CN114088986A - 一种用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，属于功率模块测试领域，功率模块上设置有多个针状端子，测试板包括：设置在双层线路板上的直流母线接口、连接模块、驱动模块、解耦电容、电感接入模块以及测试模块；连接模块包括与针状端子一一对应的多个连接孔；解耦电容为表贴式解耦电容，其与其连接的半桥型功率模块之间的距离小于预设阈值；电感接入模块包括对称设置在连接模块两侧并彼此连接的两个接入子模块；直流母线接口、驱动模块、两个接入子模块和测试模块分别与其对应的连接孔相连接。本发明中动态测试板面积小、成本低，能够为功率模块提供较小的换流回路以及提供均衡电流，提高测试效果，并且便于测试。

Description

一种用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板

技术领域

本发明属于功率模块测试领域，更具体地，涉及一种用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板。

背景技术

由于端子位置的灵活性以及其与印制电路板(Printed Circuit Board)的良好兼容性，采用针状端子的功率模块得到了很大发展。动态测试作为功率模块测试中的重要组成部分，一般采用双脉冲测试方法，来测试某一模块的开关性能参数。

传统的动态测试板包含大容量的电解电容、薄膜电容。动态测试板的面积较大，成本较高；此外，在改变功率模块结构或更换测试模块时，需要更换动态测试板，原动态测试板上的电解电容、薄膜电容均无法再次利用，造成了很大的浪费，增加了成本。当功率模块针状端子数目较多时，分布面积较大，或者当端子分布为多组时，需要采取一定的措施，使得动态测试时流入各端子的电流均衡。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，其目的在于减小测试板面积，降低成本，为功率模块提供较小的换流回路以及提供均衡电流，提高测试效果，并且便于测试。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，半桥型功率模块上设置有多个针状端子，动态测试板包括设置在双层线路板上的直流母线接口、连接模块、驱动模块、解耦电容、电感接入模块以及测试模块；所述连接模块包括多个连接孔，所述连接孔与所述多个针状端子一一对应；所述解耦电容为表贴式解耦电容，其两端分别连接主功率正端子和主功率负端子所对应的连接孔，且所述解耦电容与其连接的连接孔之间的距离小于预设阈值；所述电感接入模块包括对称设置在所述连接模块两侧并彼此连接的第一接入子模块和第二接入子模块，所述直流母线接口、驱动模块、第一接入子模块、第二接入子模块以及测试模块分别与其相应的针状端子所对应的连接孔电连接。

更进一步地，所述第一接入子模块包括第一正电极电感接口、第一负电极电感接口以及第一输出电极电感接口，所述第二接入子模块包括第二正电极电感接口、第二负电极电感接口以及第二输出电极电感接口，所述第一正电极电感接口与第二正电极电感接口对称设置在所述主功率正端子的两侧，所述第一负电极电感接口与第二负电极电感接口对称设置在所述主功率负端子的两侧，所述第一输出电极电感接口和第二输出电极电感接口对称设置在主功率输出端子的两侧。

更进一步地，所述直流母线接口位于所述双层线路板的入口处，其外接至设置有电解电容的直流母线，所述电解电容的容值大于预设值。

更进一步地，所述测试板还包括：分流器，设置在所述双层线路板的中间区域，所述分流器的一端连接至所述解耦电容，所述分流器的另一端连接至所述主功率正端子或主功率负端子所对应的连接孔。

更进一步地，所述分流器为同轴分流器。

更进一步地，所述驱动模块包括上管驱动接口和下管驱动接口，所述上管驱动接口设置在上管驱动端子所对应的连接孔的一侧，所述下管驱动接口设置在下管驱动端子所对应的连接孔的一侧。

更进一步地，所述解耦电容由多个表贴式解耦电容并联组成，所述多个表贴式解耦电容位于所述双层线路板的底部。

更进一步地，所述连接孔中设置有与所述针状端子相配合的弹簧座子。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)动态测试板采用多个并联的表贴式解耦电容，不添加大容值的母线电解电容、薄膜电容，而是将动态测试板连接至设置有大容值电解电容的直流母线，从而可以减小动态测试板的面积，降低成本，且使得不同功率模块对应的动态测试板可以共用同一直流母线，进一步降低成本；

