CN114935693A - 一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统 - Google Patents

一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114935693A
CN114935693A CN202210455475.4A CN202210455475A CN114935693A CN 114935693 A CN114935693 A CN 114935693A CN 202210455475 A CN202210455475 A CN 202210455475A CN 114935693 A CN114935693 A CN 114935693A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dynamic
resistance
power device
voltage
tested
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210455475.4A
Other languages
English (en)
Inventor
赵智星
刘扬
詹海峰
黎成章
谢峰
王自鑫
胡宪权
冷昭军
黄玲军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Yat Sen University
Hunan Giantsun Power Electronics Co Ltd
Original Assignee
Sun Yat Sen University
Hunan Giantsun Power Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sun Yat Sen University, Hunan Giantsun Power Electronics Co Ltd filed Critical Sun Yat Sen University
Priority to CN202210455475.4A priority Critical patent/CN114935693A/zh
Publication of CN114935693A publication Critical patent/CN114935693A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2642—Testing semiconductor operation lifetime or reliability, e.g. by accelerated life tests

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统，其中测试方法包括：将待测功率器件设置于不同的测试环境中；在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。通过隔离驱动降低信号干扰，采用高精度钳位电路测量出器件导通压降，再通过公式精确得出导通过程中器件动态电阻的变化情况。测试结果精度更高，抗干扰性更强，值得推广应用。另外，本发明增加了测试环境因素，在不同测试环境下，精确计算出待测功率器件的动态导通电阻。

Description

一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统
技术领域
本发明涉及功率器件测量技术领域，具体涉及一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统。
背景技术
功率器件是指输出功率比较大的电子元器件，现有技术只能静态测出功率器件的导通电阻值，测试得到的结果精确度较低，不能实时反馈功率器件开关过程中导通电阻的变化情况。并且，现有测试不对测试环境进行规定，可能造成特殊环境下，功率器件的导通电阻发生变化，影响接入的其他设备的参数设定。
发明内容
本发明提供一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明提供一种功率器件动态导通电阻的测试方法，该测试方法包括：
S100，将待测功率器件设置于不同的测试环境中；
S200，在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；
S300，基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；
S400，基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。
优选的，所述S200包括：
S201，在待测功率器件的栅极接入经过隔离驱动器驱动的脉宽调制信号，以驱动所述待测功率器件；
S202，在待测功率器件的漏极与源极之间接入钳位电路，所述钳位电路包括：与漏极连接有二极管D4，与源极连接有二极管D7，以及稳压滤波电路，稳压滤波电路用以缩短所述钳位电路中二极管D7的反向恢复时间；
S203，当所述待测功率器件导通时，测量导通过程中二极管D4之间正极电压，基于正极电压和二极管D4的导通压降，确定待测功率器件的动态导通电压；
S204，在所述待测功率器件的漏极与高压输入端之间连接电感电路，在所述待测功率器件导通的状态下，基于电感电路接入电路中电流增大，检测通过待测功率器件的动态导通电流；
S205，基于所述动态导通电压与所述动态导通电流之比，确定所述待测功率器件的动态导通电阻。
优选的，所述S202包括：
S2021，在所述二极管D7的两端并联第一电阻，用于放电；
S2022，将串联的第一稳压二极管和第二稳压二极管与二极管D7并联；
S2023，将串联的第二电阻和第一电容与二极管D7并联；
S2024，将所述第一电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二电阻以及第一电容构成稳压滤波电路。
优选的，所述S400之后包括：
S500，针对每一个测试环境，确定测试环境的参数；在相同参数的测试环境下，执行多次探测动态导通电压和动态导通电流，以确定动态导通电阻的步骤，基于多次探测，确定相同参数的测试环境下的动态导通电阻的误差范围；
