CN115128422A - 功率半导体器件电热参数多合一测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率半导体器件电热参数多合一测试系统及测试方法，其中测试系统包括：上位机模块、控制电路模块、驱动模块、导通压降监测模块、功率电路模块、测量模块、直流供电模块和温控模块，用于测试功率半导体器件的导通压降、开关损耗和热阻抗电热特性参数。本发明可以测试功率半导体器件开关、导通、热阻抗三方面的电热特性参数，将测试功率半导体器件导通、开关、热阻抗三方面电热特性的测试电路以及测试方法集中到一个测试系统中，使得用户通过一个测试系统就能完成对三种特性参数的自动化测试，大大提高了测试效率，降低了测试成本。

Description

功率半导体器件电热参数多合一测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及电力电子和功率半导体器件技术领域，具体地，涉及一种功率半导体器件电热参数多合一测试系统及测试方法。

背景技术

功率半导体器件作为电力电子变流器中最昂贵的元件，工作时需要承受较大的电应力和热应力，是最容易发生失效的元件。为了提高变流器的可靠性与经济性，需要测量得到功率半导体器件的电热参数从而对热行为进行准确的预测与评估。与功率半导体器件热行为相关的电热参数包括导通压降、开关损耗和热阻抗。

现有的技术通常采用I/V曲线测量仪对功率半导体器件导通特性进行提取，采用双脉冲测试电路对功率半导体器件开关特性进行提取，以及采用直通电流加热的方法对功率半导体器件热阻抗进行提取。这些传统方法测试电路简单，与实际变流器相差较大，并且功率半导体器件的工作状态与实际变流器中完全不同，因此测试得到的参数与工况下的实际参数有较大差异。同时传统方法需用不同的测试电路、仪器设备提取三种电热参数，每次只有一个器件作为被测器件，测试效率低而测试成本高。

经过检索发现：

公开号为CN112307656A的中国发明专利申请提供了一种功率半导体模块电热参数的获取方法、系统及装置，基于PLECS仿真软件与ANSYS ICEPAK仿真软件联合仿真，可以根据实际应用建立不同的电路拓扑结构、调制方法、功率等条件的仿真平台，同时把流体条件以及温度分布等实际情况作为仿真条件建立到仿真中，联合仿真计算出功率半导体模块内部每个芯片的电热参数，电热参数包括节温和损耗功率，使得输出的电热参数接近实际应用且精确。但是该获取方法仍然存在如下技术问题：

(1)该方法是基于多个仿真软件联合获取的功率半导体器件电热参数，仿真软件中搭建的器件模型与实际被测器件无法做到完全一致，仿真软件无法真实模拟被测功率半导体器件在实际运行工况下的电热应力情况，仿真所得到的电热参数结果不足以令人信服；

(2)该方法在对功率半导体器件的电热参数进行仿真时，需要将被测器件的datasheet作为输入条件，其所仿真得到的电热参数结果是基于理想的器件模型以及datasheet中已有的数据，只是对已知电热特性的扩展化再利用，无法做到对未知电热特性的被测器件的测量；

(3)该方法所能提取到的功率半导体器件电热参数仅为热阻、结温和总损耗，无法提取被测器件的热阻抗特性从而分析被测器件结温的暂态情况，无法提取被测器件在指定测试条件下的开关损耗特性，无法在线监测被测器件的导通压降特性。

公开号为CN110502720A的中国发明专利申请提供了一种功率半导体模块的损耗在线计算方法及其应用方法和装置，在功率半导体模块运行过程中，以上一时刻通过结温观测器得到的功率半导体模块的估算结温作为闭环反馈，利用损耗相关参数逐开关周期计算功率半导体模块内产生损耗的器件的导通损耗和开关损耗；也即，根据实时采样的数据和上一时刻观测得到的估算结温，在线计算实时损耗功率。但是该方法和装置仍然存在如下技术问题：

(1)该方法和装置在对功率半导体模块的损耗进行在线计算时，需要模块的估算结温作为输入条件，模块的估算结温是基于有限元仿真或者实验测量的热阻抗参数计算得到的。有限元仿真得到的热阻抗模型无法完全模拟被测器件的实际热阻抗特性，且有限元仿真所需计算资源较多，仿真速度较慢；若采用实验方式，则需要另外搭建测量器件热阻抗参数的实验平台，测试的效率和自动化程度较低；

(2)该方法和装置在计算被测功率半导体模块的开关损耗时，使用被测器件的导通电流、器件所在电路的直流母线电压和估算结温数据来计算被测器件的开关能量，这样的直接计算开关损耗的方法误差较大，因为功率半导体器件的开关暂态过程较为复杂，其开关能量的精确计算往往需要通过高带宽示波器记录其开关电压电流波形，然后通过积分运算得到，不能简单根据导通电流、直流母线电压和结温三个固定值计算得到。

(3)该方法和装置可获取的电热参数较少，仅能对被测模块的损耗进行在线监测，无法对热阻抗特性、导通特性等进行提取，应用场景有限。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种功率半导体器件电热参数多合一测试系统及测试方法，用于提取功率半导体器件的导通、开关、热阻抗任意一个方面的电热特性参数，对功率半导体器件的导通压降、开关损耗和/或热阻抗特性进行测试。

根据本发明的一个方面，提供了一种功率半导体器件电热参数多合一测试系统，包括：上位机模块、控制电路模块、驱动模块、导通压降监测模块、功率电路模块、测量模块、直流供电模块和温控模块，用于测试功率半导体器件的导通压降、开关损耗和/或热阻抗电热特性参数；其中：

所述上位机模块，提供人机交互界面，用于输入测试系统的测试参数、下发控制指令、接收并处理获得的测试数据、显示测试结果及测试系统运行状态，并控制实现对功率半导体器件的导通压降、开关损耗和热阻抗电热特性参数的自动化测试流程；

所述控制电路模块，用于控制测试系统的运行状态，包括：与所述上位机模块进行通讯，接收所述上位机模块下发的控制指令，并将测试系统当前的工作状态数据以及被测器件的导通压降参数上传至所述上位机模块；对所述测量模块测量得到的工作状态数据进行采样和调理，并生成硬件保护信号；根据所述上位机模块下发的控制指令，向所述驱动模块发送驱动电阻控制信号和驱动电压控制信号，控制门级驱动电阻和驱动电压的大小；根据所述上位机模块下发的控制指令以及每一个控制周期内采样得到工作状态数据，计算下一个控制周期中各个被测功率半导体器件的驱动信号占空比，并向所述驱动模块发送PWM控制信号；向所述导通压降监测模块发送采样使能信号和小电流注入使能信号，读取所述导通压降监测模块上传的采样数据；向所述直流供电模块发送电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电流源接入所述功率电路模块的测试参数以及直流电流源与所述功率电路模块的连接方式；向所述直流供电模块发送电压源控制信号，控制所述直流供电模块中直流电压源接入所述功率电路模块的状态；向所述温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中散热器的温度；

所述驱动模块，用于将所述控制电路模块输出的PWM控制信号进行电气隔离和功率放大，最终生成驱动信号，控制所述功率电路模块中的功率半导体器件的开关运行状态；同时，接收所述控制电路模块发出的驱动电压控制信号和驱动电阻控制信号，实现对被测功率半导体器件驱动电压和驱动电阻的调节；

所述导通压降监测模块，用于在线监测被测功率半导体器件的导通压降参数，包括：钳位电路，用于在所述被测功率半导体器件关断时将其关断电压钳位在固定的低电压值并输出，在所述被测功率半导体器件导通时输出其导通压降；调理电路：用于将所述钳位电路的输出电压按设定比例调理到采样电路的输入范围内；所述采样电路：用于接收所述控制电路模块发送的采样使能信号，使能对所述被测功率半导体器件的导通压降的采样，并将采样数据上传至所述控制电路模块；小电流注入电路：用于接收所述控制电路模块发送的小电流注入使能信号，使能向所述被测功率半导体器件注入导通电流；

所述功率电路模块，用于提供被测功率半导体器件运行的接近真实工作状态的高频开关模式，包括主要由所述被测功率半导体器件组成的功率主电路以及所述功率主电路对应的负载；

所述测量模块，用于监测测试系统的电气状态和温度状态，并将测量得到的电气状态信号和温度状态信号作为工作状态数据发送至所述控制电路模块，包括：电压传感器，用于测量所述功率电路模块的母线电压和各相相电压；电流传感器，用于测量所述功率电路模块的母线电流和各相相电流；温度传感器，用于测量所述功率电路模块中各功率半导体器件的壳温以及测量所述功率电路模块中各功率半导体器件贴近所述温控模块中散热器处的温度；

