CN115144720A - 功率器件的浪涌测试装置 - Google Patents

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CN115144720A
CN115144720A CN202210822299.3A CN202210822299A CN115144720A CN 115144720 A CN115144720 A CN 115144720A CN 202210822299 A CN202210822299 A CN 202210822299A CN 115144720 A CN115144720 A CN 115144720A
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徐新兵
陈义强
陈媛
施宜军
韦覃如
贺致远
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    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2642—Testing semiconductor operation lifetime or reliability, e.g. by accelerated life tests

Abstract

本申请涉及一种功率器件的浪涌测试装置。本申请涉及半导体器件可靠性测试技术领域。所述装置包括：半波整流电路、控制器、待测功率器件、目标开关和计算机设备；控制器，用于接收计算机设备发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路发送控制指令；半波整流电路，用于根据控制指令，获取半波整流信号，其中，半波整流信号包括预设个数的正弦半波；控制器，还用于在检测到所述半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关闭合，并控制待测功率器件导通，以在电流穿过待测功率器件的漏源电极之间时得到浪涌测试结果。采用本装置能够对功率器件自动重复进行浪涌测试，提高浪涌测试效率。

Description

功率器件的浪涌测试装置
技术领域
本申请涉及半导体器件可靠性测试技术领域，特别是涉及一种功率器件的浪涌测试装置。
背景技术
随着功率器件的性能不断升级，被广泛应用于在电力、交通、家用电器等领域。而功率器件在工业应用中，经常会有意外的电压瞬变和浪涌电流使电子设备的性能下降，例如出现失效甚至损坏。因此，对电压瞬变和浪涌电流的防护成为提高电子设备可靠性的重要组成部分。而功率器件在实际应用中，在经历雷击、接地不良以及电力大负荷投入和切除等情况时，会因瞬间的高电流脉冲且超过功率器件的额定电流值，使功率器件经历短暂的高电流密度状态，这就要求功率器件具有一定的高电流耐受能力，使功率器件在经历浪涌电流后仍能正常工作。
传统技术中，对功率器件的浪涌电流耐受能力研究是开展浪涌电流试验，以模拟功率器件的实际工作环境。现有的浪涌电流试验，需要通过手动控制双掷开关以实现浪涌电流试验。
然而，由于通过手动控制双掷开关闭合一次仅能实现单次浪涌电流试验，若要进行多次浪涌电流试验，则需要多次手动控制双掷开关闭合，因此测试耗时耗力，测试效率较低。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高浪涌测试效率的功率器件的浪涌测试装置。
本申请提供了一种功率器件的浪涌测试装置。所述装置包括半波整流电路、控制器、待测功率器件、目标开关和计算机设备；
所述控制器，用于接收所述计算机设备发送的测试指令，并根据所述测试指令向所述半波整流电路发送控制指令；
所述半波整流电路，用于根据所述控制指令，获取半波整流信号，其中，所述半波整流信号包括预设个数的正弦半波；
所述控制器，还用于在检测到所述半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制所述目标开关闭合，并控制所述待测功率器件导通，以在电流穿过所述待测功率器件的漏源电极之间时得到浪涌测试结果。
在其中一个实施例中，所述目标开关的第一端与所述半波整流电路的第一端连接，所述目标开关的第二端与所述待测功率器件的漏极连接，所述目标开关的第三端与所述控制器连接。
在其中一个实施例中，所述待测功率器件的栅极与所述控制器连接，所述待测功率器件的源极接地。
在其中一个实施例中，所述装置还包括电流探头，所述电流探头的第一端接地，所述电流探头的第二端与所述待测功率器件的源极连接，所述电流探头的第三端与所述计算机设备连接。
在其中一个实施例中，所述装置还包括电压探头，所述电压探头的第一端与所述待测功率器件的漏极连接，所述电压探头的第二端与所述待测功率器件的源极连接，所述电压探头的第三端与所述计算机设备连接。
在其中一个实施例中，所述装置还包括示波器，所述电流探头的第三端通过所述示波器与所述计算机设备连接，所述电压探头的第三端通过所述示波器与所述计算机设备连接。
在其中一个实施例中，所述控制器包括检测电路和处理电路，所述检测电路与所述处理电路连接；
所述检测电路，用于检测所述半波整流信号得到检测结果，并向所述处理电路发送所述检测结果；
所述处理电路，用于在所述检测结果表征所述半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制所述目标开关闭合，并控制所述待测功率器件导通。
