CN112946448A - 一种功率器件高低压测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功率器件参数测试设备技术领域，具体涉及一种功率器件高低压测试设备。针对现有功率器件测试设备，或者需要手动切换连线，测试效率低，容易出错，或者体积大、成本高、使用寿命低、连接复杂、测试准确度不高的不足，本发明采用如下技术方案：一种功率器件高低压测试设备，包括：低压仪表设备单元；低压控制单元；高压仪表设备单元；高压控制单元；器件适配单元，所述器件适配单元包括器件组装连接器、适配连接器、位置控制器以及信号处理器；测试主控单元，所述测试主控单元根据测试需求发送指令。本发功率器件高低压测试设备的有益效果是：实现自动测试多种项目。
Description
技术领域
本发明属于功率器件参数测试设备技术领域，具体涉及一种功率器件高低压测试设备。
背景技术
功率器件是电能变换的核心，是电气装备的基础，在消费电子、智能电网、电气化交通、国防军工等领域，具有不可替代的作用，常用的功率器件有二极管、IGBT（InsulatedGate Bipolar Transistor绝缘栅双极晶体管）、MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor金属-氧化物半导体场效应晶体管）、SCR（Silicon ControlledRectifier 可控硅整流器）等等。
以IGBT为例，需要测试的项目包括集电极-发射极电压（VCES、VCER、VCEX），集电极-发射极短路时的栅极-发射极电压（±VGES），集电极-发射极饱和电压（VCE（sat）），栅极-发射极阈值电压（VGE(th)），集电极截止电流（ICES、ICER、ICEX），栅极漏电流（IGES），输入电容（Cies），输出电容（Coes），反向传输电容（Cres），反并二极管压降（VF）和反并二极管电流（IF）等等。
测试不同项目的连接方式不同，使用的测试设备也不同，要完整测试一个功率器件需要多次手动更改连接方式。如图1所示，DUT（Device Under Test）是待测功率器件；测试VCEX时,将电压表VGE和电压源VGG连接到IGBT的G和E之间；测试VCER时，将R2连接到IGBT的G和E之间；当测试VCES时，短接IGBT的G和E；其中电压源VDD是高压小电流电源，电压可达10kV。
当测试VCE（sat）时如图2所示，将电压表VGE、电压源VGG和栅极限流电阻R2连接到IGBT的G和E之间，将电压表VCE、电流检测探头iC、限流保护电阻R1以及电流源VCC连接到IGBT的C和E之间，其中电流源是低压大电流电源，电流可达1000A。
如上文所述，现有技术测试功率器件参数时，所用的仪器设备和连接方式不同，需要手动切换连线，测试效率低，且容易出错。由于测试过程中有高压（10kV）和大电流（1000A），如果使用高压大电流继电器切换连接，则由于继电器体积庞大，价格昂贵，且数量较多，使得整个测试设备体积大、成本高，使用寿命低、连接复杂，而且杂散电感较高影响测试结果。
发明内容
本发明针对现有功率器件测试设备，或者需要手动切换连线，测试效率低，容易出错，或者体积大、成本高、使用寿命低、连接复杂、测试准确度不高的不足，提供一种功率器件高低压测试设备，提升测试效率，同时体积不至过大、成本不会过高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种功率器件高低压测试设备，所述功率器件高低压测试设备包括：
低压仪表设备单元，所述低压仪表设备单元包括用于功率器件低压参数测试的低压仪表设备；
低压控制单元，所述低压控制单元包括用于功率器件低压参数测试的低压项目控制部件；
高压仪表设备单元，所述高压仪表设备单元包括用于功率器件高压参数测试的高压仪表设备；
高压控制单元，所述高压控制单元包括用于功率器件高压参数测试的高压项目控制部件；
器件适配单元，所述器件适配单元包括器件组装连接器、适配连接器、位置控制器以及信号处理器，其中，所述器件组装连接器用于连接待测功率器件和适配连接器，所述适配连接器用于连接低压控制单元或高压控制单元，所述位置控制器用于控制适配连接器的位置，选择连接低压控制单元或连接高压控制单元，所述信号处理器用于接收指令控制所述位置控制器；
测试主控单元，所述测试主控单元根据测试需求向低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元发送指令，控制低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元的状态，以及接收并处理从低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元获得的数据。
本发明的功率器件高低压测试设备，测试主控单元通过控制器件适配单元选择连接到低压控制单元，再控制低压控制单元的状态以及低压仪表设备单元的状态，可以自动测试功率器件低压相关的测试项目；测试主控单元通过控制器件适配单元选择连接到高压控制单元，再控制高压仪表设备单元的状态，可以自动测试功率器件高压相关的测试项目，从而实现全自动测试多种项目的目的；相比采用多种高压大电流继电器切换连接的方式，体积小、成本低、使用寿命高、连接简单、测试准确度更高。
作为改进，所述低压仪表设备单元包括低压可编程电源、高精度电流表、电压表、宽频精密LCR表、示波器及探头中的至少一种。
作为改进，所述低压控制单元包括用于切换连接的继电器组、用于限流保护的电阻、用于控制电流的功率电感、用于稳压滤波的功率电容中的至少一种。
作为改进，所述高压仪表设备单元包括高压可编程电源、高压差分探头中的至少一种。
作为改进，所述高压控制单元包括用于限流保护的电阻、用于控制电流的功率电感、用于稳压滤波的功率电容中的至少一种。