S600，将测试环境的参数与对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围记录在数据库中，所述数据库以测试环境的参数不同进行记录存储；
S700，基于所述数据库构建动态导通电阻预测模型；检测功率器件所处的实际环境的实际参数，基于所述实际参数从所述动态导通电阻预测模型中检索查询出对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围，基于所述动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围对接入设备的功率器件的实际导通电阻进行预测，基于预测的值调整与功率器件相匹配的设备的参数。
优选的，所述S500中确定动态导通电阻的误差范围包括：
S501，在相同参数的测试环境下，经过多次探测，获得多组动态导通电阻；每个动态导通电阻的值对应输入该待测功率器件的一个频率；
S502，将多组动态导通电阻进行均值计算，将多组动态导通电阻的均值作为该测试环境下的最终动态导通电阻；
S503，计算多组动态导通电阻与最终动态导通电阻的差值，将最大差值和最小差值形成动态导通电阻的误差范围。
本发明提供一种功率器件动态导通电阻的测试系统，该测试系统包括：
测试环境设置模块，用于设定不同的测试环境；
动态导通电阻测试模块，用于将在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；
动态导通电压和动态导通电流测试模块，用于基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；
动态导通电阻计算模块，用于基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。
优选的，所述动态导通电阻测试模块包括：
钳位电路，用以测量出所述待测功率器件导通状态下的动态导通电压，所述钳位电路包括稳压滤波电路，所述稳压滤波电路用以缩短所述钳位电路中二极管D7的反向恢复时间；所述钳位电路接入所述待测功率器件的漏极与源极之间，与漏极连接有二极管D4，与源极连接有二极管D7；当所述待测功率器件导通时，测量导通过程中二极管D4之间正极电压，基于正极电压和二极管D4的导通压降，确定待测功率器件的动态导通电压；
高压输入电路，是所述待测功率器件Vds电压输入，并设置待测功率器件所需的电压范围；调节不同电压下所述待测功率器件的动态导通电阻；所述动态导通电阻是指在不同频率下所述待测功率器件的导通电阻的变化；
电感电路，在所述高压输入电路输出端连接限流电阻，在限流电阻与所述待测功率器件的漏极之间接入电感电路，所述电感电路包括并联关系的二极管和电感；在所述待测功率器件导通过程中，Ids电流经电感电路的感量上升；
控制信号输入和驱动电路，脉宽调制的双脉冲信号在经过滤波后，采用隔离驱动器，驱动所述待测功率器件的栅极；所述隔离驱动器采用设定的专用隔离驱动器；且采用隔离电源为隔离驱动器芯片供电，所述隔离电源的输出电压为低压直流电；
示波器电流探棒测试得到经过所述待测功率器件的动态导通电流，基于所述动态导通电压和动态导通电流确定动态导通电阻。
优选的，所述钳位电路包括：
LDO输入低压直流电，当待测功率器件关断时，VD_off＝VD为高压，二极管D4反向截止；当待测功率器件导通时，VD为低压，二极管D4导通，Vs＝Vds(on)+VD4，导通过程中可通过测量得出Vs电压，VD4是二极管的导通压降，它是固定值；基于测量得出Vs以及VD4确定出动态导通电压Vds(on)；
示波器电流探棒测试得到经过所述待测功率器件的动态导通电流，动态导通电流Ids就是经过检测电阻R10的电流；并设置待测功率器件所需的Ids电流范围；
通过第一电阻R12放电，再通过稳压二极管：第一稳压二极管D5和第二稳压二极管D8，以及第二电阻R11，第一电容C13稳压滤波电路，减少D7反向恢复时间；
基于所述动态导通电压和动态导通电流的比值，计算出动态导通电阻。
优选的，还包括：
动态导通电阻的误差范围确定模块，针对每一个测试环境，确定测试环境的参数；在相同参数的测试环境下，执行多次探测动态导通电压和动态导通电流，以确定动态导通电阻的步骤，基于多次探测，确定相同参数的测试环境下的动态导通电阻的误差范围；
数据库存储模块，用于将测试环境的参数与对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围记录在数据库中，所述数据库以测试环境的参数不同进行记录存储；
预测模块，用于基于所述数据库构建动态导通电阻预测模型；检测功率器件所处的实际环境的实际参数，基于所述实际参数从所述动态导通电阻预测模型中检索查询出对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围，基于所述动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围对接入设备的功率器件的实际导通电阻进行预测，基于预测的值调整与功率器件相匹配的设备的参数。
优选的，所述动态导通电阻的误差范围确定模块包括：
多组动态导通电阻获得子模块，用于在相同参数的测试环境下，经过多次探测，获得多组动态导通电阻；
最终动态导通电阻计算子模块，用于将多组动态导通电阻进行均值计算，将多组动态导通电阻的均值作为该测试环境下的最终动态导通电阻；
误差范围计算子模块，用于计算多组动态导通电阻与最终动态导通电阻的差值，将最大差值和最小差值形成动态导通电阻的误差范围。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统，其中测试方法包括：将待测功率器件设置于不同的测试环境中；在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。通过隔离驱动降低信号干扰，采用高精度钳位电路测量出器件导通压降，再通过公式精确得出导通过程中器件动态电阻的变化情况。测试结果精度更高，抗干扰性更强，值得推广应用。另外，本实施例增加了测试环境因素，在不同测试环境下，精确计算出待测功率器件的动态导通电阻。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种功率器件动态导通电阻的测试方法的流程图；