在其中一个实施例中，所述控制器还包括开关控制电路和栅压发生电路，所述开关控制电路和所述栅压发生电路均与所述处理电路连接；
所述开关控制电路，用于接收所述处理电路发送的所述检测结果，并在所述检测结果表征所述半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制所述目标开关闭合；
所述栅压发生电路，用于接收所述处理电路发送的所述检测结果，并在所述检测结果表征所述半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制所述待测功率器件导通。
在其中一个实施例中，所述控制器还包括接口电路，所述接口电路与所述计算机设备连接，所述接口电路还与所述处理电路连接；
所述接口电路，用于接收所述计算机设备发送的测试指令，并向所述处理电路发送所述测试指令，以由所述处理电路根据所述测试指令，向所述半波整流电路发送所述控制指令。
在其中一个实施例中，所述半波整流电路包括交流电源、第一变压器、第二变压器和半波整流模块，所述第一变压器的两端分别与所述交流电源连接，所述第二变压器与所述第一变压器串联，所述第二变压器与所述半波整流模块连接，所述半波整流模块的第一端与所述目标开关连接，所述半波整流模块的第二端与所述控制器连接。
上述功率器件的浪涌测试装置，其中，该装置包括半波整流电路、控制器、待测功率器件、目标开关和计算机设备；控制器，用于接收计算机设备发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路发送控制指令；半波整流电路，用于根据控制指令，获取半波整流信号，其中，半波整流信号包括预设个数的正弦半波；控制器，还用于在检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关闭合，并控制待测功率器件导通，以在电流穿过待测功率器件的漏源电极之间时得到浪涌测试结果。也就是说，本申请实施例通过控制器接收计算机设备发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路发送控制指令，进而半波整流电路根据控制指令获取包含预设个数的正弦半波的半波整流信号，从而控制器在检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关闭合，并控制待测功率器件导通，以在电流穿过待测功率器件的漏源电极之间时得到浪涌测试结果，由于待测功率器件经历包含预设个数的正弦半波的半波整流信号，进而能够对待测功率器件自动重复进行浪涌测试，从而得到包含预设个数的浪涌测试结果。例如，控制器接收计算机设备发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路发送包含预设个数的正弦半波的控制指令，该预设个数为5个时，则半波整流电路根据包含5个正弦半波的控制指令，获取包含5个正弦半波的半波整流信号，然后在控制器检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关闭合，并控制待测功率器件导通，由于半波整流信号包括5个正弦半波，因此，共形成5次浪涌电流，从而得到包含5次浪涌测试的浪涌测试结果，以提高浪涌测试效率。
附图说明
图1为现有技术中对功率器件进行浪涌测试的电路示意图；
图2为本申请实施例提供的一种功率器件的浪涌测试装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种功率器件的浪涌测试装置的电路示意图；
图4为本申请实施例提供的一种控制器内部的结构示意图；
图5为本申请另一实施例提供的一种功率器件的浪涌测试装置的电路示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
功率器件被广泛应用于国民经济中的电力、交通、通讯、机械、家用电器等应用领域。功率器件在工业应用中，经常会有意外的电压瞬变和浪涌电流使电子设备的性能下降，例如出现失效甚至损坏。因此，对电压瞬变和浪涌的防护成为提高电子设备可靠性的一个重要组成部分。在电路系统中，功率器件的抗浪涌电流能力是功率器件在工业应用中可靠运行的基本要求。例如，在实际应用中，在功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)或逆变器供电的电动机驱动器的启动过程中，功率器件必须承受几倍的额定电流。当功率器件在经历雷击、电力大负荷投入和切除、短路、接地不良等情况时，可能会因瞬间的高电流脉冲且超过功率器件的额定电流值，使功率器件经历短暂的高电流密度状态，这就要求功率器件具有一定的高电流耐受能力，使功率器件在经历浪涌电流后依然能够正常工作。
对功率器件的浪涌电流耐受能力研究是开展评估功率器件在瞬间高电流脉冲下稳定性，以得出浪涌电流耐受能力的浪涌电流试验，以模拟功率器件的实际工作环境。通过检测功率器件的浪涌电流耐受能力，可以为器件应用人员和电路制作人员提供重要参考，使功率器件在实际应用中能够工作在安全工作范围内，或通过电路设计抑制处理超过功率器件的浪涌电流耐受能力的瞬态电流。此外，由于浪涌电流会引起功率器件失效和损坏，暴露出功率器件在高电流密度工作状态下失效原因，进而能够为器件设计者和制造者反馈失效信息，从而改善元器件结构，增强功率器件在高电流密度工作状态下的可靠性。