所述直流供电模块，用于向所述功率电路模块提供电能，包括：与所述上位机模块进行通讯，接收所述上位机模块下发给所述直流供电模块的电压源控制参数，控制所述直流供电模块中直流电压源的输出电压、输出电流测试参数，同时将所述直流供电模块中直流电压源的运行状态参数上传至所述上位机模块；接收所述控制电路模块发送的电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电流源接入所述功率电路模块的输出电流和输出电压的测试参数以及与所述功率电路模块的连接方式；接收所述控制电路模块发送的电压源控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电压源接入所述功率电路模块的状态；

所述温控模块，用于调节被测功率半导体器件的基准温度，包括：散热器、温控器、加热棒、继电器以及风扇，其中，所述温控器与所述散热器连接，用于获取所述散热器的当前温度，同时接收所述控制电路模块发送的温度控制信号，获得所述散热器的设置温度，当所述散热器的当前温度低于所述设置温度时，所述温控器通过所述继电器控制所述加热棒对所述散热器进行加热；当所述散热器的当前温度高于所述设置温度时，所述温控器通过控制所述风扇对所述散热器进行冷却。

可选地，所述控制电路模块向所述导通压降监测模块发送采样使能信号，根据每一个控制周期中被测功率半导体器件的驱动信号占空比执行；其中：

对所述被测功率半导体器件的驱动信号占空比进行判断，当所述被测功率半导体器件的驱动信号占空比满足设定条件时，向所述导通压降监测模块发送采样使能信号，使能所述导通压降监测模块进行采样，在一个控制周期内，所述导通压降监测模块进行两次采样，分别对应同一桥臂上下两个导通的被测功率半导体器件；反之，所述控制电路模块不向所述导通压降监测模块发送采样使能信号。

可选地，所述驱动模块包括：驱动电压调节模块和驱动电阻调节模块，分别用于根据接收到的驱动电压控制信号和驱动电阻控制信号，调节输出驱动信号的驱动电压和驱动电阻；其中：

所述驱动模块接收所述控制电路模块发送的驱动电压控制信号，控制所述驱动电压调节模块中的信号继电器的闭合与断开，从而实现15V/-9V、9V/-9V、20V/-4V和18V/-4V四种驱动电压等级的调节；

所述驱动模块接收所述控制电路模块发送的驱动电阻控制信号，控制所述驱动电阻调节模块中的信号继电器的闭合与断开，分别控制1Ω/2Ω/4Ω/8Ω四个电阻是否串入被测功率半导体器件门级，从而实现驱动电阻在0～15Ω可调，分辨率为1Ω。

可选地，所述直流供电模块包括：至少一个能够与所述上位机模块进行通讯的可控直流电压源、至少一个能够由模拟信号控制输出电流大小的可控直流电流源以及若干个断路器控制网络，其中，所述可控直流电压源用于为所述功率电路模块提供直流侧的母线电压，所述可控直流电流源用于给被测功率半导体器件注入大电流进行加热，所述断路器控制网络用于改变所述可控直流电压源接入所述功率电路模块的状态、改变所述可控直流电流源接入所述功率电路模块的状态以及改变所述可控直流电流源与所述功率电路模块的连接方式；其中，所述可控直流电流源与所述功率电路模块的连接方式，包括：所述可控直流电流源接入所述被测功率半导体器件的正向两端并能够向所述被测功率半导体器件注入直流电流I_d。

可选地，所述功率电路模块中，还包括如下任意一项或任意多项：

-所述被测功率半导体器件包括：基于硅、碳化硅或氮化镓的半导体芯片，或，基于模块、压接或分立式封装技术的功率半导体器件；

-组成的所述功率主电路的结构包括：两个两电平桥臂组成的H桥电路结构、两个I型三电平桥臂组成的H桥电路结构或两个T型三电平桥臂组成的H桥电路结构；

-所述负载包括：纯电感，或，通过电感、电容和电阻组成的混合型电阻抗网络。

根据本发明的第二个方面，提供了一种基于上述任一项所述的测试系统实现的功率半导体器件电热参数多合一测试方法，其特征在于，包括：

对被测功率半导体器件在小电流下的结温-导通压降关系进行整定，构建结温-导通压降关系式；

基于所述结温-导通压降关系式，测试如下任意一项或任意多项的电热特性参数：

在开关运行状态下，获取功率电路模块中任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的导通压降V_ce；

在开关运行状态下，获取功率电路模块中任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的开关损耗E_sw；

在设定直流电压和直流电流的开关运行状态下，通过总损耗功率加热功率电路模块中任一被测功率半导体器件，达到热稳态后快速切断负载电流，使所述被测功率半导体器件的损耗功率阶跃至零，记录所述被测功率半导体器件在热稳态时的总损耗功率和冷却阶段的温度变化曲线，最终拟合得到热阻抗数据。

可选地，所述对被测功率半导体器件在小电流下的结温-导通压降关系进行整定，构建结温-导通压降关系式，包括：

控制电路模块接收上位机模块发送的温度测试参数，向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度为设定测试结温T_j；

控制电路模块向驱动模块发送PWM控制信号，控制所述被测功率半导体器件开通，同时控制电路模块向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号，使能所述导通压降监测模块向所述被测功率半导体器件注入小电流；

控制电路模块向导通压降监测模块发送采样使能信号，采样得到所述被测功率半导体器件的导通压降V_ce，记录一组结温-导通压降数据(T_j，V_ce)；

改变测试结温T_j，重复上述三个步骤，得到所述被测功率半导体器件的一系列结温-导通压降数据，上位机模块对一系列结温-导通压降数据进行拟合，得到所述被测功率半导体器件的结温-导通压降关系式T_j＝f(V_ce)。

可选地，在开关运行状态下，获取任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的导通压降V_ce，包括：

S1，控制电路模块接收上位机模块发送的电源接入指令，控制直流供电模块中的直流电压源接入功率电路模块的正负母线；

S2，上位机模块将设置的电压源测试参数下发给直流供电模块中的直流电压源，控制所述直流电压源输出电压值为设定的测试电压V_dc；

S3，控制电路模块向驱动模块输出PWM控制信号，控制功率电路模块的负载电流为设定的测试电流I_c；

S4，控制电路模块接收上位机模块发送的温度测试参数，向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度T_h为设定的测试结温T_j，通过测量模块检测所述散热器温度，等待所述散热器温度达到设定的测试结温T_j且达到热平衡；

S5，通过测量模块检测被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待所述被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡时，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，关断功率电路模块中的所有功率半导体器件，待所述功率电路模块中的负载电流下降为零时，所述控制电路模块向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号和采样使能信号，获得该热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的导通压降V_ce并将采样结果上传至上位机模块，所述上位机模块利用所述结温-导通压降关系式得到该热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的结温T′_j；

S6，控制电路模块向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度为T′_h＝T_j-(T′_j-T_j)，通过测量模块检测所述散热器温度，等待所述散热器温度达到设定的测试温度T′_h且达到热平衡；

重复S5，通过导通压降监测模块测量得到相应热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的导通压降V′_ce，即为在设定的测试电压、测试电流和测试结温条件下的一个导通压降测试结果。

可选地，在开关运行状态下，获取任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的开关损耗E_sw，包括：

s1，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件保持导通状态；

s2，控制电路模块向直流供电模块发送电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制直流供电模块中的直流电流源接入所述被测功率半导体器件的正向两端并向所述被测功率半导体器件注入直流电流I_d；

s3，通过测量模块检测所述被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待所述被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡后，记录测量模块测量得到的温控模块中散热器的温度T_h0，导通压降监测模块获得所述被测功率半导体器件在此状态下的导通压降V_d，并将所述温度T_h0和所述导通压降V_d上传至上位机模块；

s4，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件关断，待所述被测功率半导体器件的导通电流降低为零后，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件开通，并向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号和采样使能信号，获得小电流下所述被测功率半导体器件的导通压降V_ce,0，最后将采样结果上传至上位机模块，所述上位机模块利用所述结温-导通压降关系式将导通压降V_ce,0转换为结温T_j0；

s5，上位机模块利用热阻定义式计算所述被测功率半导体器件的结-散热器热阻R_th,j-h：

s6，控制电路模块向直流供电模块发送电压源控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电压源接入功率电路模块的正负母线，上位机模块向所述直流供电模块发送电压源测试参数，控制所述直流电压源的输出电压值为设定的测试电压V_dc；

s7，控制电路模块向驱动模块输出PWM控制信号，控制功率电路模块的负载电流为设定的测试电流I_c；

s8，控制电路模块向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度T_h为设定的测试结温T_j，通过测量模块检测所述散热器温度，等待所述散热器温度达到设定的测试结温T_j且达到热平衡；

s9，通过测量模块检测所述被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待所述被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡时，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，关断功率电路模块中的所有功率半导体器件，待所述功率电路模块中的负载电流下降为零时，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件开通，并向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号和采样使能信号，获得该热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的导通压降V′_ce，最后将采样结果上传至上位机模块，所述上位机模块利用所述结温-导通压降关系式得到该热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的结温T′_j；

s10，控制电路模块向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度为T′_h＝T_h-(T′_j-T_h)，通过测量模块检测所述散热器温度，等待所述散热器温度达到设定的测试温度T′_h且达到热平衡；

s11，重复s3～s4，测得所述被测功率半导体器件在此热平衡温度状态下的导通压降V_ce和测试结温T_j并上传至上位机模块，所述上位机模块根据下列各式计算得到设定的测试电压、测试电流和测试结温条件下的一个开关损耗数据E_sw：