图2为本发明实施例中功率器件动态导通电阻的测试电路图；
图3为本发明实施例中隔离驱动器的供电电路示意图；
图4为本发明实施例中钳位电路示意图；
图5为本发明实施例中一种功率器件动态导通电阻的测试系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种功率器件动态导通电阻的测试方法，请参照图1，该测试方法包括以下几个步骤：
S100，将待测功率器件设置于不同的测试环境中；
S200，在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；
S300，基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；
S400，基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是将待测功率器件设置于不同的测试环境中；在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。
所述测试环境所涉及的参数包括：温度和湿度。在特定情况下，可能发生功率器件设置在户外低温温度下，在该温度下时，同样需要对功率器件的电阻变化进行预测。
因此，本实施例可以测试出功率器件在不同的开关频率中的动态导通电阻值的变化情况，测试得到的阻值精度更高，抗干扰性得到了进一步提升。
具体的，本实施例主要涉及到五个模块，模块①是待测功率器件Vds电压输入，可调节不同电压下器件的导通电阻。模块②是电感，连接Vds电压输入，通过感量大小调节控制器件Ids电流的大小，模块③是待测功率器件；模块④是PWM信号输入，通过输入不同频率下Gate Driver(栅极驱动)信号，测试出不同频率下器件导通电阻。模块⑤是待测功率器件导通时电压钳位电路。
本实施例的测试原理如下：由模块①输入不同Vds电压条件，模块④Gate Driver(栅极驱动)输入双脉冲信号。待测功率器件导通过程中，Ids电流经②感量上升。通过⑤钳位电路精确测量出Vds电压压差，通过公式Ron＝Vds/Ids得到待测功率器件导通时的动态电阻Ron变化。
请参照图2至图4所示，模块①电路如图2所示，可设置待测功率器件所需要输入的高压直流的范围，再经过保险丝F1，EC1，C1，C2，C3，C4，C5进行滤波，滤波大小视器件大小而定。
模块④为PWM控制信号输入，电路如图2所示，输入信号通过转接口PWM_IN1输入，经过R2，C8滤波后，采用U1隔离驱动器，该隔离驱动器为专用隔离驱动器，以驱动待测功率器件。
图3为IC供电电路，采用U3隔离电源，为U1隔离驱动器供电，具体的，输出低压直流电为U1进行供电。
模块⑤钳位电路如图4所示，钳位电路原理如下：
1，LDO输入直流低压，当待测功率器件关断时，VD_off＝VDD为高压，D4反向截止；当待测功率器件导通时，VDD为低压，D4导通，Vs＝Vds(on)+VD4，导通过程中可通过测量得出Vs电压，VD4是二极管的导通压降，它是固定值。
2，Ids就是经过检测电阻R10的电流(可设置待测功率器件所需要的电流范围)，它可以用示波器电流探棒测试得到；
3，用公式：
Figure BDA0003618577470000071
其中Rds(on)为导通电阻值，Vds(on)为导通电压，Vs是通过导通过程中可以测量的值，VD4是二极管的导通压降，Ids就是经过检测电阻R10的电流，用示波器电流探棒测试得到。因此，采用上述公式可以得出器件动态导通电阻值。
4，通过电阻R12放电，再通过稳压二极管D5和D8，R11，C13稳压滤波电路，进一步减少D7反向恢复时间，最大限度的减少电容干扰，可以缩短测量有效数据的延迟时间。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过隔离驱动降低信号干扰，采用高精度钳位电路测量出器件导通压降，再通过公式精确得出导通过程中器件动态电阻的变化情况。测试结果精度更高，抗干扰性更强，值得推广应用。另外，本实施例增加了测试环境因素，在不同测试环境下，精确计算出待测功率器件的动态导通电阻。
在另一实施例中，所述S200包括：
S201，在待测功率器件的栅极接入经过隔离驱动器驱动的脉宽调制信号，以驱动所述待测功率器件；
S202，在待测功率器件的漏极与源极之间接入钳位电路，所述钳位电路包括：与漏极连接有二极管D4，与源极连接有二极管D7，以及稳压滤波电路，稳压滤波电路用以缩短所述钳位电路中二极管D7的反向恢复时间；
S203，当所述待测功率器件导通时，测量导通过程中二极管D4之间正极电压，基于正极电压和二极管D4的导通压降，确定待测功率器件的动态导通电压；
S204，在所述待测功率器件的漏极与高压输入端之间连接电感电路，在所述待测功率器件导通的状态下，基于电感电路接入电路中电流增大，检测通过待测功率器件的动态导通电流；
S205，基于所述动态导通电压与所述动态导通电流之比，确定所述待测功率器件的动态导通电阻。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是在待测功率器件的栅极接入经过隔离驱动器驱动的脉宽调制信号，以驱动所述待测功率器件；在待测功率器件的漏极与源极之间接入钳位电路，所述钳位电路包括：与漏极连接有二极管D4，与源极连接有二极管D7，以及稳压滤波电路，稳压滤波电路用以缩短所述钳位电路中二极管D7的反向恢复时间；当所述待测功率器件导通时，测量导通过程中二极管D4之间正极电压，基于正极电压和二极管D4的导通压降，确定待测功率器件的动态导通电压；在所述待测功率器件的漏极与高压输入端之间连接电感电路，在所述待测功率器件导通的状态下，基于电感电路接入电路中电流增大，检测通过待测功率器件的动态导通电流；基于所述动态导通电压与所述动态导通电流之比，确定所述待测功率器件的动态导通电阻。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过隔离驱动降低信号干扰，采用高精度钳位电路测量出器件导通压降，再通过公式精确得出导通过程中器件动态电阻的变化情况。测试结果精度更高，抗干扰性更强，值得推广应用。另外，本实施例增加了测试环境因素，在不同测试环境下，精确计算出待测功率器件的动态导通电阻。