作为改进，所述测试主控单元包括工业控制计算机和以太网交换机。
作为改进，当器件适配单元连接到高压控制单元时，低压控制单元与器件适配单元、高压控制单元间无连接。
作为改进，所述低压控制单元包括与所述适配连接器相连的低压连接器。
作为改进，所述高压控制单元包括与所述适配连接器相连的高压连接器。
作为改进，所述适配连接器包括可与所述低压连接器和所述高压连接器相连的高压大电流连接器。
本发明的功率器件高低压测试设备的有益效果是：测试主控单元通过控制器件适配单元选择连接到低压控制单元，再控制低压控制单元的状态以及低压仪表设备单元的状态，可以自动测试功率器件低压相关的测试项目；测试主控单元通过控制器件适配单元选择连接到高压控制单元，再控制高压仪表设备单元的状态，可以自动测试功率器件高压相关的测试项目，从而实现全自动测试多种项目的目的；相比采用多种高压大电流继电器切换连接的方式，体积小、成本低、使用寿命高、连接简单、测试准确度更高。
附图说明
图1是测试VCES、VCER、VCEX时的电路原理图。
图2是测试VCE（sat）时的电路原理图。
图3是本发明的功率器件高低压测试设备测试低压参数时的结构框图。
图4是本发明的功率器件高低压测试设备测试高压参数时的结构框图。
图5是本发明的功率器件高低压测试设备更进一步的结构框图。
具体实施方式
下面结合本发明创造实施例的附图，对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明创造的保护范围。
参见图1至图5，本发明的一种功率器件高低压测试设备，所述功率器件高低压测试设备包括：
低压仪表设备单元，所述低压仪表设备单元包括用于功率器件低压参数测试的低压仪表设备；
低压控制单元，所述低压控制单元包括用于功率器件低压参数测试的低压项目控制部件；
高压仪表设备单元，所述高压仪表设备单元包括用于功率器件高压参数测试的高压仪表设备；
高压控制单元，所述高压控制单元包括用于功率器件高压参数测试的高压项目控制部件；
器件适配单元，所述器件适配单元包括器件组装连接器、适配连接器、位置控制器以及信号处理器，其中，所述器件组装连接器用于连接待测功率器件和适配连接器，所述适配连接器用于连接低压控制单元或高压控制单元，所述位置控制器用于控制适配连接器的位置，选择连接低压控制单元或连接高压控制单元，所述信号处理器用于接收指令控制所述位置控制器；
测试主控单元，所述测试主控单元根据测试需求向低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元发送指令，控制低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元的状态，以及接收并处理从低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元获得的数据。
本发明的功率器件高低压测试设备，测试主控单元通过控制器件适配单元选择连接到低压控制单元，再控制低压控制单元的状态以及低压仪表设备单元的状态，可以自动测试功率器件低压相关的测试项目；测试主控单元通过控制器件适配单元选择连接到高压控制单元，再控制高压仪表设备单元的状态，可以自动测试功率器件高压相关的测试项目，从而实现全自动测试多种项目的目的；相比采用多种高压大电流继电器切换连接的方式，体积小、成本低、使用寿命高、连接简单、测试准确度更高。
实施例一
参见图1至图5，本发明实施例一的一种功率器件高低压测试设备，所述功率器件高低压测试设备包括：
低压仪表设备单元，所述低压仪表设备单元包括用于功率器件低压参数测试的低压仪表设备；
低压控制单元，所述低压控制单元包括用于功率器件低压参数测试的低压项目控制部件；
高压仪表设备单元，所述高压仪表设备单元包括用于功率器件高压参数测试的高压仪表设备；
高压控制单元，所述高压控制单元包括用于功率器件高压参数测试的高压项目控制部件；
器件适配单元，所述器件适配单元包括器件组装连接器、适配连接器、位置控制器以及信号处理器，其中，所述器件组装连接器用于连接待测功率器件和适配连接器，所述适配连接器用于连接低压控制单元或高压控制单元，所述位置控制器用于控制适配连接器的位置，选择连接低压控制单元或连接高压控制单元，所述信号处理器用于接收指令控制所述位置控制器；
测试主控单元，所述测试主控单元根据测试需求向低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元发送指令，控制低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元的状态，以及接收并处理从低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元获得的数据。
本实施例中，所述低压仪表设备单元包括低压可编程电源、高精度电流表、电压表、宽频精密LCR表、示波器及探头中的至少一种。具体在本实施例中，低压仪表设备单元包括若干低压可编程电源、若干高精度电流表、若干电压表、一台宽频精密LCR表、一台高带宽高分辨率示波器及若干电压探头和电流探头。
本实施例中，所述低压控制单元包括用于切换连接的继电器组、用于限流保护的电阻、用于控制电流的功率电感、用于稳压滤波的功率电容中的至少一种。具体在本实施例中，低压控制单元包括单元控制器、若干继电器、若干功率电阻、若干功率电感、以及若干功率电容等抵押功率器件。
本实施例中，所述高压仪表设备单元包括高压可编程电源、高压差分探头中的至少一种。具体在本实施例中，高压仪表设备单元包括若干高压可编程电源。
本实施例中，所述高压控制单元包括用于限流保护的电阻、用于控制电流的功率电感、用于稳压滤波的功率电容中的至少一种。具体在本实施例中，高压控制单元包含若干功率电阻、若干功率电感、若干功率电容等高压功率器件。