P_loss,cond＝(D-f_sw·t_d)*V_ce*I_c

式中，P_loss为被测功率半导体器件的总损耗功率，P_loss,sw为被测功率半导体器件的开关损耗功率，P_loss,cond为被测功率半导体器件的导通损耗功率，D为被测功率半导体器件的导通占空比，f_sw为被测功率半导体器件的开关频率，t_d为被测功率半导体器件的死区时间。

可选地，所述在设定直流电压、直流电流的开关运行状态下通过损耗功率加热所述功率电路模块中任一功率半导体器件，达到热稳态后快速切断负载电流，使所述被测功率半导体器件的损耗功率阶跃至零，记录所述被测功率半导体器件冷却阶段的温度变化曲线，最终拟合得到热阻抗数据，包括：

P1，通过上位机模块选择被测功率半导体器件，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件保持导通状态，控制电路模块向直流供电模块发送电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电流源接入所述被测功率半导体的正向两端并向所述被测功率半导体器件注入直流电流；

P2，通过测量模块检测所述被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待所述被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡时，计算结-散热器热阻；

P3，控制直流供电模块中的直流电压源接入功率电路模块的正负母线，并控制所述直流电压源输出电压值为设定电压；

P4，控制电路模块向驱动模块发送PWM控制信号，控制功率电路模块中负载的电流与设定电流一致；

P5，系统达到热稳态后，记录温控模块中的散热器温度，得到稳态散热器温度数据T_h；

P6，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，关断功率电路模块中的所有功率半导体器件，测量模块测量所述被测功率半导体器件冷却过程中的壳温以及散热器温度随时间变化的数据，导通压降监测模块记录所述被测功率半导体器件冷却过程中的导通压降数据并上传至上位机模块，所述上位机模块利用所述结温-导通压降关系式，将所述导通压降数据转化为结温数据并记录，并得到所述被测功率半导体器件的在热稳态时的稳态结温T_j；

P7，结合所述结-散热器热阻、所述稳态结温T_j以及所述稳态散热器温度数据T_h，计算该热稳态温度状态下所述被测功率半导体器件上产生的总损耗功率；

P8，上位机模块结合所述总损耗功率、所述功率半导体器件冷却阶段的结温变化曲线、壳温变化曲线和散热器温度变化曲线，对热阻抗特性进行拟合得到所述被测功率半导体器件的热阻抗网络模型参数以及频域热阻抗特性曲线。

可选地，该方法还包括：

通过上位机模块，对功率电路模块中所有功率半导体器件在相同测试条件下进行循环测试，和/或，对任一功率半导体器件在不同测试条件下进行连续测试，获得导通压降和/或开关损耗的电热特性参数测试数据；

上位机模块根据获得的所述测试数据，通过计算和拟合，得到被测功率半导体器件的关于导通压降和/或开关损耗的电热特性参数曲线及其概率分布区间；

其中：

所述连续测试中，通过自动改变测试电流I_c、测试电压V_dc和测试结温T_j中的任意一个或任意多个测试参数，得到不同测试条件；

得到的所述电热特性参数曲线及其概率分布区间的方法，包括：

p1，将测试条件划分为固定测试参数和可变测试参数，构建测试条件，设置被测功率半导体器件以及固定测试参数，设置可变测试参数的最小值X_min、最大值X_max以及变化步长ΔX，测试开始后，令当前可变测试参数的值为X＝X_min；

p2，上位机模块向控制模块发送指令，对功率半导体器件的电热特性参数进行测试，得到一个电热特性参数数据；

p3，上位机模块判断当前可变测试参数的值X是否小于其最大值X_max，若是，则令当前可变测试参数的值为X＝X+ΔX，重新执行上一个步骤；若否，则进入下一步步骤；

p4，上位机模块判断功率电路模块中的所有功率半导体器件是否已经全部测试完毕，若未全部测试完毕，则上位机模块自动改变被测功率半导体器件，令当前可变测试条件X＝X_min，然后重新执行p2；若已全部测试完毕，则上位机模块控制功率电路模块停止工作，转到下一个步骤；

p5，上位机模块根据测试得到的一系列电热特性参数数据，计算和拟合得到设定测试条件下的电热特性参数曲线及其概率分布区间。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：

本发明提供的功率半导体器件电热参数多合一测试系统及测试方法，可以测试功率半导体器件开关、导通、热阻抗三方面的电热特性参数，将测试功率半导体器件导通、开关、热阻抗三方面电热特性的测试电路以及测试方法集中到一个测试框架中，使得用户通过一个测试框架就能完成对三种特性参数的自动化测试，大大提高了测试效率，降低了测试成本。

本发明功率半导体器件电热参数多合一测试系统及测试方法，在测试时，被测功率半导体器件运行在接近真实工作状态的高频开关模式下，测试结果更接近实际应用中功率半导体器件的真实电热特性。

本发明功率半导体器件电热参数多合一测试系统及测试方法，应用于多合一测试系统的导通压降测量方法，可以在线测量被测功率半导体器件的导通压降；应用于多合一测试系统的开关损耗测量方法，测量开关损耗时，无需使用高带宽示波器记录开关波形，大大降低了测试成本；应用于多合一测试系统的热阻抗测量方法，通过开关损耗和导通损耗两种损耗同时对被测器件进行加热，缩短了加热时间，大大提高了测试效率。

本发明提供的功率半导体器件电热参数多合一测试系统及测试方法，实现了一种自动化提取功率半导体器件电热参数的特性曲线以及概率分布区间的方法。用户通过在上位机模块设置测试条件以及变化步长，可以对功率电路模块中所有功率半导体器件在相同测试条件下的循环测试，以及对某一被测功率半导体器件在不同测试条件下的连续测试，在获得大量测试数据后，上位机模块可计算、拟合得到被测功率半导体器件电热参数的特性曲线及其概率分布区间。测试得到的特性曲线以及概率分布区间，可以作为被测功率半导体器件数据手册的补充，也可以作为研究和评估被测功率半导体器件老化状态的依据。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例中功率半导体器件电热参数多合一测试系统的结构示意图；图中，1为上位机模块，2为控制电路模块，3为驱动模块，4为导通压降监测模块，5为功率电路模块，6为温控模块，7为测量模块，8为直流供电模块；

图2为本发明一优选实施例中功率半导体器件在小电流下的结温-导通压降关系式整定过程流程图；

图3为本发明一优选实施例中功率半导体器件导通压降的测试流程图；

图4为本发明一优选实施例中功率半导体器件开关损耗的测试流程图；

图5为本发明一优选实施例中功率半导体器件热阻抗的测试流程图；

图6为本发明一具体应用实例中在指定条件下自动化提取功率半导体器件导通压降-导通电流特性曲线及其概率分布区间的测试流程图；

图7为本发明一具体应用实例中在指定条件下自动化提取功率半导体器件导通压降-导通电流特性曲线及其概率分布区间的测试结果。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

本发明一实施例提供了一种功率半导体器件电热参数多合一测试系统，包括：上位机模块、控制电路模块、驱动模块、导通压降监测模块、功率电路模块、测量模块、直流供电模块和温控模块，用于测试功率半导体器件的导通压降、开关损耗和热阻抗电热特性参数。