在另一实施例中，所述S202包括：
S2021，在所述二极管D7的两端并联第一电阻，用于放电；
S2022，将串联的第一稳压二极管和第二稳压二极管与二极管D7并联；
S2023，将串联的第二电阻和第一电容与二极管D7并联；
S2024，将所述第一电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二电阻以及第一电容构成稳压滤波电路。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是在所述二极管D7的两端并联第一电阻，用于放电；将串联的第一稳压二极管和第二稳压二极管与二极管D7并联；将串联的第二电阻和第一电容与二极管D7并联；将所述第一电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二电阻以及第一电容构成稳压滤波电路。
具体的，可参照图4，在所述二极管D7的两端并联电阻R12放电；将串联的稳压二极管D5和稳压二极管D8与二极管D7并联；将串联的电阻R11和电容C13与二极管D7并联；将所述电阻R12、稳压二极管D5、稳压二极管D8、电阻R11以及电容C13构成稳压滤波电路。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过电阻R12放电，再通过D5，D8(稳压二极管)，R11，C13稳压滤波电路，进一步减少D7反向恢复时间，最大限度的减少电容干扰，可以缩短测量有效数据的延迟时间。提升本实施例的抗干扰性，提升测量计算的精确性。
在另一实施例中，所述S400之后包括：
S500，针对每一个测试环境，确定测试环境的参数；在相同参数的测试环境下，执行多次探测动态导通电压和动态导通电流，以确定动态导通电阻的步骤，基于多次探测，确定相同参数的测试环境下的动态导通电阻的误差范围；
S600，将测试环境的参数与对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围记录在数据库中，所述数据库以测试环境的参数不同进行记录存储；
S700，基于所述数据库构建动态导通电阻预测模型；检测功率器件所处的实际环境的实际参数，基于所述实际参数从所述动态导通电阻预测模型中检索查询出对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围，基于所述动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围对接入设备的功率器件的实际导通电阻进行预测，基于预测的值调整与功率器件相匹配的设备的参数。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是针对每一个测试环境，确定测试环境的参数；在相同参数的测试环境下，执行多次探测动态导通电压和动态导通电流，以确定动态导通电阻的步骤，基于多次探测，确定相同参数的测试环境下的动态导通电阻的误差范围；将测试环境的参数与对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围记录在数据库中，所述数据库以测试环境的参数不同进行记录存储；基于所述数据库构建动态导通电阻预测模型；检测功率器件所处的实际环境的实际参数，基于所述实际参数从所述动态导通电阻预测模型中检索查询出对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围，基于所述动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围对接入设备的功率器件的实际导通电阻进行预测，基于预测的值调整与功率器件相匹配的设备的参数。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过构建包括动态导通电阻的误差范围的动态导通电阻预测模型，实现在实际环境实际测量中，对功率器件的动态导通电阻进行预测，以方便该功率器件在特定环境下接入某些设备时，利用对该功率器件的预测提前对接入的设备的参数进行匹配性设定。
在另一实施例中，所述S500中确定动态导通电阻的误差范围包括：
S501，在相同参数的测试环境下，经过多次探测，获得多组动态导通电阻；每个动态导通电阻的值对应输入该待测功率器件的一个频率；
S502，将多组动态导通电阻进行均值计算，将多组动态导通电阻的均值作为该测试环境下的最终动态导通电阻；
S503，计算多组动态导通电阻与最终动态导通电阻的差值，将最大差值和最小差值形成动态导通电阻的误差范围；
所述S600包括：通过调整输入频率，形成的动态导通电阻变化值，基于变化值形成变化曲线，将变化曲线与相应的测试环境的参数对应存储于数据库中。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是确定动态导通电阻的误差范围包括：在相同参数的测试环境下，经过多次探测，获得多组动态导通电阻；每个动态导通电阻的值对应输入该待测功率器件的一个频率；将多组动态导通电阻进行均值计算，将多组动态导通电阻的均值作为该测试环境下的最终动态导通电阻；计算多组动态导通电阻与最终动态导通电阻的差值，将最大差值和最小差值形成动态导通电阻的误差范围；另外，通过调整输入频率，形成的动态导通电阻变化值，基于变化值形成变化曲线，将变化曲线与相应的测试环境的参数对应存储于数据库中。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案在已有的测量数据的基础上，通过均值计算直接确定最终动态导通电阻，并同时根据多组的测试数据计算得出的值直接与最终动态导通电阻作差计算，差值结果形成误差范围，因此，本实施例在部增加测试次数的基础上，通过对测试的数据进行计算，获得误差范围，基于误差范围确定波动范围。
在另一实施例中，还提供一种功率器件动态导通电阻的测试系统，请参照图5，该测试系统包括：
测试环境设置模块，用于设定不同的测试环境；
动态导通电阻测试模块，用于将在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；
