数字采集模块(U1)的Iin端子、另一端连接在继电器RL1与继电器RL2的串联公共点；
所述的继电器RL5的一端连接在数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子、另一端连接在继电器RL2与继电器RL3的串联公共点；
所述的继电器RL6与继电器RL7串联后继电器RL6的非串联端连接在被测IGBT的集电极，继电器RL7的非串联端连接在数字采集模块(U1)的V+端子；
所述的继电器RL12的一端连接在数字采集模块(U1)的Iin端子、另一端连接在继电器RL9与继电器RL10的串联公共点；
所述的电阻R3与继电器RL13串联后电阻R3的非串联端连接在继电器RL10与继电器RL11的串联公共点，继电器RL13的非串联端连接在数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子；
所述的继电器RL15与继电器RL16串联后继电器RL15的非串联端连接在数字采集模块(U1)的V+通道，继电器RL16的非串联端连接在被测IGBT的栅极；
所述的继电器RL17的一端连接在数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子、另一端连接在被测IGBT的发射极。
7.根据权利要求6所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，所述的集电极-发射极截止电流ICES的测试方法为：闭合接触器K3，短接被测IGBT的栅极与发射极；闭合继电器RL1、继电器RL3、继电器RL4、继电器RL5、继电器RL8、继电器RL18，接入数字采集模块(U1)的电流通道，集电极-发射极截止电流ICES的测试回路为：高压电源(P1)→P沟道MOS管Q1→电阻R1→继电器RL4→数字采集模块(U1)的Iin端子→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子→继电器RL5→继电器RL3→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL8→高压电源(P1)。
8.根据权利要求6所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，所述的栅极-发射极短路时的集电极-发射极电压VCE的测试方法为：闭合接触器K3，短接被测IGBT的栅极与发射极；闭合继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3、继电器RL8、继电器RL18，将高压电源(P1)接入被测IGBT，此时被测IGBT的高压供电回路为：高压电源(P1)→P沟道MOS管Q1→电阻R1→继电器RL1→继电器RL2→继电器RL3→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL8→高压电源(P1)；再闭合继电器RL6、继电器RL7、继电器R17，接入数字采集模块(U1)的电压通道，集电极-发射极电压VCE的测试回路为：数字采集模块(U1)的V+端子→继电器RL7→继电器RL6→被测IGBT→继电器R17→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子。
9.根据权利要求6所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，所述的栅极漏电流IGES的测试方法为：闭合接触器K2，短接被测IGBT的集电极与发射极；闭合继电器RL9、继电器RL11、继电器RL12、继电器RL13、继电器RL14、继电器RL18，接入数字采集模块(U1)的电流通道，栅极漏电流IGES的测试回路为：低压电源(P2)→P沟道MOS管Q2→电阻R2→继电器RL9→继电器RL12→数字采集模块(U1)的Iin端子→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子→继电器RL13→电阻R3→继电器RL11→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL14→低压电源(P2)。
10.根据权利要求6所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，所述的栅极-发射极阈值电压VGEth的测试方法为：闭合接触器K1，短接被测IGBT的集电极与栅极；闭合继电器RL9、继电器RL10、继电器RL11、继电器RL14、继电器RL18，将低压电源(P2)接入被测IGBT，此时被测IGBT的低压供电回路为：低压电源(P2)→P沟道MOS管Q2→电阻R2→继电器RL9→继电器RL10→继电器RL11→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL14→低压电源(P2)；再闭合闭合继电器RL15、继电器RL16、继电器RL17，接入数字采集模块(U1)的电压通道，栅极-发射极阈值电压VGEth的测试回路为：数字采集模块(U1)的V+端子→继电器RL15→继电器RL16→被测IGBT→继电器RL17→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子。
11.根据权利要求6所述的一种IGBT静态特性测试电路，其特征在于，所述的集电极-发射极饱和电压VCESAT的测试方法为：闭合继电器RL9、继电器RL10、继电器RL11、继电器RL14、继电器RL18，将低压电源(P2)接入被测IGBT，此时被测IGBT的低压供电回路为：低压电源(P2)→P沟道MOS管Q2→电阻R2→继电器RL9→继电器RL10→继电器RL11→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL14→低压电源(P2)；同时闭合继电器RL3、继电器RL19、继电器RL20，将脉冲电流源(P3)接入被测IGBT，此时被测IGBT的脉冲电流供电回路为：脉冲电流源(P3)→继电器RL9→继电器RL3→被测IGBT→继电器RL18→继电器RL20→脉冲电流源(P3)；再闭合闭合继电器RL15、继电器RL16、继电器RL17，接入数字采集模块(U1)的电压通道，集电极-发射极饱和电压VCESAT的测试回路为：数字采集模块(U1)的V+端子→继电器RL15→继电器RL16→被测IGBT→继电器RL17→数字采集模块(U1)的V-/IOUT端子。
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CN117741384A (zh) * 2023-12-21 2024-03-22 中节能风力发电股份有限公司 一种全自动igbt衰退特性交互检测方法及系统

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