其中，浪涌电流试验是把功率器件暴露在空气干燥的恒温环境中，对功率器件施加正弦半波的正向高电流脉冲，使功率器件在瞬间发生退化或者损坏，观测功率器件的瞬态高电流承受能力，浪涌电流试验也是评价功率器件可靠性过程中最常用的实验之一。其中，浪涌电流试验是把待测功率器件暴露在空气干燥的恒温环境中，对待测功率器件施加正弦半波的正向高电流脉冲，使待测功率器件在瞬间发生退化或者损坏，观测待测功率器件的瞬态高电流承受能力，它是评价功率器件可靠性最常用的试验之一。同时，功率器件的浪涌电流试验包括单次浪涌脉冲测试和重复性浪涌脉冲测试，抗单次浪涌电流冲击能力表征的是功率器件耐受一次大电流脉冲的极限能力，而抗重复性脉冲浪涌电流能力表征的是功率器件在耐受多次大电流脉冲后特性退化的程度。
传统技术中，对功率器件进行浪涌电流试验是需要手动控制双掷开关以实现浪涌电流试验，其中，双掷开关连接一次即开展一次浪涌电流试验，参照图1，图1为现有技术中对功率器件进行浪涌电流试验的电路示意图，具体的测试过程如下：
每次测试开始时，将电路中的双掷开关连接到1处，为可调电压源VDD的直流源给电容C充电，再将双掷开关连接到2处，使电容C和电感L构成LC谐振电路，从而能够产生从零点开始的正弦波形的测试电流脉冲，并作用在待测功率器件上，使待测功率器件经历浪涌过程；当从零点开始的正弦波形的测试电流脉冲再次过零点时，将连接到2处的双掷开关断开，从零点开始的正弦波形的测试电流脉冲消失，也意味着浪涌测试结束，同时仪器分别记录下浪涌测试过程中的电压波形和电流波形。
然而，功率器件在实际应用中，系统发生的浪涌电流冲击通常是多次重复的，而传统技术中浪涌电流试验通过手动控制双掷开关闭合一次只能实现单次浪涌电流试验，若要进行多次浪涌电流试验，则需要多次手动控制双掷开关闭合，进而导致测试耗时耗力，测试效率较低。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种功率器件的浪涌测试装置。参照图2，图2是本申请实施例提供的一种功率器件的浪涌测试装置的结构示意图，该装置包括：半波整流电路23、控制器21、待测功率器件22、目标开关24和计算机设备20；控制器21，用于接收计算机设备20发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路23发送控制指令；半波整流电路23，用于根据控制指令，获取半波整流信号，其中，半波整流信号包括预设个数的正弦半波；控制器21，还用于在检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通，以在电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时得到浪涌测试结果。
需要说明的是：为了避免待测功率器件过热，因此，当预设次数的浪涌测试超过20次时，待测功率器件22需经历多轮浪涌电流试验，例如正弦半波的预设个数为n，浪涌测试的预设次数为b，则需进行m(m＝b/n)轮浪涌电流试验，从而避免待测功率器件22过热，计算机设备20按n/m自动限制每轮浪涌电流试验的间隔时间，即浪涌电流脉冲间隔时间，以保证待测功率器件22的工作占比d≦0.05。
结合上述举例进行说明，以测试指令包括一轮测试，该一轮测试可以进行10次浪涌电流测试为例，则控制器21接收计算机设备20发送的包含10次浪涌测试的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路23发送包含10个正弦半波的控制指令，获取10个正弦半波的半波整流信号，在控制器21检测到半波整流信号从第一预设电压0V开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通，以在电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时，得到包含10次浪涌测试的浪涌测试结果。
上述举例中介绍了测试指令包括一轮测试的情况，在此，以测试指令包括多轮测试，且一轮测试可以进行20次浪涌电流测试为例，则控制器21接收计算机设备20发送的包含60次浪涌测试的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路23发送包含20个正弦半波的控制指令，获取20个正弦半波的半波整流信号，在控制器21检测到半波整流信号从第一预设电压0V开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通，以在电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时，得到包含20次浪涌测试的浪涌测试结果，之后，控制器21控制目标开关24断开，并控制待测功率器件22栅源电压Vgs小于等于阈值电压，使待测功率器件22关断，也意味着待测功率器件22已完成一轮浪涌电流试验。待过每轮浪涌电流试验的间隔时间后，控制器21在检测到半波整流信号从第一预设电压0V开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通，以在电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时得到浪涌测试结果，按照上述方法进行3轮浪涌电流试验后，控制器21控制目标开关24断开，并控制待测功率器件22的栅源电压Vgs小于等于阈值电压，使待测功率器件22关断。