本实施例中，所述测试主控单元包括工业控制计算机和通信组件以太网交换机。
本实施例中，器件适配单元包含器件组装连接器、高压大电流连接器、位置控制器以及信号处理器。位置控制器选用三轴位置控制器。在其它实施例中，也可以根据不同封装的功率器件选择相应的器件适配单元。
本实施例中，当器件适配单元连接到高压控制单元时，低压控制单元与器件适配单元、高压控制单元间无连接，不需要隔离高压，既能满足全自动测试多项目的要求，又无需昂贵且体积庞大的高压继电器，使得本测试设备体积小，成本低，安全可靠，性能优越。
本实施例中，所述适配连接器包括可与所述低压连接器和所述高压连接器相连的高压大电流连接器，即用同一高压大电流连接器连接低压连接器和高压连接器。在其它实施例中，适配连接器可以具有第一连接器和第二连接器，第一连接器与低压连接器相连，第二连接器与高压连接器相连。
本发明的功率器件高低压测试设备的有益效果是：设有受控于测试主控单元的器件适配单元、低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、高压控制单元；测试主控单元通过控制器件适配单元选择连接到低压控制单元，再控制低压控制单元继电器组的状态以及低压仪表设备单元的状态，可以自动测试功率器件低压相关的测试项目；测试主控单元通过控制器件适配单元选择连接到高压控制单元，再控制高压仪表设备单元的状态，可以自动测试功率器件高压相关的测试项目，从而实现全自动测试多种项目的目的；相比采用多种高压大电流继电器切换连接的方式，体积小、成本低、使用寿命高、连接简单、测试准确度更高。
以上所述，仅为本发明创造的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明创造包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明创造的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (10)
1.一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：所述功率器件高低压测试设备包括：
低压仪表设备单元，所述低压仪表设备单元包括用于功率器件低压参数测试的低压仪表设备；
低压控制单元，所述低压控制单元包括用于功率器件低压参数测试的低压项目控制部件；
高压仪表设备单元，所述高压仪表设备单元包括用于功率器件高压参数测试的高压仪表设备；
高压控制单元，所述高压控制单元包括用于功率器件高压参数测试的高压项目控制部件；
器件适配单元，所述器件适配单元包括器件组装连接器、适配连接器、位置控制器以及信号处理器，其中，所述器件组装连接器用于连接待测功率器件和适配连接器，所述适配连接器用于连接低压控制单元或高压控制单元，所述位置控制器用于控制适配连接器的位置，选择连接低压控制单元或连接高压控制单元，所述信号处理器用于接收指令控制所述位置控制器；
测试主控单元，所述测试主控单元根据测试需求向低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元发送指令，控制低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元的状态，以及接收并处理从低压仪表设备单元、低压控制单元、高压仪表设备单元、器件适配单元获得的数据。
2.根据权利要求1所述的一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：所述低压仪表设备单元包括低压可编程电源、高精度电流表、电压表、宽频精密LCR表、示波器及探头中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：所述低压控制单元包括用于切换连接的继电器组、用于限流保护的电阻、用于控制电流的功率电感、用于稳压滤波的功率电容中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：所述高压仪表设备单元包括高压可编程电源、高压差分探头中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：所述高压控制单元包括用于限流保护的电阻、用于控制电流的功率电感、用于稳压滤波的功率电容中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：所述测试主控单元包括工业控制计算机和以太网交换机。
7.根据权利要求1所述的一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：当器件适配单元连接到高压控制单元时，低压控制单元与器件适配单元、高压控制单元间无连接。
8.根据权利要求1所述的一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：所述低压控制单元包括与所述适配连接器相连的低压连接器。
9.根据权利要求8所述的一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：所述高压控制单元包括与所述适配连接器相连的高压连接器。
10.根据权利要求9所述的一种功率器件高低压测试设备，其特征在于：所述适配连接器包括可与所述低压连接器和所述高压连接器相连的高压大电流连接器。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2024029282A1 (ja) * | 2022-08-04 | 2024-02-08 | ローム株式会社 | 半導体試験装置 |
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