(2)将电感接入模块中用于外接测试电感的每种接口都均分为两个，且对称分布在半桥型功率模块的两侧，保证在模块端子数目较多或者分为多组排布的时候，流入半桥型功率模块中的电流均衡；

(3)将解耦电容与其连接的半桥型功率模块针状端子之间的距离设置为较小的值，使得解耦电容为半桥型功率模块提供较小的换流回路，降低换流回路寄生参数，提高测试效果；

(4)将连接模块设置为多个具有弹簧座子的连接孔，便于将针状端子半桥型功率模块插入连接孔中以进行动态测试，提高测试方便性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板的顶部布局结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板的底部布局结构示意图；

图3为本发明实施例提供的半桥型功率模块的外型结构示意图；

图4为本发明实施例提供的双层线路板上层铜层分布示意图；

图5为本发明实施例提供的双层线路板下层铜层分布示意图；

图6为本发明实施例提供的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板的测试电路示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：

1为双层线路板，11为正电极铜层，12为负电极铜层，13为通孔阵列，14为上管驱动连接引线，15为下管驱动连接引线，16为功率模块侧负电极铜层，17为功率模块输出电极铜层，2为直流母线接口，21为直流母线接口正电极，22为直流母线接口负电极，3为连接模块，31为连接孔，4为驱动模块，41为上管驱动接口，42为下管驱动接口，5为解耦电容，6为电感接入模块，61为第一接入子模块，61a为第一正电极电感接口，61b为第一负电极电感接口，61c为第一输出电极电感接口，62为第二接入子模块，62a为第二正电极电感接口，62b为第二负电极电感接口，62c为第二输出电极电感接口，7为测试模块，71为主功率测试点，71a为主功率正电极测试点，71b为主功率负电极测试点，71c为主功率输出电极测试点，72为驱动电压测试点，72a为上管驱动电压测试点，72b为下管驱动电压测试点，8为分流器，9为半桥型功率模块，91为主功率正端子，92为主功率负端子，93为主功率输出端子，94为上管驱动端子，95为下管驱动端子，96为热敏电阻端子。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

图1为本发明实施例提供的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板的顶部布局结构示意图。参阅图1，结合图2-图6，对本实施例中的动态测试板进行详细说明。

半桥型功率模块为半桥型电力电子电路，由上下两个开关管组成，每个开关管各反向并联一个二极管，各开关管在驱动信号的控制下接通或关断，以完成电能转换。半桥型功率模块上设置有多个针状端子，参阅图3，半桥型功率模块9上设置的针状端子包括主功率正端子91、主功率负端子92、主功率输出端子93、上管驱动端子94、下管驱动端子95、热敏电阻端子96。每个针状端子与半桥型功率模块中相应的电路元件相连，如上管驱动端子94连接在功率模块上开关管的栅极和源极，如图6所示，以将外部的驱动电压输入至上开关管。

参阅图1，用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板包括设置在双层线路板1上的直流母线接口2、连接模块3、驱动模块4、解耦电容5、电感接入模块6、测试模块7以及分流器8。双层线路板1为具有两层铜层的印制电路板。

连接模块3包括多个设置在双层线路板1中的连接孔31，连接孔31与半桥型功率模块9的针状端子一一对应，便于通过针状端子与连接孔31之间的插接将待测试的半桥型功率模块9接入动态测试板。具体地，参阅图1，连接模块3包括多个分别与主功率正端子91、主功率负端子92、主功率输出端子93、上管驱动端子94、下管驱动端子95、热敏电阻端子96对应的连接孔31。本实施例中，可以将连接模块3设置在双层线路板1的中间区域，在连接模块3的周围设置驱动模块4、解耦电容5、电感接入模块6以及测试模块7。