需要说明的是：若待测功率器件22栅源电压Vgs小于等于阈值电压，则待测功率器件22关断；若待测功率器件22栅源电压Vgs大于阈值电压，则待测功率器件22导通。
上述功率器件的浪涌测试装置，其中，该装置包括半波整流电路23、控制器21、待测功率器件22、目标开关24和计算机设备20；控制器21，用于接收计算机设备20发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路23发送控制指令；半波整流电路23，用于根据控制指令，获取半波整流信号，其中，半波整流信号包括预设个数的正弦半波；控制器21，还用于在检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通，以在电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时得到浪涌测试结果。也就是说，本申请实施例通过控制器21接收计算机设备20发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路23发送控制指令，进而半波整流电路23根据控制指令获取包含预设个数的正弦半波的半波整流信号，从而控制器21在检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通，以在电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时得到浪涌测试结果，由于待测功率器件22经历包含预设个数的正弦半波的半波整流信号，进而能够对待测功率器件22自动重复进行浪涌测试，从而得到包含预设个数的浪涌测试结果。例如，控制器21接收计算机设备20发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路23发送包含预设个数的正弦半波的控制指令，该预设个数为5个时，则半波整流电路23根据包含5个正弦半波的控制指令，获取包含5个正弦半波的半波整流信号，然后在控制器21检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通，由于半波整流信号包括5个正弦半波，因此，共形成5次浪涌电流，从而得到包含5次浪涌测试的浪涌测试结果，以提高浪涌测试效率。
在其中一个实施例中，如图3所示，图3为本申请实施例提供的一种功率器件的浪涌测试装置的电路示意图，该装置还包括目标开关24的第一端与半波整流电路23的第一端连接，目标开关24的第二端与待测功率器件22的漏极连接，目标开关24的第三端与控制器21连接。
其中，目标开关24可以为高速开关，也可以为N型金属-氧化物-半导体(N-Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)电子开关，本实施例对此不做具体限定，只需能实现控制半波整流电路23和待测功率器件22的导通和关断即可。
本申请实施例中，装置还包括目标开关24的第一端与半波整流电路23的第一端连接，目标开关24的第二端与待测功率器件22的漏极连接，目标开关24的第三端与控制器21连接。也就是说，本实施例中的控制器21通过目标开关24控制半波整流电路23和待测功率器件22的导通，从而能够对待测功率器件22进行浪涌电流试验。
在其中一个实施例中，装置还包括待测功率器件22的栅极与控制器21连接，待测功率器件22的源极接地。
在其中一个实施例中，装置还包括电流探头35，电流探头35的第一端接地，电流探头35的第二端与待测功率器件22的源极连接，电流探头35的第三端与计算机设备20连接。
本实施中，结合图3进行说明，控制器21检测半波整流信号从第一预设电压0V开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通，以在电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时形成浪涌电流，从而得到浪涌测试结果，与待测功率器件22串联的电流探头35测量浪涌电流的波形，并存储在计算机设备20中。其中，浪涌测试结果包括浪涌电流的测试结果。可选的，电流探头35为200A交直流电流探头。
本申请实施例中，装置还包括电流探头35，电流探头35的第一端接地，电流探头35的第二端与待测功率器件22的源极连接，电流探头35的第三端与计算机设备20连接。也就是说，本实施例中，通过电流探头35检测电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时得到浪涌电流的浪涌测试结果，从而实现实验数据源漏电流Ids的自动采集和初步处理。
在其中一个实施例中，装置还包括电压探头37，电压探头37的第一端与待测功率器件22的漏极连接，电压探头37的第二端与待测功率器件22的源极连接，电压探头37的第三端与计算机设备20连接。
本实施中，结合图3进行说明，控制器21检测半波整流信号从第一预设电压0V开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通，以在电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时形成浪涌电流，从而得到浪涌测试结果，与待测功率器件22并联的电压探头37测量浪涌电压的波形，并存储在计算机设备20中。其中，浪涌测试结果包括浪涌电压的测试结果。可选的，电压探头37为高压差分探头。
本申请实施例中，装置还包括电压探头37，电压探头37的第一端与待测功率器件22的漏极连接，电压探头37的第二端与待测功率器件22的源极连接，电压探头37的第三端与计算机设备20连接。也就是说，本实施例中，通过电压探头37检测电流穿过待测功率器件22的漏源电极之间时得到浪涌电压的浪涌测试结果，从而实现实验数据源漏电压Vds的自动采集和初步处理。
在其中一个实施例中，装置还包括示波器36，电流探头35的第三端通过示波器36与计算机设备20连接，电压探头37的第三端通过示波器36与计算机设备20连接。
可选的，示波器36可以为200MHz USB示波器。
本申请实施例中，装置还包括示波器36，电流探头35的第三端通过示波器36与计算机设备20连接，电压探头37的第三端通过示波器36与计算机设备20连接。也就是说，本实施例通过示波器36能够测量并记录浪涌电流的值和波形以及浪涌电压的值和波形，进而将肉眼看不见的电流信号和电压信号转变成肉眼看得见的电流曲线和电压曲线，便于研究者研究浪涌电流和浪涌电压的变化过程。
参照图4，图4为本申请实施例提供的一种控制器内部的结构示意图。控制器包括检测电路43和处理电路41，检测电路43与处理电路41连接；检测电路43，用于检测半波整流信号得到检测结果，并向处理电路41发送检测结果；处理电路41，用于在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通。
本实施例中，检测电路43将检测半波整流信号得到的检测结果发送至处理电路41，处理电路41在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压0V开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22的栅源电压Vgs大于阈值电压，使待测功率器件22导通。
本申请实施例中，控制器21包括检测电路43和处理电路41，检测电路43与处理电路连接41；检测电路43，用于检测半波整流信号得到检测结果，并向处理电路41发送检测结果；处理电路41，用于在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通。也就是说，由于检测电路43和处理电路41连接，从而控制器21能够在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关24闭合，并控制待测功率器件22导通。
在其中一个实施例中，控制器21还包括开关控制电路39和栅压发生电路40，开关控制电路39和栅压发生电路40均与处理电路41连接；开关控制电路39，用于接收处理电路41发送的检测结果，并在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关24闭合；栅压发生电路40，用于接收处理电路41发送的检测结果，并在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制待测功率器件22导通。
其中，开关控制电路39接收到处理电路41发送的检测结果，并在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压0V开始上升时，控制目标开关24闭合，同时，栅压发生电路40接收到处理电路41发送的检测结果，并在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压0V开始上升时，控制待测功率器件22的栅源电压Vgs大于阈值电压，使待测功率器件22导通。
本申请实施例中，控制器21还包括开关控制电路39和栅压发生电路40，开关控制电路39和栅压发生电路40均与处理电路连接；开关控制电路39，用于接收处理电路41发送的检测结果，并在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关24闭合；栅压发生电路40，用于接收处理电路41发送的检测结果，并在检测结果表征半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制待测功率器件22导通。也就是说，由于开关控制电路39和栅压发生电路40均与处理电路41连接，从而控制器21能够控制目标开关24闭合和待测功率器件22导通。
在其中一个实施例中，控制器21还包括接口电路42，接口电路42与计算机设备20连接，接口电路42还与处理电路41连接；接口电路42，用于接收计算机设备20发送的测试指令，并向处理电路41发送测试指令，以由处理电路41根据测试指令，向半波整流电路23发送控制指令。
其中，接口电路42接收到计算机设备20发送包含预设次数的浪涌测试的测试指令，并向处理电路41发送测试指令，以由处理电路41根据测试指令，向半波整流电路23发送包含预设个数的正弦半波的控制指令，从而获取半波整流信号。