动态导通电压和动态导通电流测试模块，用于基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；
动态导通电阻计算模块，用于基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是测试环境设置模块，用于设定不同的测试环境；动态导通电阻测试模块，用于将在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；动态导通电压和动态导通电流测试模块，用于基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；动态导通电阻计算模块，用于基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。
具体的，本实施例主要涉及到五个模块，模块①是待测功率器件Vds电压输入，可调节不同电压下器件的导通电阻。模块②是电感，连接Vds电压输入，通过感量大小调节控制器件Ids电流的大小，模块③是待测功率器件；模块④是PWM信号输入，通过输入不同频率下Gate Driver(栅极驱动)信号，测试出不同频率下器件导通电阻。模块⑤是待测功率器件导通时电压钳位电路。
本实施例的测试原理如下：由模块①输入不同Vds电压条件，模块④Gate Driver(栅极驱动)输入双脉冲信号。待测功率器件导通过程中，Ids电流经②感量上升。通过⑤钳位电路精确测量出Vds电压压差，通过公式Ron＝Vds/Ids得到待测功率器件导通时的动态电阻Ron变化。
请参照图2至图4所示，模块①电路如图2所示，可设置待测功率器件所需要输入的高压直流的范围，再经过保险丝F1，EC1，C1，C2，C3，C4，C5进行滤波，滤波大小视器件大小而定。
模块④为PWM控制信号输入，电路如图2所示，输入信号通过转接口PWM_IN1输入，经过R2，C8滤波后，采用U1隔离驱动器，该隔离驱动器为专用隔离驱动器，以驱动待测功率器件。
图3为IC供电电路，采用U3隔离电源，为U1隔离驱动器供电，具体的，输出低压直流电为U1进行供电。
模块⑤钳位电路如图4所示，钳位电路原理如下：
1，LDO输入直流低压，当待测功率器件关断时，VD_off＝VDD为高压，D4反向截止；当待测功率器件导通时，VDD为低压，D4导通，Vs＝Vds(on)+VD4，导通过程中可通过测量得出Vs电压，VD4是二极管的导通压降，它是固定值。
2，Ids就是经过检测电阻R10的电流(可设置待测功率器件所需要的电流范围)，它可以用示波器电流探棒测试得到；
3，用公式：
Figure BDA0003618577470000121
其中Rds(on)为导通电阻值，Vds(on)为导通电压，Vs是通过导通过程中可以测量的值，VD4是二极管的导通压降，Ids就是经过检测电阻R10的电流，用示波器电流探棒测试得到。因此，采用上述公式可以得出器件动态导通电阻值。
4，通过电阻R12放电，再通过稳压二极管D5和D8，R11，C13稳压滤波电路，进一步减少D7反向恢复时间，最大限度的减少电容干扰，可以缩短测量有效数据的延迟时间。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过隔离驱动降低信号干扰，采用高精度钳位电路测量出器件导通压降，再通过公式精确得出导通过程中器件动态电阻的变化情况。测试结果精度更高，抗干扰性更强，值得推广应用。另外，本实施例增加了测试环境因素，在不同测试环境下，精确计算出待测功率器件的动态导通电阻。
在另一实施例中，所述动态导通电阻测试模块包括：
钳位电路，用以测量出所述待测功率器件导通状态下的动态导通电压，所述钳位电路包括稳压滤波电路，所述稳压滤波电路用以缩短所述钳位电路中二极管D7的反向恢复时间；所述钳位电路接入所述待测功率器件的漏极与源极之间，与漏极连接有二极管D4，与源极连接有二极管D7；当所述待测功率器件导通时，测量导通过程中二极管D4之间正极电压，基于正极电压和二极管D4的导通压降，确定待测功率器件的动态导通电压；
高压输入电路，是所述待测功率器件Vds电压输入，设置待测功率器件所需的电压范围；调节不同电压下所述待测功率器件的动态导通电阻；所述动态导通电阻是指在不同频率下所述待测功率器件的导通电阻的变化；
电感电路，在所述高压输入电路输出端连接限流电阻，在限流电阻与所述待测功率器件的漏极之间接入电感电路，所述电感电路包括并联关系的二极管和电感；在所述待测功率器件导通过程中，Ids电流经电感电路的感量上升；
控制信号输入和驱动电路，脉宽调制的双脉冲信号在经过滤波后，采用隔离驱动器，驱动所述待测功率器件的栅极；所述隔离驱动器采用专用隔离驱动器；且采用隔离电源为隔离驱动器芯片供电，所述隔离电源的输出低压直流电；
示波器电流探棒测试得到经过所述待测功率器件的动态导通电流，基于所述动态导通电压和动态导通电流确定动态导通电阻。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过隔离驱动降低信号干扰，采用高精度钳位电路测量出器件导通压降，再通过公式精确得出导通过程中器件动态电阻的变化情况。测试结果精度更高，抗干扰性更强，值得推广应用。另外，本实施例增加了测试环境因素，在不同测试环境下，精确计算出待测功率器件的动态导通电阻。
在另一实施例中，所述钳位电路包括：
LDO输入低压直流电，当待测功率器件关断时，VD_off＝VDD为高压，二极管D4反向截止；当待测功率器件导通时，VDD为低压，二极管D4导通，Vs＝Vds(on)+VD4，导通过程中可通过测量得出Vs电压，VD4是二极管的导通压降，它是固定值；基于测量得出Vs以及VD4确定出动态导通电压Vds(on)；
示波器电流探棒测试得到经过所述待测功率器件的动态导通电流，动态导通电流Ids就是经过检测电阻R10的电流；设置待测功率器件所需电流范围；
通过电阻R12放电，再通过稳压二极管D5和D8，以及R11，C13稳压滤波电路，减少D7反向恢复时间；