本发明实施例中，每个连接孔31中设置有与针状端子相配合的弹簧座子。弹簧座子焊接在连接孔31中，半桥型功率模块的各个针状端子插接在其对应连接孔31的弹簧座子中，可以实现半桥型功率模块和动态测试板之间的弹性连接，并且便于插拔半桥型功率模块。进一步地，也可以将半桥型功率模块的各个针状端子焊接在其对应的连接孔31中，来实现半桥型功率模块和动态测试板之间的固定连接。

直流母线接口2位于双层线路板1的入口处，包括直流母线接口正电极21和直流母线接口负电极22，用于与直流母线相连，从而为动态测试板提供母线电压。直流母线接口2与其相应的针状端子所对应的连接孔31电连接。具体地，直流母线接口正电极21与主功率正端子91所对应连接孔31电连接，直流母线接口负电极22与主功率负端子92所对应连接孔31电连接。

本发明实施例中，直流母线接口2与设置有电解电容的直流母线相连，并且电解电容的容值大于预设值，以保证直流母线电压的稳定性。可以根据半桥型功率模块的具体应用场景设置上述预设值。

驱动模块4包括多个设置在双层线路板1上的驱动接口，该多个驱动接口与其相应的针状端子所对应的连接孔31电连接。本发明实施例中，驱动模块4包括上管驱动接口41和下管驱动接口42。上管驱动接口41与上管驱动端子94所对应连接孔31电连接，并且位于该上管驱动端子94所对应连接孔31一侧的旁边，便于与上管驱动端子94连接，来将外接的上管驱动电压输入至上开关管。下管驱动接口42与下管驱动端子95所对应连接孔31电连接，并且位于该下管驱动端子95所对应连接孔31一侧的旁边，便于与下管驱动端子95连接，来将外接的下管驱动电压输入至下开关管。

解耦电容5为表贴式解耦电容，其两端分别连接至直流母线接口2的直流母线接口正电极21和直流母线接口负电极22。解耦电容5的两端还分别与主功率正端子91和主功率负端子92所对应连接孔31电连接，并且，解耦电容5与主功率正端子91和主功率负端子92所对应连接孔31之间的距离小于预设阈值，以保证解耦电容5靠近动态测试板上的半桥型功率模块9，从而为半桥型功率模块提供较小的换流回路，降低换流回路寄生参数，提高测试效果。可以根据具体应用场景及动态测试板的尺寸参数设置上述预设阈值。

本发明实施例中，解耦电容5由多个表贴式解耦电容并联组成，该多个表贴式解耦电容位于双层线路板1的底部，设置在分流器8与连接模块3之间，并且靠近连接模块3，如图2所示。利用多个表贴式解耦电容并联形成解耦电容5，使得解耦电容5具有更大的容值，从而保证解耦效果和测试效果。表贴式解耦电容的个数例如为图2中的12个，也可以为1个，本实施例中不做具体限制。本实施例中，动态测试板上仅使用表贴式解耦电容，将大容值的母线电解电容采用外接的方式连接，减小了测试板的面积，降低了成本。

电感接入模块6包括对称设置在连接模块3两侧并彼此连接的第一接入子模块61和第二接入子模块62。第一接入子模块61和第二接入子模块62均包括多个设置在双层线路板1上的电感接口，各个电感接口分别与其相应的针状端子所对应的连接孔31连接，以将测试电感接入半桥型功率模块。具体地，第一接入子模块61包括第一正电极电感接口61a、第一负电极电感接口61b以及第一输出电极电感接口61c；第二接入子模块62包括第二正电极电感接口62a、第二负电极电感接口62b以及第二输出电极电感接口62c；第一正电极电感接口61a与第二正电极电感接口62a对称设置在主功率正端子91的两侧，并且均连接至主功率正端子91所对应的连接孔31；第一负电极电感接口61b与第二负电极电感接口62b对称设置在主功率负端子92的两侧，并且均连接至主功率负端子92所对应的连接孔31；第一输出电极电感接口61c和第二输出电极电感接口62c对称设置在主功率输出端子93的两侧，并且均连接至主功率输出端子93所对应的连接孔31，从而保证流入半桥型功率模块9中的电流均衡。