下面结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进一步说明。

如图1所示，该实施例提供的功率半导体器件电热参数多合一测试系统，其中：

上位机模块，用于搜集并显示系统数据，为用户提供人机交互界面，具体地，用于输入测试系统的测试参数、下发控制指令、接收并处理获得的测试数据、显示测试结果及测试系统运行状态，并控制实现对功率半导体器件的导通压降、开关损耗和/或热阻抗电热特性参数的自动化测试。在一优选实施例中，上位机模块，包括电源参数设置界面模块、系统参数设置界面模块、导通压降测试界面模块、开关损耗测试界面模块、热阻抗测试界面模块和数据波形显示界面模块，其中：电源参数设置界面模块：用于与直流供电模块进行通讯，将用户设置的电源参数下发给直流供电模块，控制直流供电模块中直流电压源的输出电压、输出电流等参数，同时接收、显示直流供电模块中直流电压源的运行状态；系统参数设置界面模块：用于与控制电路模块进行通讯，将用户设置的目标被测器件、测试模式、测试电流、测试温度、开关频率等测试条件参数下发给控制电路模块，同时接收、显示控制电路模块上传的系统当前加热电流、测试阶段、硬件保护等工作状态数据以及导通压降采样数据；导通压降测试界面模块：用于设置导通压降连续测试条件，自动化提取并显示被测功率半导体器件的导通压降波形以及在指定测试条件下的导通压降概率分布区间；开关损耗测试界面模块：用于设置开关损耗连续测试条件，自动化提取并显示被测功率半导体器件在指定测试条件下的开关损耗数据以及概率分布区间；热阻抗测试界面模块：用于自动化提取并显示被测功率半导体器件在指定测试条件下的热阻抗拟合曲线与拟合结果；数据波形显示界面模块：用于实时显示测试系统的母线电压波形、各相电流波形、各个功率半导体器件及其反并联二极管的壳温波形以及散热器温度波形。功率电路模块运行在一定测试条件下，根据测量模块和导通压降监测模块采样得到的电压、电流、温度、导通压降等数据，上位机模块对数据进行处理、运算或拟合，得到被测器件的开关损耗和热阻抗参数。

控制电路模块，用于控制测试系统的运行状态；具体地，与上位机模块进行通讯，接收上位机模块下发的控制指令，并将系统当前的工作状态数据以及被测器件的导通压降采样数据上传至上位机模块；对测量模块测量得到的母线电压、各相电流、各器件壳温以及散热器温度等工作状态数据进行采样和调理，必要时可生成硬件保护信号；根据上位机模块下发的控制指令，向驱动模块发送驱动电阻控制信号、驱动电压控制信号，控制门级驱动电阻和驱动电压的大小；根据上位机模块下发的控制指令以及每一个控制周期内采样得到系统电压、电流、温度工作状态数据，计算下一个控制周期中各个功率半导体器件的驱动信号占空比，并向驱动模块发送PWM控制信号；向导通压降监测模块发送采样使能信号和小电流注入使能信号，同时读取导通压降监测模块上传的采样数据；向直流供电模块发送电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制直流供电模块中的直流电流源接入功率电路模块的测试参数与功率电路模块的连接方式；向直流供电模块发送电压源控制信号，控制直流供电模块中直流电压源接入功率电路模块的状态；向温控模块发送温度控制信号，控制温控模块中散热器的温度。在一优选实施例中，控制电路模块判断测量模块采样得到的电压、电流、温度等数据是否超过一定的阈值，超出阈值后就触发硬件保护信号，使测试系统停止工作；其中“停止工作”是指：上位机模块中的各类自动化程序停止运行，控制电路模块向驱动模块发送PWM信号使功率电路模块中的所有被测功率半导体器件停止工作，直流供电模块中的继电器断开，使得电压源、电流源切除，因此该硬件保护方法可以保护所有模块。在一优选实施例中，控制电路模块向导通压降监测模块发送采样使能信号，根据每一个控制周期中被测功率半导体器件的驱动信号占空比执行；其中：对被测功率半导体器件的驱动信号占空比进行判断，当被测功率半导体器件的驱动信号占空比满足设定条件时，向导通压降监测模块发送采样使能信号，使能导通压降监测模块进行采样，在一个控制周期内，导通压降监测模块进行两次采样，分别对应同一桥臂上下两个导通的被测功率半导体器件；反之，控制电路模块不向导通压降监测模块发送采样使能信号。在一具体应用实例中，一个导通压降监测模块在一次采样过程中，可同时测得一个半桥桥臂上两个被测功率半导体器件的导通压降，由于同一半桥桥臂的两个功率半导体器件驱动信号互补，因此，采样之前需要对占空比进行判断，以确保在器件稳定导通时测得其导通压降。因此，设置设定条件为：在驱动信号占空比在20％～80％的范围以内。同时，被测器件工作在开关状态时，导通压降监测模块的钳位电路输出电压会在钳位电压值和导通压降值之间切换，切换时会有短暂暂态过程，因此为了保证采样得到的是稳态的导通压降值，控制电路模块将被测功率半导体器件的驱动信号拉高5μs。不同的被测功率半导体器件在工作时所需的门级驱动电阻和驱动电压不同，用户可以根据被测器件的数据手册，通过上位机模块设置驱动电阻和驱动电压的值，从而对被测器件的驱动电阻和驱动电压进行调节。

驱动模块，用于将控制电路模块输出的PWM控制信号进行电气隔离和功率放大，最终生成驱动信号，控制功率电路模块中的功率半导体器件的开关状态；同时，驱动模块可以接收控制电路模块发出的驱动电压控制信号和驱动电阻控制信号，实现被测功率半导体器件驱动电压和驱动电阻的调节。在一优选实施例中，驱动模块包括：驱动电压调节模块和驱动电阻调节模块，分别用于根据接收到的驱动电压控制信号和驱动电阻控制信号，调节输出驱动信号的驱动电压和驱动电阻；其中：驱动模块接收控制电路模块发送的驱动电压控制信号，控制驱动电压调节模块中的信号继电器的闭合与断开，从而实现15V/-9V、9V/-9V、20V/-4V和18V/-4V四种驱动电压等级的调节；驱动模块接收控制电路模块发送的驱动电阻控制信号，控制驱动电阻调节模块中的信号继电器的闭合与断开，分别控制1Ω/2Ω/4Ω/8Ω四个电阻是否串入被测功率半导体器件门级，从而实现驱动电阻在0～15Ω可调，分辨率为1Ω。

导通压降监测模块，用于在线监测被测功率半导体器件的导通压降参数，具体包括：钳位电路，在被测功率半导体器件关断时将其关断电压钳位在固定的低电压值并输出，在被测功率半导体器件导通时输出其导通压降；调理电路：将钳位电路的输出电压按一定比例调理到采样电路的输入范围内；采样电路：接收控制电路模块发送的采样使能信号，使能对被测功率半导体器件的导通压降的采样，并将采样数据上传至控制电路模块；小电流注入电路；接收控制电路模块发送的小电流注入使能信号，使能小电流注入电路向被测功率半导体器件注入导通电流。在一具体应用实例中，钳位电压输出值为一的固定的低电压输出值，该固定的低电压值为5V左右，功率半导体器件的导通压降一般为0.5V～2V。在一具体应用实例中，注入的导通电流为10mA数量级的电流。

功率电路模块，可使被测功率半导体器件运行在接近真实工作状态的高频开关模式下，包括主要由被测功率半导体器件组成的功率主电路，以及功率主电路对应的负载。在一具体应用实例中，功率主电路包括但不限于：两个两电平桥臂组成的H桥电路、两个I型三电平桥臂组成的H桥电路、两个T型三电平桥臂组成的H桥电路；被测功率半导体器件，可以是基于硅、碳化硅、氮化镓的半导体芯片，也可以是基于模块、压接、分立式封装技术的功率半导体器件；负载，可以是纯电感，也可以是电感、电容和电阻所组成的混合型电阻抗网络，用于实现给被测器件提供电流流通的回路。

测量模块，用于监测测试系统的电气状态和温度状态，并将测量得到的电气状态信号和温度状态信号作为工作状态数据发送至控制电路模块，具体包括：利用电压传感器测量功率电路模块的母线电压和各相相电压；利用电流传感器测量功率电路模块的母线电流和各相相电流；利用温度传感器测量功率电路模块中各功率半导体器件的壳温；利用温度传感器测量功率电路模块中各功率半导体器件贴近温控模块中散热器处的温度。

直流供电模块，用于向功率电路模块提供电能，具体地：与上位机模块进行通讯，接收上位机模块下发给直流供电模块的电压源控制参数，控制直流供电模块中直流电压源的输出电压、输出电流等参数，同时将直流供电模块中直流电压源的运行状态参数上传至上位机模块；接收控制电路模块向直流供电模块发送的电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制直流供电模块中的直流电流源的输出电流、输出电压的测试参数，以及与功率电路模块的连接方式；接收控制电路模块发送的电压源控制信号，控制直流供电模块中直流电压源接入功率电路模块的状态。在一优选实施例中，直流供电模块包括：至少一个能够与上位机模块进行通讯的可控直流电压源、至少一个能够由模拟信号控制输出电流大小的可控直流电流源以及若干个断路器控制网络，其中，可控直流电压源用于为功率电路模块提供直流侧的母线电压，可控直流电流源用于给被测功率半导体器件注入大电流进行加热，断路器控制网络用于改变可控直流电压源接入功率电路模块的状态、改变可控直流电流源接入功率电路模块的状态、以及改变可控直流电流源与功率电路模块的连接方式；其中，可控直流电流源与功率电路模块的连接方式，包括：可控直流电流源接入被测功率半导体器件的正向两端并能够向被测功率半导体器件注入直流电流I_d。在一具体应用实例中，断路器控制网络可以由可控机械开关器件、信号继电器和功率晶体管中的任意一种组成实现。