基于所述动态导通电压和动态导通电流的比值，计算出动态导通电阻。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案可参照图4，在所述二极管D7的两端并联电阻R12放电；将串联的稳压二极管D5和稳压二极管D8与二极管D7并联；将串联的电阻R11和电容C13与二极管D7并联；将所述电阻R12、稳压二极管D5、稳压二极管D8、电阻R11以及电容C13构成稳压滤波电路。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过电阻R12放电，再通过D5，D8(稳压二极管)，R11，C13稳压滤波电路，进一步减少D7反向恢复时间，最大限度的减少电容干扰，可以缩短测量有效数据的延迟时间。提升本实施例的抗干扰性，提升测量计算的精确性。
在另一实施例中，还包括：
动态导通电阻的误差范围确定模块，针对每一个测试环境，确定测试环境的参数；在相同参数的测试环境下，执行多次探测动态导通电压和动态导通电流，以确定动态导通电阻的步骤，基于多次探测，确定相同参数的测试环境下的动态导通电阻的误差范围；
数据库存储模块，用于将测试环境的参数与对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围记录在数据库中，所述数据库以测试环境的参数不同进行记录存储；
预测模块，用于基于所述数据库构建动态导通电阻预测模型；检测功率器件所处的实际环境的实际参数，基于所述实际参数从所述动态导通电阻预测模型中检索查询出对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围，基于所述动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围对接入设备的功率器件的实际导通电阻进行预测，基于预测的值调整与功率器件相匹配的设备的参数。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案通过构建包括动态导通电阻的误差范围的动态导通电阻预测模型，实现在实际环境实际测量中，对功率器件的动态导通电阻进行预测，以方便该功率器件在特定环境下接入某些设备时，利用对该功率器件的预测提前对接入的设备的参数进行匹配性设定。
需要说明的是，可以对所有的预测值与实际测量值行拟合运算，通过拟合运算，减少预测值与实际测量值之间的误差。
具体实施方式如下：
通过下述公式设置强学习器：
Figure BDA0003618577470000151
其中，AM(t)为强学习器最终预测值，A0(t)为第一个弱学习器的预测值，Ai-1(t)为第i-1个学习器的预测值，arg为变元，取
Figure BDA0003618577470000152
最小值的变量，Bj为第j个叶子节点的最佳拟合值，j＝1,2,3…N，N为叶子节点的总数，i＝1,2,3…M，M为分类回归树的数量，I为每个叶子节点加权系数。
基于所述强学习器学习训练以降低拟合误差和偏差，保证预测值与实际测量值之间误差减小，保证预测值的准确性。
在另一实施例中，所述动态导通电阻的误差范围确定模块包括：
多组动态导通电阻获得子模块，用于在相同参数的测试环境下，经过多次探测，获得多组动态导通电阻；
最终动态导通电阻计算子模块，用于将多组动态导通电阻进行均值计算，将多组动态导通电阻的均值作为该测试环境下的最终动态导通电阻；
误差范围计算子模块，用于计算多组动态导通电阻与最终动态导通电阻的差值，将最大差值和最小差值形成动态导通电阻的误差范围。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案在已有的测量数据的基础上，通过均值计算直接确定最终动态导通电阻，并同时根据多组的测试数据计算得出的值直接与最终动态导通电阻作差计算，差值结果形成误差范围，因此，本实施例在不增加测试次数的基础上，通过对测试的数据进行计算，获得误差范围，基于误差范围确定波动范围。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种功率器件动态导通电阻的测试方法，其特征在于，包括：
S100，将待测功率器件设置于不同的测试环境中；
S200，在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；
S300，基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；
S400，基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。
2.根据权利要求1所述的功率器件动态导通电阻的测试方法，其特征在于，所述S200包括：
S201，在待测功率器件的栅极接入经过隔离驱动器驱动的脉宽调制信号，以驱动所述待测功率器件；
S202，在待测功率器件的漏极与源极之间接入钳位电路，所述钳位电路包括：与漏极连接有二极管D4，与源极连接有二极管D7，以及稳压滤波电路，稳压滤波电路用以缩短所述钳位电路中二极管D7的反向恢复时间；
S203，当所述待测功率器件导通时，测量导通过程中二极管D4之间正极电压，基于正极电压和二极管D4的导通压降，确定待测功率器件的动态导通电压；
S204，在所述待测功率器件的漏极与高压输入端之间连接电感电路，在所述待测功率器件导通的状态下，基于电感电路接入电路中电流增大，检测通过待测功率器件的动态导通电流；
S205，基于所述动态导通电压与所述动态导通电流之比，确定所述待测功率器件的动态导通电阻。
3.根据权利要求2所述的功率器件动态导通电阻的测试方法，其特征在于，所述S202包括：
S2021，在所述二极管D7的两端并联第一电阻，用于放电；
S2022，将串联的第一稳压二极管和第二稳压二极管与二极管D7并联；
S2023，将串联的第二电阻和第一电容与二极管D7并联；
S2024，将所述第一电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二电阻以及第一电容构成稳压滤波电路。
4.根据权利要求1所述的功率器件动态导通电阻的测试方法，其特征在于，所述S400之后包括：
S500，针对每一个测试环境，确定测试环境的参数；在相同参数的测试环境下，执行多次探测动态导通电压和动态导通电流，以确定动态导通电阻的步骤，基于多次探测，确定相同参数的测试环境下的动态导通电阻的误差范围；
S600，将测试环境的参数与对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围记录在数据库中，所述数据库以测试环境的参数不同进行记录存储；