本申请实施例中，控制器21还包括接口电路42，接口电路42与计算机设备20连接，接口电路42还与处理电路41连接；接口电路42，用于接收计算机设备20发送的测试指令，并向处理电路41发送测试指令，以由处理电路41根据测试指令，向半波整流电路23发送控制指令。也就是说，由于接口电路42与计算机设备20和处理电路41连接，从而控制器21能够根据计算机设备20发送的测试指令，对待测功率器件22进行浪涌测试，以获取待测功率器件22在承受大电流脉冲后性能的退化程度。
在其中一个实施例中，半波整流电路23包括交流电源31、第一变压器32、第二变压器33和半波整流模块34，第一变压器32的两端分别与交流电源31连接，第二变压器33与第一变压器32串联，第二变压器33与半波整流模块34连接，半波整流模块34的第一端与目标开关24连接，半波整流模块34的第二端与控制器连接。
本实施例中，交流电源31发出的交流电经过第一变压器32变为对待测功率器件22进行浪涌测试所需的浪涌电压，再经过第二变压器33变压后被半波整流模块34整流为包含预设个数的正弦半波的半波整流信号。可选的，第一变压器32为电动可调自耦变压器T1，第二变压器33为隔离变压器T2，半波整流模块34为200A桥堆。其中，电动可调自耦变压器T1的规格为0-250V，隔离变压器T2的规格为250V转250V。
需要说明的是：浪涌电压和浪涌电流呈正相关。
本申请实施例中，半波整流电路23包括交流电源31、第一变压器32、第二变压器33和半波整流模块34，第一变压器32的两端分别与交流电源31连接，第二变压器33与第一变压器32串联，第二变压器33与半波整流模块34连接，半波整流模块34的第一端与目标开关24连接，半波整流模块34的第二端与控制器连接。也就是说，本实例通过第一变压器32将交流电转化为对待测功率器件22进行浪涌测试所需的浪涌电压，进而经过第二变压器33变压后，半波整流模块34能够将变压后的浪涌电压整流成半波整流信号。
可选的，装置还包括：液晶显示器38，液晶显示器38与计算机设备20连接。计算机设备20与液晶显示器38用于设置测试参数，并显示在进行浪涌测试过程中的测试参数和曲线。其中，测试参数具体如表1所示，测试前可以预先设置每轮测试正弦半波的预设个数n和测试轮数m，基于每轮测试正弦半波的预设个数n和测试轮数m测试间隔进行多轮重复浪涌测试。
表1测试参数说明
Figure BDA0003745012010000131
为了便于本领域技术人员更清楚理解本申请提供的浪涌测试装置，在此结合图5对本申请另一实施例提供的功率器件的浪涌测试装置进行详细描述，图5为本申请另一实施例提供的一种功率器件的浪涌测试装置的电路示意图。图5中的220交流电源为交流电源31，电动可调自耦变压器T1为第一变压器32，隔离变压器T2为第二变压器33，桥堆为半波整流模块34，高速开关S1为目标开关24，正弦半波为半波整流信号，中央控制器为控制器21，计算机PC为计算机设备20，电流探头P1为电流探头35，高压差分探头P2为电压探头37，USB示波器OP1为示波器36。其中，上位机通信接口电路为接口电路42，MCU+FPGA处理单元为处理电路41，被测器件栅压发生电路为栅压发生电路40，过零检测电路为检测电路43，高速开关控制电路为开关控制电路39，具体包括以下步骤：
S501、220V市交流电经过电动可调自耦变压器T1变为对待测功率器件进行浪涌测试所需的浪涌电压，再经过隔离变压器T2变压后被桥堆整流为正弦半波的电压。
S502、中央控制器中的上位机通信接口电路接收到计算机PC发送的测试指令，并向MCU+FPGA处理单元发送测试指令，以由MCU+FPGA处理单元根据测试指令，向半波整流电路发送控制指令。其中，FPGA是Field Programmable Gate Array的简称，指可编程阵列逻辑，MCU是Microcontroller Unit的简称，指微控制单元。
S503、半波整流电路根据控制指令，获取正弦半波，当高速开关控制电路接收到过零检测电路检测到电压的正弦半波从0V开始上升时的检测结果，控制高速开关S1闭合。
S504、当被测器件栅压发生电路接收到过零检测电路检测到电压的正弦半波从0V开始上升时的检测结果，控制待测功率器件的栅源电压Vgs大于阈值电压，使待测功率器件导通，电流穿过待测功率器件的源漏电极之间时得到浪涌测试结果，串联在电路上的电流探头P1和并联在待测功率器件两侧的高压差分探头P2检测浪涌测试中浪涌电流和浪涌电压并记录下V/I曲线，存储在计算机PC中。
S505、待待测功率器件经历了预设个数的正弦半波后，意味着一轮重复的浪涌电流试验结束，控制器控制高速开关S1断开，并控制待测功率器件关断。
上述功率器件的浪涌测试装置，其中，该装置包括半波整流电路、控制器、待测功率器件、目标开关和计算机设备；控制器，用于接收计算机设备发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路发送控制指令；半波整流电路，用于根据控制指令，获取半波整流信号，其中，半波整流信号包括预设个数的正弦半波；控制器，还用于在检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关闭合，并控制待测功率器件导通，以在电流穿过待测功率器件的漏源电极之间时得到浪涌测试结果。也就是说，本申请实施例通过控制器接收计算机设备发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路发送控制指令，进而半波整流电路根据控制指令获取包含预设个数的正弦半波的半波整流信号，从而控制器在检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关闭合，并控制待测功率器件导通，以在电流穿过待测功率器件的漏源电极之间时得到浪涌测试结果，由于待测功率器件经历包含预设个数的正弦半波的半波整流信号，进而能够对待测功率器件自动重复进行浪涌测试，从而得到包含预设个数的浪涌测试结果。例如，控制器接收计算机设备发送的测试指令，并根据测试指令向半波整流电路发送包含预设个数的正弦半波的控制指令，该预设个数为5个时，则半波整流电路根据包含5个正弦半波的控制指令，获取包含5个正弦半波的半波整流信号，然后在控制器检测到半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制目标开关闭合，并控制待测功率器件导通，由于半波整流信号包括5个正弦半波，因此，共形成5次浪涌电流，从而得到包含5次浪涌测试的浪涌测试结果，以提高浪涌测试效率。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种功率器件的浪涌测试装置，其特征在于，所述装置包括半波整流电路、控制器、待测功率器件、目标开关和计算机设备；
所述控制器，用于接收所述计算机设备发送的测试指令，并根据所述测试指令向所述半波整流电路发送控制指令；
所述半波整流电路，用于根据所述控制指令，获取半波整流信号，其中，所述半波整流信号包括预设个数的正弦半波；
所述控制器，还用于在检测到所述半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制所述目标开关闭合，并控制所述待测功率器件导通，以在电流穿过所述待测功率器件的漏源电极之间时得到浪涌测试结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标开关的第一端与所述半波整流电路的第一端连接，所述目标开关的第二端与所述待测功率器件的漏极连接，所述目标开关的第三端与所述控制器连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述待测功率器件的栅极与所述控制器连接，所述待测功率器件的源极接地。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电流探头，所述电流探头的第一端接地，所述电流探头的第二端与所述待测功率器件的源极连接，所述电流探头的第三端与所述计算机设备连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电压探头，所述电压探头的第一端与所述待测功率器件的漏极连接，所述电压探头的第二端与所述待测功率器件的源极连接，所述电压探头的第三端与所述计算机设备连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括示波器，所述电流探头的第三端通过所述示波器与所述计算机设备连接，所述电压探头的第三端通过所述示波器与所述计算机设备连接。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器包括检测电路和处理电路，所述检测电路与所述处理电路连接；
所述检测电路，用于检测所述半波整流信号得到检测结果，并向所述处理电路发送所述检测结果；
所述处理电路，用于在所述检测结果表征所述半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制所述目标开关闭合，并控制所述待测功率器件导通。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制器还包括开关控制电路和栅压发生电路，所述开关控制电路和所述栅压发生电路均与所述处理电路连接；
所述开关控制电路，用于接收所述处理电路发送的所述检测结果，并在所述检测结果表征所述半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制所述目标开关闭合；
所述栅压发生电路，用于接收所述处理电路发送的所述检测结果，并在所述检测结果表征所述半波整流信号从第一预设电压开始上升时，控制所述待测功率器件导通。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制器还包括接口电路，所述接口电路与所述计算机设备连接，所述接口电路还与所述处理电路连接；
所述接口电路，用于接收所述计算机设备发送的测试指令，并向所述处理电路发送所述测试指令，以由所述处理电路根据所述测试指令，向所述半波整流电路发送所述控制指令。
10.根据权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述半波整流电路包括交流电源、第一变压器、第二变压器和半波整流模块，所述第一变压器的两端分别与所述交流电源连接，所述第二变压器与所述第一变压器串联，所述第二变压器与所述半波整流模块连接，所述半波整流模块的第一端与所述目标开关连接，所述半波整流模块的第二端与所述控制器连接。
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