温控模块，用于控制散热器的温度，从而调节被测器件的基准温度，主要包括散热器、温控器、加热棒、继电器以及风扇，具体地，温控器与散热器连接，用于获取散热器的当前温度，同时接收控制电路模块发送的温度控制信号，获得散热器的设置温度；温控模块中的温控器接收控制模块发送的设置温度以及当前散热器温度等数据，若当前散热器温度低于设置温度，则温控器通过继电器控制加热棒对散热器进行加热；若当前散热器温度高于设置温度，则温控器通过控制风扇的启停和转速从而对散热器进行冷却。

本发明一实施例提供了一种功率半导体器件电热参数多合一测试方法，包括：

对被测功率半导体器件在小电流下的结温-导通压降关系进行整定，构建结温-导通压降关系式；

基于结温-导通压降关系式，测试如下任意一项或任意多项的电热特性参数：

在开关运行状态下，获取功率电路模块中任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的导通压降V_ce；

在开关运行状态下，获取功率电路模块中任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的开关损耗；

在设定直流电压和直流电流的开关运行状态下，通过总损耗功率(包括导通损耗和开关损耗)加热功率电路模块中任一被测功率半导体器件，达到热稳态后快速切断负载电流，使被测功率半导体器件的损耗功率阶跃至零，记录被测功率半导体器件在热稳态时的总损耗功率和冷却阶段的温度变化曲线，最终拟合得到热阻抗数据。

在该测试方法中，测量热阻抗和测量开关损耗是两个独立的功能，测量热阻抗之前无需先测得器件的开关损耗，只需要知道其在热稳态时的总损耗功率即可，该总损耗功率可以通过其结温、结-散热器热阻计算获得。测量热阻抗的原理为，将被测器件加热直至其温度达到稳态，此时被测器件的总损耗功率恒定不变；然后使被测器件的损耗功率阶跃至零，记录被测器件在冷却阶段的结温、壳温数据，最后利用阶跃的总损耗功率可以计算、拟合得到被测器件的热阻抗参数。

下面结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进一步说明。

图2为功率半导体器件在小电流下的结温-导通压降关系式整定流程图，整定所得到的小电流下的结温-导通压降关系式。在一优选实施例中，包括如下步骤：

S100：控制电路模块接收上位机模块发送的测试温度参数，向温控模块发送温度控制信号，控制温控模块中的散热器温度为设定测试结温T_j；

S200：控制电路模块向驱动模块发送PWM控制信号，控制被测功率半导体器件开通，同时控制电路模块向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号，使能导通压降监测模块向被测功率半导体器件注入小电流；

S300：控制电路模块向导通压降监测模块发送采样使能信号，采样得到被测功率半导体器件的导通压降V_ce，记录一组结温-导通压降数据(T_j，V_ce)；

S400：改变测试结温T_j，重复步骤S1～S3，得到被测功率半导体器件的一系列结温-导通压降数据，上位机模块对一系列数据进行拟合，得到被测功率半导体器件的结温-导通压降关系式T_j＝f(V_ce)。

图3为功率半导体器件导通压降的测试流程图，在开关运行状态下获取功率电路模块中任一功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的导通压降V_ce。在一优选实施例中，包括如下步骤：

S1：控制电路模块接收上位机模块发送的电源接入指令，控制直流供电模块中的直流电压源接入功率电路模块的正负母线；

S2：上位机模块将用户设置的电压源参数下发给直流供电模块中的直流电压源，控制其输出电压值为设定的直流电压V_dc；

S3：控制电路模块向驱动模块输出PWM控制信号，控制功率电路模块的负载电流为设定的测试电流I_c；

S4：控制电路模块接收上位机模块发送的测试温度参数，向温控模块发送温度控制信号，控制温控模块中的散热器温度T_h为设定的测试温度T_j，通过测量模块检测散热器温度，等待散热器温度达到设定的测试温度T_j且达到热平衡；

S5：通过测量模块检测被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡时，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，关断功率电路模块中的所有功率半导体器件，待功率电路模块中的负载电流下降为零时，控制电路模块向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号和采样使能信号，获得该状态下被测功率半导体器件的导通压降V_ce并将采样结果上传至上位机模块，上位机模块利用上述的T_j＝f(V_ce)关系式得到该状态下被测功率半导体器件的结温T′_j；

S6：控制电路模块向温控模块发送温度控制信号，控制温控模块中的散热器温度为T′_h＝T_j-(T′_j-T_j)，通过测量模块检测散热器温度，等待散热器温度达到设定的测试温度T′_h且达到热平衡；

S7：重复步骤S5，通过导通压降监测模块测量得到该状态下被测功率半导体器件的导通压降V′_ce，即为设定的测试电压、测试电流、测试温度下的一个导通压降测试结果，并显示在上位机模块。

图4为功率半导体器件开关损耗的测试流程图，在开关运行状态下，通过一种热测量的方式间接获取功率电路模块中任一功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的开关损耗，无需价格高昂的测量设备，减少测量成本。在一优选实施例中，包括如下步骤：

s1：控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制被测功率半导体器件保持导通状态；

s2：控制电路模块向直流供电模块发送电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制直流供电模块中的直流电流源接入被测功率半导体器件的正向两端并向被测功率半导体器件注入直流电流I_d；

s3：通过测量模块检测被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡后，记录测量模块测量温控模块中散热器的温度T_h0，导通压降监测模块测量得到被测功率半导体器件在此状态下的导通压降V_d，并将温度T_h0和导通压降V_d上传至上位机模块；

s4：控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制被测功率半导体器件关断，待被测功率半导体器件的导通电流降低为零后，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制被测功率半导体器件开通，并向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号和采样使能信号，获得小电流下被测功率半导体器件的导通压降V_ce,0，最后将采样结果上传至上位机模块，上位机模块利用T_j＝f(V_ce)关系式将导通压降V_ce,0转换为结温T_j0；

s5：上位机模块利用热阻定义式计算被测功率半导体器件的结-散热器热阻R_th,j-h：

s6：控制电路模块向直流供电模块发送电压源控制信号，控制直流供电模块中的直流电压源接入功率电路模块的正负母线，上位机模块向直流供电模块发送电压源参数数据，控制直流电压源的输出电压值为设定的测试电压V_dc；

s7：控制电路模块向驱动模块输出PWM控制信号，控制功率电路模块的负载电流为设定的测试电流I_c；

s8：控制电路模块向温控模块发送温度控制信号，控制温控模块中的散热器温度T_h为设定的测试温度T_j，通过测量模块检测散热器温度，等待散热器温度达到设定的测试温度且达到热平衡；

s9：通过测量模块检测被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡时，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，关断功率电路模块中的所有功率半导体器件，待功率电路模块中的负载电流下降为零时，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制被测功率半导体器件开通，并向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号和采样使能信号，获得该状态下被测功率半导体器件的导通压降V′_ce，最后将采样结果上传至上位机模块，上位机模块利用T_j＝f(V_ce)关系式得到该状态下被测功率半导体器件的结温T′_j；

s10：控制电路模块向温控模块发送温度控制信号，控制温控模块中的散热器温度为T′_h＝T_h-(T′_j-T_h)，通过测量模块检测散热器温度，等待散热器温度达到设定的测试温度T′_h且达到热平衡；

s11：重复步骤s3～s4，测得被测功率半导体器件在此状态下的导通压降V_ce和结温T_j并上传至上位机模块，上位机模块根据下列各式计算得到设定的测试电压、测试电流、测试温度下的一个开关损耗数据E_sw：

P_loss,cond＝(D-f_sw·t_d)*V_ce*I_c

式中，P_loss为被测功率半导体器件的总损耗功率，P_loss,sw为被测功率半导体器件的开关损耗功率，P_loss,cond为被测功率半导体器件的导通损耗功率，D为被测功率半导体器件的导通占空比，f_sw为被测功率半导体器件的开关频率，t_d为被测功率半导体器件的死区时间。

图5为功率半导体器件热阻抗的测试流程图，可在设定直流电压、直流电流的开关运行状态下通过损耗功率加热功率电路模块中任一功率半导体器件，达到热稳态后快速切断负载电流，使被测功率半导体器件的损耗功率阶跃至零，记录被测功率半导体器件冷却阶段的温度变化曲线，最终拟合得到热阻抗数据。在一优选实施例中，包括如下步骤：