S700，基于所述数据库构建动态导通电阻预测模型；检测功率器件所处的实际环境的实际参数，基于所述实际参数从所述动态导通电阻预测模型中检索查询出对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围，基于所述动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围对接入设备的功率器件的实际导通电阻进行预测，基于预测的值调整与功率器件相匹配的设备的参数。
5.根据权利要求4所述的功率器件动态导通电阻的测试方法，其特征在于，所述S500中确定动态导通电阻的误差范围包括：
S501，在相同参数的测试环境下，经过多次探测，获得多组动态导通电阻；每个动态导通电阻的值对应输入该待测功率器件的一个频率；
S502，将多组动态导通电阻进行均值计算，将多组动态导通电阻的均值作为该测试环境下的最终动态导通电阻；
S503，计算多组动态导通电阻与最终动态导通电阻的差值，将最大差值和最小差值形成动态导通电阻的误差范围；
所述S600包括：通过调整输入频率，形成的动态导通电阻变化值，基于变化值形成变化曲线，将变化曲线与相应的测试环境的参数对应存储于数据库中。
6.一种功率器件动态导通电阻的测试系统，其特征在于，包括：
测试环境设置模块，用于设定不同的测试环境；
动态导通电阻测试模块，用于将在不同的测试环境下，将所述待测功率器件接入动态导通电阻测试电路；
动态导通电压和动态导通电流测试模块，用于基于所述动态导通电阻测试电路确定待测功率器件在导通状态下的动态导通电压和动态导通电流；
动态导通电阻计算模块，用于基于每次测量的动态导通电压和动态导通电流，计算确定不同的测试环境下的动态导通电阻。
7.根据权利要求6所述的功率器件动态导通电阻的测试系统，其特征在于，所述动态导通电阻测试模块包括：
钳位电路，用以测量出所述待测功率器件导通状态下的动态导通电压，所述钳位电路包括稳压滤波电路，所述稳压滤波电路用以缩短所述钳位电路中二极管D7的反向恢复时间；所述钳位电路接入所述待测功率器件的漏极与源极之间，与漏极连接有二极管D4，与源极连接有二极管D7；当所述待测功率器件导通时，测量导通过程中二极管D4之间正极电压，基于正极电压和二极管D4的导通压降，确定待测功率器件的动态导通电压；
高压输入电路，是所述待测功率器件Vds电压输入，并设置待测功率器件所需的电压范围；调节不同电压下所述待测功率器件的动态导通电阻；所述动态导通电阻是指在不同频率下所述待测功率器件的导通电阻的变化；
电感电路，在所述高压输入电路输出端连接限流电阻，在限流电阻与所述待测功率器件的漏极之间接入电感电路，所述电感电路包括并联关系的二极管和电感；在所述待测功率器件导通过程中，Ids电流经电感电路的感量上升；
控制信号输入和驱动电路，脉宽调制的双脉冲信号在经过滤波后，采用隔离驱动器，驱动所述待测功率器件的栅极；所述隔离驱动器采用设定的专用隔离驱动器；且采用隔离电源为隔离驱动器芯片供电，所述隔离电源的输出电压为低压直流电；
示波器电流探棒测试得到经过所述待测功率器件的动态导通电流，基于所述动态导通电压和动态导通电流确定动态导通电阻。
8.根据权利要求7所述的功率器件动态导通电阻的测试系统，其特征在于，所述钳位电路包括：
LDO输入低压直流电，当待测功率器件关断时，VD_off＝VDD为高压，二极管D4反向截止；当待测功率器件导通时，VDD为低压，二极管D4导通，Vs＝Vds(on)+VD4，导通过程中可通过测量得出Vs电压，VD4是二极管的导通压降，它是固定值；基于测量得出Vs以及VD4确定出动态导通电压Vds(on)；
示波器电流探棒测试得到经过所述待测功率器件的动态导通电流，动态导通电流Ids就是经过检测电阻R10的电流；并设置待测功率器件所需的Ids电流范围；
通过第一电阻R12放电，再通过稳压二极管：第一稳压二极管D5和第二稳压二极管D8，以及第二电阻R11，第一电容C13稳压滤波电路，减少D7反向恢复时间；
基于所述动态导通电压和动态导通电流的比值，计算出动态导通电阻。
9.根据权利要求6所述的功率器件动态导通电阻的测试系统，其特征在于，还包括：
动态导通电阻的误差范围确定模块，针对每一个测试环境，确定测试环境的参数；在相同参数的测试环境下，执行多次探测动态导通电压和动态导通电流，以确定动态导通电阻的步骤，基于多次探测，确定相同参数的测试环境下的动态导通电阻的误差范围；
数据库存储模块，用于将测试环境的参数与对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围记录在数据库中，所述数据库以测试环境的参数不同进行记录存储；
预测模块，用于基于所述数据库构建动态导通电阻预测模型；检测功率器件所处的实际环境的实际参数，基于所述实际参数从所述动态导通电阻预测模型中检索查询出对应的动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围，基于所述动态导通电阻以及动态导通电阻的误差范围对接入设备的功率器件的实际导通电阻进行预测，基于预测的值调整与功率器件相匹配的设备的参数。
10.根据权利要求9所述的功率器件动态导通电阻的测试系统，其特征在于，所述动态导通电阻的误差范围确定模块包括：
多组动态导通电阻获得子模块，用于在相同参数的测试环境下，经过多次探测，获得多组动态导通电阻；
最终动态导通电阻计算子模块，用于将多组动态导通电阻进行均值计算，将多组动态导通电阻的均值作为该测试环境下的最终动态导通电阻；
误差范围计算子模块，用于计算多组动态导通电阻与最终动态导通电阻的差值，将最大差值和最小差值形成动态导通电阻的误差范围。
CN202210455475.4A 2022-04-24 2022-04-24 一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统 Pending CN114935693A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210455475.4A CN114935693A (zh) 2022-04-24 2022-04-24 一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210455475.4A CN114935693A (zh) 2022-04-24 2022-04-24 一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114935693A true CN114935693A (zh) 2022-08-23