测试模块7包括多个测试点，该多个测试点与其相应的针状端子所对应的连接孔31电连接。具体地，测试模块7包括主功率测试点71和驱动电压测试点72。

主功率测试点71包括位于连接模块3同一侧的主功率正电极测试点71a、主功率负电极测试点71b以及主功率输出电极测试点71c。主功率正电极测试点71a与主功率正端子91所对应连接孔31电连接；主功率负电极测试点71b与主功率负端子92所对应连接孔31电连接；主功率输出电极测试点71c与主功率输出端子93所对应连接孔31电连接。通过主功率正电极测试点71a和主功率输出电极测试点71c测量上开关管的电压；通过主功率负电极测试点71b和主功率输出电极测试点71c测量下开关管的电压。

驱动电压测试点72包括上管驱动电压测试点72a和下管驱动电压测试点72b。上管驱动电压测试点72a与上管驱动端子94所对应连接孔31电连接，并且位于该连接孔31的一侧且靠近该连接孔31；下管驱动电压测试点72b与下管驱动端子95所对应连接孔31电连接，并且位于该连接孔31的一侧且靠近该连接孔31。通过上管驱动电压测试点72a测量上开关管的驱动电压；通过下管驱动电压测试点72b测量下开关管的驱动电压。

分流器8的一端连接至解耦电容5，分流器8的另一端连接至主功率正端子91或主功率负端子92所对应的连接孔31。具体地，分流器8的一端例如与连接在直流母线接口负电极22上解耦电容5的一端相连，分流器8的另一端与主功率负端子92所对应的连接孔31连接；或者，分流器8的一端例如与连接在直流母线接口正电极21上解耦电容5的一端相连，分流器8的另一端与主功率正端子91所对应的连接孔31连接。分流器8为同轴分流器，便于外接示波器测量半桥型功率模块的电流。

参阅图4和图5，图中黑色阴影部分表示双层线路板1上的铜层。直流母线接口正电极21通过正电极铜层11连接至第一正电极电感接口61a和第二正电极电感接口62a，并通过通孔阵列13连接至双层线路板1的底部与主功率正端子91相连。直流母线接口负电极22通过负电极铜层12与分流器8的底部电极相连；分流器8的顶部电极通过功率模块侧负电极铜层16连接至主功率负端子92。上管驱动连接引线14将上管驱动电压测试点72a、上管驱动接口41和功率模块上管驱动端子94连接在一起；下管驱动连接引线15将下管驱动电压测试点72b、下管驱动接口42和功率模块下管驱动端子95连接在一起。模块输出电极铜层17将主功率输出端子93与输出电极电感接口63连接在一起。解耦电容5跨接在正电极铜层11和负电极铜层12之间。

参阅图6，对本实施例中动态测试板的测试过程进行说明。将待测试的半桥型功率模块的针状端子插接在连接孔31中，以将半桥型功率模块安装在动态测试板上。当测试半桥型功率模块的下开关管参数时，在测试电感的一端引出两根导线，分别连接至第一正电极电感接口61a和第二正电极电感接口62a，在测试电感的另一端也引出两根导线，分别连接至第一输出电极电感接口61c和第二输出电极电感接口62c，在下管驱动接口42中接入下管驱动电压，以给下开关管提供两次开通信号，提供第一个开通信号时，下开关管导通，母线电压施加在测试电感上，测试电感电流上升，通过控制第一个开通信号的时间来控制第一个信号结束时下开关管上流过的电流，在第一个开通信号结束时，测试电感电流从下开关管转移到上开关管反并联二极管上，测量主功率负电极测试点71b和主功率输出电极测试点71c之间的电压，从分流器8测量得到电流，测量下管驱动电压测试点72b的电压，得到下开关管在某一电流下关断时的参数；之后，测试电感电流通过上开关管的反并联二极管续流，电流大小几乎不变，提供第二个开通信号时，下开关管导通，测试电感电流从上开关管反并联二极管转移到下开关管，下开关管电流从0上升至第一个开通信号结束时的电流值，测量主功率负电极测试点71b和主功率输出电极测试点71c之间的电压，从分流器8测量得到电流，测量下管驱动电压测试点72b的电压，得到下开关管在上述某一电流下开通时的参数。当测试半桥型功率模块的上开关管参数时，在测试电感的一端引出两根导线，分别连接至第一负电极电感接口61b和第二负电极电感接口62b，在测试电感的另一端也引出两根导线，分别连接至第一输出电极电感接口61c和第二输出电极电感接口62c，在上管驱动接口41中接入上管驱动电压，测量主功率正电极测试点71a和主功率输出电极测试点71c之间的电压，从分流器8测量得到电流，测量上管驱动电压测试点72a的电压，得到上开关管在某一电流下关断时的参数以及开通时的参数，其具体测试过程及原理与下开关管测试相似，此处不再赘述。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，半桥型功率模块(9)上设置有多个针状端子，其特征在于，所述动态测试板包括设置在双层线路板(1)上的直流母线接口(2)、连接模块(3)、驱动模块(4)、解耦电容(5)、电感接入模块(6)以及测试模块(7)；

所述连接模块(3)包括多个连接孔(31)，所述连接孔(31)与所述多个针状端子一一对应；

所述解耦电容(5)为表贴式解耦电容，其两端分别连接主功率正端子(91)和主功率负端子(92)所对应的连接孔(31)，且所述解耦电容(5)与其连接的连接孔(31)之间的距离小于预设阈值；

所述电感接入模块(6)包括对称设置在所述连接模块(3)两侧并彼此连接的第一接入子模块(61)和第二接入子模块(62)，所述直流母线接口(2)、驱动模块(4)、第一接入子模块(61)、第二接入子模块(62)以及测试模块(7)分别与其相应的针状端子所对应的连接孔(31)电连接。

2.如权利要求1所述的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，其特征在于，所述第一接入子模块(61)包括第一正电极电感接口(61a)、第一负电极电感接口(61b)以及第一输出电极电感接口(61c)，所述第二接入子模块(62)包括第二正电极电感接口(62a)、第二负电极电感接口(62b)以及第二输出电极电感接口(62c)，所述第一正电极电感接口(61a)与第二正电极电感接口(62a)对称设置在所述主功率正端子(91)的两侧，所述第一负电极电感接口(61b)与第二负电极电感接口(62b)对称设置在所述主功率负端子(92)的两侧，所述第一输出电极电感接口(61c)和第二输出电极电感接口(62c)对称设置在主功率输出端子(93)的两侧。

3.如权利要求1所述的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，其特征在于，所述直流母线接口(2)位于所述双层线路板(1)的入口处，其外接至设置有电解电容的直流母线，所述电解电容的容值大于预设值。

4.如权利要求1所述的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，其特征在于，所述测试板还包括：

分流器(8)，设置在所述双层线路板(1)的中间区域，所述分流器(8)的一端连接至所述解耦电容(5)，所述分流器(8)的另一端连接至所述主功率正端子(91)或主功率负端子(92)所对应的连接孔(31)。

5.如权利要求4所述的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，其特征在于，所述分流器(8)为同轴分流器。

6.如权利要求1所述的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，其特征在于，所述驱动模块(4)包括上管驱动接口(41)和下管驱动接口(42)，所述上管驱动接口(41)设置在上管驱动端子(94)所对应的连接孔(31)的一侧，所述下管驱动接口(42)设置在下管驱动端子(95)所对应的连接孔(31)的一侧。

7.如权利要求1所述的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，其特征在于，所述解耦电容(5)由多个表贴式解耦电容并联组成，所述多个表贴式解耦电容位于所述双层线路板(1)的底部。

8.如权利要求1-7任一项所述的用于针状端子半桥型功率模块的动态测试板，其特征在于，所述连接孔(31)中设置有与所述针状端子相配合的弹簧座子。

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