P1：用户在上位机界面选择被测功率半导体器件，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制被测功率半导体保持导通状态，控制电路模块向直流供电模块发送电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制直流供电模块中的直流电流源接入被测功率半导体的正向两端并向被测功率半导体器件注入直流电流；

P2：通过测量模块检测被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡时，按照上述的步骤S3～S5，计算结-散热器热阻；

P3：控制直流供电模块中的直流电压源接入功率电路模块的正负母线，并控制其输出电压值为设定电压；

P4：控制电路模块根据检测到的功率电路模块中负载模块的电流，输出PWM控制信号，控制负载模块的电流与设定电流一致；

P5：系统达到热稳态后，记录散热器温度；

P6：控制电路模块向驱动模块发送控制信号，关断功率电路模块中的所有功率半导体器件，测量模块测量被测功率半导体器件冷却过程中的壳温以及散热器温度随时间变化的数据，导通压降监测模块记录被测功率半导体器件冷却过程中的导通压降数据并上传至上位机模块，上位机模块利用被测功率半导体器件的结温-导通压降关系式T_j＝f(V_ce)，将导通压降数据转化为结温数据并记录，并得到被测功率半导体器件的在热稳态时的稳态结温T_j；

P7：结合P2中计算得到的结-散热器热阻、被测器件的稳态结温T_j以及稳态散热器温度T_h等数据，按照s11所给出的公式，计算该状态下被测功率半导体器件上产生的总损耗功率；

P8：上位机模块结合功率半导体器件的总损耗功率、功率半导体器件冷却阶段的结温变化曲线、壳温变化曲线、散热器温度变化曲线，对热阻抗特性进行拟合得到被测功率半导体器件的热阻抗网络模型参数以及频域热阻抗特性曲线。

本发明上述实施例提供的功率半导体器件电热参数多合一测试方法，还可以包括如下步骤：

通过上位机模块，对功率电路模块中所有功率半导体器件在相同测试条件下进行循环测试，和/或，对任一功率半导体器件在不同测试条件下进行连续测试，获得导通压降和/或开关损耗的电热特性参数测试数据；

上位机模块根据获得的测试数据，通过计算和拟合，得到被测功率半导体器件的关于导通压降和/或开关损耗的电热特性参数曲线及其概率分布区间。

在上述部分实施例中：

可连续、循环测试的特性参数包括：导通压降、开关损耗；

可作为连续测试过程中自动改变的测试条件为：测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j中的任意一个或任意多个；

可在同一测试条件下循环测试的被测器件包括：功率电路模块中的所有功率半导体器件；

可以得到的电热特性参数曲线及其概率分布区间，包括但不限于：设定结温条件下被测器件的导通压降-导通电流曲线及其概率分布区间、设定电流和结温下被测器件的开关损耗-测试电压曲线及其概率分布区间、设定电压和结温下被测器件的开关损耗-导通电流曲线及其概率分布区间和/或设定导通电流和测试电压下被测器件的开关损耗-结温曲线及其概率分布区间。

得到的电热特性参数曲线及其概率分布区间的方法，包括：

p1，将测试条件划分为固定测试参数和可变测试参数，构建测试条件，设置被测功率半导体器件以及固定测试参数，设置可变测试参数的最小值X_min、最大值X_max以及变化步长ΔX，测试开始后，令当前可变测试参数的值为X＝X_min；

p2，上位机模块向控制模块发送指令，对功率半导体器件的电热特性参数进行测试，得到一个电热特性参数数据；

p3，上位机模块判断当前可变测试参数的值X是否小于其最大值X_max，若是，则令当前可变测试参数的值为X＝X+ΔX，重新执行上一个步骤；若否，则进入下一步步骤；

p4，上位机模块判断功率电路模块中的所有功率半导体器件是否已经全部测试完毕，若未全部测试完毕，则上位机模块自动改变被测功率半导体器件，令当前可变测试条件X＝X_min，然后重新执行p2；若已全部测试完毕，则上位机模块控制功率电路模块停止工作，转到下一个步骤；

p5，上位机模块根据测试得到的一系列电热特性参数数据，计算和拟合得到设定测试条件下的电热特性参数曲线及其概率分布区间。

图6为一具体应用实例中在指定条件下自动化提取功率半导体器件导通压降-导通电流特性曲线及其概率分布区间的测试流程图，具体地：

步骤1：在上位机模块设置被测器件、测试电压、测试结温，设置测试电流的最小值I_min、最大值I_max以及变化步长ΔI，测试开始后，上位机模块令当前测试电流I＝I_min；

步骤2：上位机模块向控制模块发送指令，测试系统按照上述的功率半导体器件导通压降的测试方法，测试得到一个导通压降数据；

步骤3：上位机模块判断当前测试电流I是否大于或等于最大测试电流I_max，若I<I_max，则令I＝I+ΔI，重新执行S2；若I≥I_max，则转到S4；

步骤4：上位机模块判断功率电路模块中的所有功率半导体器件是否已经全部测试完毕，若未全部测试完毕，则上位机模块自动改变被测功率半导体器件，令当前测试电流I＝I_min，然后重新执行S2；若已全部测试完毕，则上位机模块控制功率电路模块停止工作，转到S5；

步骤5：上位机模块根据测试得到的一系列导通压降数据，计算、拟合得到设定结温下被测器件的导通压降-导通电流曲线及其概率分布区间，并显示在上位机界面。

图7为一具体应用实例中在指定条件下自动化提取功率半导体器件导通压降-导通电流特性曲线及其概率分布区间的测试结果。测试对象为两个两电平桥臂组成的H桥电路，负载为纯电感，被测器件为H桥电路中的4个IGBT单管器件，设定直流母线测试电压恒定为400V，测试结温恒定为75℃，测试电流从5A～30A按照5A的步长变化，最终提取到了如图7所示的被测器件的导通压降-导通电流特性曲线及其概率分布区间。

需要说明的是，本发明上述实施例中提供的方法中的步骤，可以利用系统中对应的模块、装置等予以实现，本领域技术人员可以参照系统的技术方案实现方法的步骤流程，即，系统中的实施例可理解为实现方法的优选例，在此不予赘述。

在本发明上述实施例提供的测试方法中，对三种电热参数进行提取和测试的先后顺序可以是任意的，但必须首先进行结温-导通压降关系式整定环节。

本发明上述实施例提供的功率半导体器件电热特性参数多合一测试系统及测试方法，用于提取功率半导体器件的导通、开关、热阻抗三方面的电热特性参数。测试系统包括：上位机模块，提供人机交互界面，用于输入系统的测试条件，下发控制指令，接收、处理获得的测试数据，显示测试结果及系统运行状态，并通过程序实现自动化测试流程；控制电路模块，用于控制测试系统运行；驱动模块，用于将控制电路模块输出的控制信号转化为功率半导体器件的开关驱动信号；导通压降监测模块，用于在线测量被测功率半导体器件开关运行状态下的导通压降；功率电路模块，采用以电感为负载的H桥电路拓扑，可使功率半导体器件工作在高频开关模式下，用于模拟功率半导体器件的实际工作状态；测量模块，用于监测电气状态和温度状态；直流供电模块，用于向功率电路模块提供电能；温控模块，用于调节被测器件的基准温度。基于该测试系统的测试方法包括导通压降、开关损耗、热阻抗三个方面。测试时被测功率半导体器件运行在接近真实工作状态的高频开关模式下，测试结果更接近实际应用中功率半导体器件的真实电热特性。功率电路模块中的每个功率半导体器件都可以作为被测器件进行测试，测试流程可以实现高度自动化，无需昂贵的测量设备和人工干预，测试效率高、成本低。

本发明上述实施例中未尽事宜均为本领域公知技术。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (11)

1.一种功率半导体器件电热参数多合一测试系统，其特征在于，包括：上位机模块、控制电路模块、驱动模块、导通压降监测模块、功率电路模块、测量模块、直流供电模块和温控模块，用于测试功率半导体器件的导通压降、开关损耗和/或热阻抗电热特性参数；其中：

所述上位机模块，提供人机交互界面，用于输入测试系统的测试参数、下发控制指令、接收并处理获得的测试数据、显示测试结果及测试系统运行状态，并控制实现对功率半导体器件的导通压降、开关损耗和热阻抗电热特性参数的自动化测试流程；

所述控制电路模块，用于控制测试系统的运行状态，包括：与所述上位机模块进行通讯，接收所述上位机模块下发的控制指令，并将测试系统当前的工作状态数据以及被测器件的导通压降参数上传至所述上位机模块；对所述测量模块测量得到的工作状态数据进行采样和调理，并生成硬件保护信号；根据所述上位机模块下发的控制指令，向所述驱动模块发送驱动电阻控制信号和驱动电压控制信号，控制门级驱动电阻和驱动电压的大小；根据所述上位机模块下发的控制指令以及每一个控制周期内采样得到工作状态数据，计算下一个控制周期中各个被测功率半导体器件的驱动信号占空比，并向所述驱动模块发送PWM控制信号；向所述导通压降监测模块发送采样使能信号和小电流注入使能信号，读取所述导通压降监测模块上传的采样数据；向所述直流供电模块发送电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电流源接入所述功率电路模块的测试参数以及直流电流源与所述功率电路模块的连接方式；向所述直流供电模块发送电压源控制信号，控制所述直流供电模块中直流电压源接入所述功率电路模块的状态；向所述温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中散热器的温度；

所述驱动模块，用于将所述控制电路模块输出的PWM控制信号进行电气隔离和功率放大，最终生成驱动信号，控制所述功率电路模块中的功率半导体器件的开关运行状态；同时，接收所述控制电路模块发出的驱动电压控制信号和驱动电阻控制信号，实现对被测功率半导体器件驱动电压和驱动电阻的调节；

所述导通压降监测模块，用于在线监测被测功率半导体器件的导通压降参数，包括：钳位电路，用于在所述被测功率半导体器件关断时将其关断电压钳位在固定的低电压值并输出，在所述被测功率半导体器件导通时输出其导通压降；调理电路：用于将所述钳位电路的输出电压按设定比例调理到采样电路的输入范围内；所述采样电路：用于接收所述控制电路模块发送的采样使能信号，使能对所述被测功率半导体器件的导通压降的采样，并将采样数据上传至所述控制电路模块；小电流注入电路：用于接收所述控制电路模块发送的小电流注入使能信号，使能向所述被测功率半导体器件注入导通电流；

所述功率电路模块，用于提供被测功率半导体器件运行的接近真实工作状态的高频开关模式，包括主要由所述被测功率半导体器件组成的功率主电路以及所述功率主电路对应的负载；

所述测量模块，用于监测测试系统的电气状态和温度状态，并将测量得到的电气状态信号和温度状态信号作为工作状态数据发送至所述控制电路模块，包括：电压传感器，用于测量所述功率电路模块的母线电压和各相相电压；电流传感器，用于测量所述功率电路模块的母线电流和各相相电流；温度传感器，用于测量所述功率电路模块中各功率半导体器件的壳温以及测量所述功率电路模块中各功率半导体器件贴近所述温控模块中散热器处的温度；

所述直流供电模块，用于向所述功率电路模块提供电能，包括：与所述上位机模块进行通讯，接收所述上位机模块下发给所述直流供电模块的电压源控制参数，控制所述直流供电模块中直流电压源的输出电压、输出电流测试参数，同时将所述直流供电模块中直流电压源的运行状态参数上传至所述上位机模块；接收所述控制电路模块发送的电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电流源接入所述功率电路模块的输出电流和输出电压的测试参数以及与所述功率电路模块的连接方式；接收所述控制电路模块发送的电压源控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电压源接入所述功率电路模块的状态；

所述温控模块，用于调节被测功率半导体器件的基准温度，包括：散热器、温控器、加热棒、继电器以及风扇，其中，所述温控器与所述散热器连接，用于获取所述散热器的当前温度，同时接收所述控制电路模块发送的温度控制信号，获得所述散热器的设置温度，当所述散热器的当前温度低于所述设置温度时，所述温控器通过所述继电器控制所述加热棒对所述散热器进行加热；当所述散热器的当前温度高于所述设置温度时，所述温控器通过控制所述风扇对所述散热器进行冷却。

2.根据权利要求1所述的功率半导体器件电热参数多合一测试系统，其特征在于，所述控制电路模块向所述导通压降监测模块发送采样使能信号，根据每一个控制周期中被测功率半导体器件的驱动信号占空比执行；其中：

对所述被测功率半导体器件的驱动信号占空比进行判断，当所述被测功率半导体器件的驱动信号占空比满足设定条件时，向所述导通压降监测模块发送采样使能信号，使能所述导通压降监测模块进行采样，在一个控制周期内，所述导通压降监测模块进行两次采样，分别对应同一桥臂上下两个导通的被测功率半导体器件；反之，所述控制电路模块不向所述导通压降监测模块发送采样使能信号。

3.根据权利要求1所述的功率半导体器件电热参数多合一测试系统，其特征在于，所述驱动模块包括：驱动电压调节模块和驱动电阻调节模块，分别用于根据接收到的驱动电压控制信号和驱动电阻控制信号，调节输出驱动信号的驱动电压和驱动电阻；其中：

所述驱动模块接收所述控制电路模块发送的驱动电压控制信号，控制所述驱动电压调节模块中的信号继电器的闭合与断开，从而实现15V/-9V、9V/-9V、20V/-4V和18V/-4V四种驱动电压等级的调节；

所述驱动模块接收所述控制电路模块发送的驱动电阻控制信号，控制所述驱动电阻调节模块中的信号继电器的闭合与断开，分别控制1Ω/2Ω/4Ω/8Ω四个电阻是否串入被测功率半导体器件门级，从而实现驱动电阻在0～15Ω可调，分辨率为1Ω。

4.根据权利要求1所述的功率半导体器件电热参数多合一测试系统，其特征在于，所述直流供电模块包括：至少一个能够与所述上位机模块进行通讯的可控直流电压源、至少一个能够由模拟信号控制输出电流大小的可控直流电流源以及若干个断路器控制网络，其中，所述可控直流电压源用于为所述功率电路模块提供直流侧的母线电压，所述可控直流电流源用于给被测功率半导体器件注入大电流进行加热，所述断路器控制网络用于改变所述可控直流电压源接入所述功率电路模块的状态、改变所述可控直流电流源接入所述功率电路模块的状态以及改变所述可控直流电流源与所述功率电路模块的连接方式；其中，所述可控直流电流源与所述功率电路模块的连接方式，包括：所述可控直流电流源接入所述被测功率半导体器件的正向两端并能够向所述被测功率半导体器件注入直流电流I_d。

5.根据权利要求1所述的功率半导体器件电热参数多合一测试系统，其特征在于，所述功率电路模块中，还包括如下任意一项或任意多项：

-所述被测功率半导体器件包括：基于硅、碳化硅或氮化镓的半导体芯片，或，基于模块、压接或分立式封装技术的功率半导体器件；

-组成的所述功率主电路的结构包括：两个两电平桥臂组成的H桥电路结构、两个I型三电平桥臂组成的H桥电路结构或两个T型三电平桥臂组成的H桥电路结构；

-所述负载包括：纯电感，或，通过电感、电容和电阻组成的混合型电阻抗网络。

6.一种基于权利要求1-5中任一项所述的测试系统实现的功率半导体器件电热参数多合一测试方法，其特征在于，包括：

对被测功率半导体器件在小电流下的结温-导通压降关系进行整定，构建结温-导通压降关系式；

基于所述结温-导通压降关系式，测试如下任意一项或任意多项的电热特性参数：

在开关运行状态下，获取功率电路模块中任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dv以及测试结温T_j条件下的导通压降V_ce；

在开关运行状态下，获取功率电路模块中任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的开关损耗E_sw；

在设定直流电压和直流电流的开关运行状态下，通过总损耗功率加热功率电路模块中任一被测功率半导体器件，达到热稳态后快速切断负载电流，使所述被测功率半导体器件的损耗功率阶跃至零，记录所述被测功率半导体器件在热稳态时的总损耗功率和冷却阶段的温度变化曲线，最终拟合得到热阻抗数据。

7.根据权利要求6所述的功率半导体器件电热参数多合一测试方法，其特征在于，所述对被测功率半导体器件在小电流下的结温-导通压降关系进行整定，构建结温-导通压降关系式，包括：

控制电路模块接收上位机模块发送的温度测试参数，向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度为设定测试结温T_j；

控制电路模块向驱动模块发送PWM控制信号，控制所述被测功率半导体器件开通，同时控制电路模块向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号，使能所述导通压降监测模块向所述被测功率半导体器件注入小电流；

控制电路模块向导通压降监测模块发送采样使能信号，采样得到所述被测功率半导体器件的导通压降V_ce，记录一组结温-导通压降数据(T_j，V_ce)；

改变测试结温T_j，重复上述三个步骤，得到所述被测功率半导体器件的一系列结温-导通压降数据，上位机模块对一系列结温-导通压降数据进行拟合，得到所述被测功率半导体器件的结温-导通压降关系式T_j＝f(V_ce)。

8.根据权利要求6所述的功率半导体器件电热参数多合一测试方法，其特征在于，在开关运行状态下，获取任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的导通压降V_ce，包括：

S1，控制电路模块接收上位机模块发送的电源接入指令，控制直流供电模块中的直流电压源接入功率电路模块的正负母线；

S2，上位机模块将设置的电压源测试参数下发给直流供电模块中的直流电压源，控制所述直流电压源输出电压值为设定的测试电压V_dc；

S3，控制电路模块向驱动模块输出PWM控制信号，控制功率电路模块的负载电流为设定的测试电流I_c；

S4，控制电路模块接收上位机模块发送的温度测试参数，向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度T_h为设定的测试结温T_j，通过测量模块检测所述散热器温度，等待所述散热器温度达到设定的测试结温T_j且达到热平衡；

S5，通过测量模块检测被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待所述被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡时，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，关断功率电路模块中的所有功率半导体器件，待所述功率电路模块中的负载电流下降为零时，所述控制电路模块向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号和采样使能信号，获得该热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的导通压降V_ce并将采样结果上传至上位机模块，所述上位机模块利用所述结温-导通压降关系式得到该热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的结温T′_j；

S6，控制电路模块向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度为T′_h＝T_j-(T′_j-T_j)，通过测量模块检测所述散热器温度，等待所述散热器温度达到设定的测试温度T′_h且达到热平衡；

重复S5，通过导通压降监测模块测量得到相应热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的导通压降V′_ce，即为在设定的测试电压、测试电流和测试结温条件下的一个导通压降测试结果。

9.根据权利要求6所述的功率半导体器件电热参数多合一测试方法，其特征在于，在开关运行状态下，获取任一被测功率半导体器件在设定测试电流I_c、测试电压V_dc以及测试结温T_j条件下的开关损耗E_sw，包括：

s1，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件保持导通状态；

s2，控制电路模块向直流供电模块发送电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制直流供电模块中的直流电流源接入所述被测功率半导体器件的正向两端并向所述被测功率半导体器件注入直流电流I_d；

s3，通过测量模块检测所述被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待所述被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡后，记录测量模块测量得到的温控模块中散热器的温度T_h0，导通压降监测模块获得所述被测功率半导体器件在此状态下的导通压降V_d，并将所述温度T_h0和所述导通压降V_d上传至上位机模块；

s4，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件关断，待所述被测功率半导体器件的导通电流降低为零后，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件开通，并向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号和采样使能信号，获得小电流下所述被测功率半导体器件的导通压降V_ce，0，最后将采样结果上传至上位机模块，所述上位机模块利用所述结温-导通压降关系式将导通压降V_ce，0转换为结温T_j0；

s5，上位机模块利用热阻定义式计算所述被测功率半导体器件的结-散热器热阻R_th，j-h：

s6，控制电路模块向直流供电模块发送电压源控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电压源接入功率电路模块的正负母线，上位机模块向所述直流供电模块发送电压源测试参数，控制所述直流电压源的输出电压值为设定的测试电压V_dc；

s7，控制电路模块向驱动模块输出PWM控制信号，控制功率电路模块的负载电流为设定的测试电流I_c；

s8，控制电路模块向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度T_h为设定的测试结温T_j，通过测量模块检测所述散热器温度，等待所述散热器温度达到设定的测试结温T_j且达到热平衡；

s9，通过测量模块检测所述被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待所述被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡时，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，关断功率电路模块中的所有功率半导体器件，待所述功率电路模块中的负载电流下降为零时，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件开通，并向导通压降监测模块发送小电流注入使能信号和采样使能信号，获得该热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的导通压降V′_ce，最后将采样结果上传至上位机模块，所述上位机模块利用所述结温-导通压降关系式得到该热平衡温度状态下所述被测功率半导体器件的结温T′_j；

s10，控制电路模块向温控模块发送温度控制信号，控制所述温控模块中的散热器温度为T′_h＝T_h-(T′_j-T_h)，通过测量模块检测所述散热器温度，等待所述散热器温度达到设定的测试温度T′_h且达到热平衡；

s11，重复s3～s4，测得所述被测功率半导体器件在此热平衡温度状态下的导通压降V_ce和测试结温T_j并上传至上位机模块，所述上位机模块根据下列各式计算得到设定的测试电压、测试电流和测试结温条件下的一个开关损耗数据E_sw：

P_loss，cond＝(D-f_sw·t_d)*V_ce*I_c

式中，P_loss为被测功率半导体器件的总损耗功率，P_loss，sw为被测功率半导体器件的开关损耗功率，P_loss，cond为被测功率半导体器件的导通损耗功率，D为被测功率半导体器件的导通占空比，f_sw为被测功率半导体器件的开关频率，t_d为被测功率半导体器件的死区时间。

10.根据权利要求6所述的功率半导体器件电热参数多合一测试方法，其特征在于，所述在设定直流电压、直流电流的开关运行状态下通过损耗功率加热所述功率电路模块中任一功率半导体器件，达到热稳态后快速切断负载电流，使所述被测功率半导体器件的损耗功率阶跃至零，记录所述被测功率半导体器件冷却阶段的温度变化曲线，最终拟合得到热阻抗数据，包括：

P1，通过上位机模块选择被测功率半导体器件，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，控制所述被测功率半导体器件保持导通状态，控制电路模块向直流供电模块发送电流源控制信号和断路器网络控制信号，控制所述直流供电模块中的直流电流源接入所述被测功率半导体的正向两端并向所述被测功率半导体器件注入直流电流；

P2，通过测量模块检测所述被测功率半导体器件的温度状态和电气状态，等待所述被测功率半导体器件的温度状态达到热平衡时，计算结-散热器热阻；

P3，控制直流供电模块中的直流电压源接入功率电路模块的正负母线，并控制所述直流电压源输出电压值为设定电压；

P4，控制电路模块向驱动模块发送PWM控制信号，控制功率电路模块中负载的电流与设定电流一致；

P5，系统达到热稳态后，记录温控模块中的散热器温度，得到稳态散热器温度数据T_h；

P6，控制电路模块向驱动模块发送控制信号，关断功率电路模块中的所有功率半导体器件，测量模块测量所述被测功率半导体器件冷却过程中的壳温以及散热器温度随时间变化的数据，导通压降监测模块记录所述被测功率半导体器件冷却过程中的导通压降数据并上传至上位机模块，所述上位机模块利用所述结温-导通压降关系式，将所述导通压降数据转化为结温数据并记录，并得到所述被测功率半导体器件的在热稳态时的稳态结温T_j；

P7，结合所述结-散热器热阻、所述稳态结温T_j以及所述稳态散热器温度数据T_h，计算该热稳态温度状态下所述被测功率半导体器件上产生的总损耗功率；

P8，上位机模块结合所述总损耗功率、所述功率半导体器件冷却阶段的结温变化曲线、壳温变化曲线和散热器温度变化曲线，对热阻抗特性进行拟合得到所述被测功率半导体器件的热阻抗网络模型参数以及频域热阻抗特性曲线。

11.根据权利要求6-10中任一项所述的功率半导体器件电热参数多合一测试方法，其特征在于，还包括：

通过上位机模块，对功率电路模块中所有功率半导体器件在相同测试条件下进行循环测试，和/或，对任一功率半导体器件在不同测试条件下进行连续测试，获得导通压降和/或开关损耗的电热特性参数测试数据；

上位机模块根据获得的所述测试数据，通过计算和拟合，得到被测功率半导体器件的关于导通压降和/或开关损耗的电热特性参数曲线及其概率分布区间；

其中：

所述连续测试中，通过自动改变测试电流I_c、测试电压V_dc和测试结温T_j中的任意一个或任意多个测试参数，得到不同测试条件；

得到的所述电热特性参数曲线及其概率分布区间的方法，包括：

p1，将测试条件划分为固定测试参数和可变测试参数，构建测试条件，设置被测功率半导体器件以及固定测试参数，设置可变测试参数的最小值X_min、最大值X_max以及变化步长ΔX，测试开始后，令当前可变测试参数的值为X＝X_min；

p2，上位机模块向控制模块发送指令，对功率半导体器件的电热特性参数进行测试，得到一个电热特性参数数据；

p3，上位机模块判断当前可变测试参数的值X是否小于其最大值X_max，若是，则令当前可变测试参数的值为X＝X+ΔX，重新执行上一个步骤；若否，则进入下一步步骤；

p4，上位机模块判断功率电路模块中的所有功率半导体器件是否已经全部测试完毕，若未全部测试完毕，则上位机模块自动改变被测功率半导体器件，令当前可变测试条件X＝X_min，然后重新执行p2；若已全部测试完毕，则上位机模块控制功率电路模块停止工作，转到下一个步骤；

p5，上位机模块根据测试得到的一系列电热特性参数数据，计算和拟合得到设定测试条件下的电热特性参数曲线及其概率分布区间。

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