Family

ID=82863323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210455475.4A Pending CN114935693A (zh) 2022-04-24 2022-04-24 一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114935693A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116047171A (zh) * 2023-03-14 2023-05-02 中山大学 一种功率半导体场效应晶体管动态导通电阻的表征方法及装置
CN116559535A (zh) * 2023-02-15 2023-08-08 苏州共元自控技术有限公司 一种直流充电桩用绝缘监测设备
CN117169675A (zh) * 2023-09-01 2023-12-05 南京航空航天大学 一种逆变器级宽温区功率器件导通压降在线监测电路

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116559535A (zh) * 2023-02-15 2023-08-08 苏州共元自控技术有限公司 一种直流充电桩用绝缘监测设备
CN116559535B (zh) * 2023-02-15 2023-11-10 苏州共元自控技术有限公司 一种直流充电桩用绝缘监测设备
CN116047171A (zh) * 2023-03-14 2023-05-02 中山大学 一种功率半导体场效应晶体管动态导通电阻的表征方法及装置
CN116047171B (zh) * 2023-03-14 2023-10-27 中山大学 一种功率半导体场效应晶体管动态导通电阻的表征方法及装置
CN117169675A (zh) * 2023-09-01 2023-12-05 南京航空航天大学 一种逆变器级宽温区功率器件导通压降在线监测电路
CN117169675B (zh) * 2023-09-01 2024-04-26 南京航空航天大学 一种逆变器级宽温区功率器件导通压降在线监测电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114935693A (zh) 一种功率器件动态导通电阻的测试方法及系统
US7397264B2 (en) Method for testing power MOSFET devices
CN101324639B (zh) 电压箝位电路、过流保护电路、电压测量探头和设备
CN113125930B (zh) 一种用于半导体功率电子器件可靠性测试的装置
CN215768857U (zh) 一种用于测试半导体功率电子器件可靠性的装置
US20030197532A1 (en) Overcurrent protection structure of load driving circuit
CN111257719A (zh) 有源mosfet电压钳位电路、钳位方法和双脉冲测试电路
CN113252987A (zh) 一种GaN HEMT功率器件的动态电阻测试电路
CN111310395A (zh) SiC MOSFET非线性器件的等效电路模型及方法
CN111722072A (zh) 高耐压的功率半导体器件导通压降在线测量电路及系统
CN212008817U (zh) 有源mosfet电压钳位电路和双脉冲测试电路
CN112363037A (zh) 场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法
US20210255235A1 (en) Method and Circuit for Testing the Functionality of a Transistor Component
CN105958812A (zh) 开关电源电路及对开关电源电路进行调试的方法
CN116047171B (zh) 一种功率半导体场效应晶体管动态导通电阻的表征方法及装置
CN117686865A (zh) 一种自激短路支撑电容残余电压补偿方法
Pulvirenti et al. Characterization and modeling of SiC MOSFETs turn on in a half bridge converter
Feng et al. SPICE models for predicting EMC performance of a MOSFET based half-bridge configuration
CN116203373A (zh) 一种多功能半导体场效应晶体管测试电路与方法
US20220130448A1 (en) State detection circuit for anti-fuse memory cell, and memory
CN117949798B (zh) 一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置及方法
CN113866582B (zh) 一种功率器件开关瞬间抗烧毁能力的检测方法
Catt An improved method for ultra fast recovery diode testing
CN219957769U (zh) 一种功率半导体导通电阻测试装置
Huang et al. A Switching Transient Prediction Method for Wide Band Gap Devices Considering Crosstalk and Temperature Effect

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination