CN116068318A - 一种智能功率元器件可靠性验证系统及验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能功率元器件可靠性验证系统及验证方法，该系统包括：控板、测试台及温度采集装置，其中，测试台上设置有测试电路及与待测智能功率元器件相匹配的插装组件，以使其插入插装组件接入测试电路；温度采集装置设置于待测智能功率元器件的散热面上，与主控板的输入端连接；主控板的输出端与测试电路的控制端连接；主控板根据待测智能功率元器件的可靠性测试要求及当前工作温度向测试电路发送驱动信号以控制待测智能功率元器件的运行状态，并根据实时工作温度与待测智能功率元器件的运行状态的关系，确定智能功率元器件的可靠性验证结果。可在测试过程中确定智能功率元器件的验证结果，将存在质量隐患的产品剔除出来，保障产品质量。

Description

一种智能功率元器件可靠性验证系统及验证方法

技术领域

本发明涉及智能功率元器件测试技术领域，具体涉及一种智能功率元器件可靠性验证系统及验证方法。

背景技术

目前行业内对智能功率元器件(IGBT、智能功率元器件、整流桥等)的可靠性筛查验证试验均为将样品放置于高温试验箱中，然后通电静态保持1000h以上，来查验其是否合格。这种方法存在试验周期长，在试验过程无法监控样品状态，导致智能功率元器件的部分失效(例如出现短路)无法通过此种试验发现及剔除的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种智能功率元器件可靠性验证系统及验证方法，以克服现有技术中通过高温试验箱进行智能功率元器件的可靠性验证的方式筛选出存在部分失效的智能功率元器件的问题。

本发明实施例提供了一种智能功率元器件可靠性验证系统，包括：主控板、测试台及温度采集装置，其中，

所述测试台上设置有测试电路及与待测智能功率元器件相匹配的插装组件，以使所述待测智能功率元器件插入所述插装组件接入所述测试电路；

所述温度采集装置设置于所述待测智能功率元器件的散热面上，与所述主控板的输入端连接，以采集所述待测智能功率元器件的当前工作温度发送至所述主控板；

所述主控板的输出端与所述测试电路的控制端连接；

所述主控板根据所述待测智能功率元器件的可靠性测试要求及所述当前工作温度向所述测试电路发送驱动信号以控制所述待测智能功率元器件的运行状态，并根据实时工作温度与所述待测智能功率元器件的运行状态的关系，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果。

可选地，所述温度采集装置为热感应探头。

可选地，所述主控板包括：控制器，

所述控制器的PWM输出接口与所述测试电路的控制端连接。

可选地，所述主控板还包括：电源转换电路，

所述电源转换电路的输入端外接供电电源，第一输出端与所述测试台的第一供电端连接，第二输出端与所述测试台的第二供电端连接，用于对所述供电电源进行电压转换以向所述测试台提供不同电压等级的电源。

可选地，所述控制器为MCU。

可选地，所述测试电路为根据所述待测智能功率元器件的可靠性测试要求设计的所述待测智能功率元器件的外围电路及负载。

本发明实施例还提供了一种智能功率元器件可靠性验证方法，应用于本发明另一实施例提供的智能功率元器件可靠性验证系统的主控板，所述方法包括：

根据所述待测智能功率元器件的可靠性测试要求及所述温度采集装置采集的当前工作温度向测试台上的测试电路发送驱动信号，以控制所述待测智能功率元器件的运行状态；

根据实时工作温度与所述待测智能功率元器件的运行状态的关系，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果。

可选地，所述根据所述待测智能功率元器件的可靠性测试要求及所述温度采集装置采集的当前工作温度向测试台上的测试电路发送驱动信号，以控制所述待测智能功率元器件的运行状态，包括：

从所述可靠性测试要求中提取所述测智能功率元器件的测试温度；

向测试台上的测试电路发送驱动信号，以使所述待测智能功率元器件开通；

监测当前工作温度是否超过所述测试温度；

在所述当前工作温度没有超过所述测试温度时，向测试台上的测试电路发送驱动信号，以使所述待测智能功率元器件维持开通状态；

在所述当前工作温度超过所述测试温度时，停止向测试台上的测试电路发送驱动信号，以使所述待测智能功率元器件关断，并返回所述监测当前工作温度是否超过所述测试温度的步骤。

可选地，所述根据实时工作温度与所述待测智能功率元器件的运行状态的关系，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果，包括：

监测所述待测智能功率元器件的运行状态由断开状态转换为开通状态前后的第一工作温度和第二工作温度；

判断所述第一工作温度与所述第二工作温度的温度差是否超过预设温度阈值；

在所述温度差没有超过所述预设温度阈值时，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果为不合格。

可选地，在所述温度差超过所述预设温度阈值时，返回所述监测所述待测智能功率元器件的运行状态由断开状态转换为开通状态前后的第一工作温度和第二工作温度的步骤，直至可靠性测试结束，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果为合格。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供的智能功率元器件可靠性验证系统，包括：控板、测试台及温度采集装置，其中，测试台上设置有测试电路及与待测智能功率元器件相匹配的插装组件，以使待测智能功率元器件插入插装组件接入测试电路；温度采集装置设置于待测智能功率元器件的散热面上，与主控板的输入端连接，以采集待测智能功率元器件的当前工作温度发送至主控板；主控板的输出端与测试电路的控制端连接；主控板根据待测智能功率元器件的可靠性测试要求及当前工作温度向测试电路发送驱动信号以控制待测智能功率元器件的运行状态，并根据实时工作温度与待测智能功率元器件的运行状态的关系，确定智能功率元器件的可靠性验证结果。从而通过设计与待测智能功率元器件相匹配的插装组件的方式，可实现对智能功率元器件的便捷测试，并通过主控板向测试台发送驱动信号以同时施加电压和电流信号到智能功能元器件上，通过实时采集其工作温度及通过对运行状态的控制，可在测试过程中确定智能功率元器件的可靠性验证结果，提高试验开展效率和准确性，可及时有效地将存在质量隐患的产品剔除出来，保障产品质量。

2.本发明实施例提供的智能功率元器件可靠性验证方法，应用于本发明另一实施例提供的智能功率元器件可靠性验证系统的主控板，通过主控板向测试台发送驱动信号以同时施加电压和电流信号到智能功能元器件上进行运行状态的控制，利用实时采集的工作温度及运行状态的关系，可在测试过程中确定智能功率元器件的可靠性验证结果，提高试验开展效率和准确性，可及时有效地将存在质量隐患的产品剔除出来，保障产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的智能功率元器件可靠性验证系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的智能功率元器件可靠性验证系统的电路连接示意图；

图3为本发明实施例的智能功率元器件可靠性验证方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

目前行业内对智能功率元器件(IGBT、智能功率元器件、整流桥等)的可靠性筛查验证试验均为将样品放置于高温试验箱中，然后通电静态保持1000h以上，来查验其是否合格。这种方法存在试验周期长，在试验过程无法监控样品状态，导致智能功率元器件的部分失效(例如出现短路)无法通过此种试验发现及剔除的问题。

基于上述问题，本发明实施例提供了一种智能功率元器件可靠性验证系统，如图1所示，该系统包括：主控板101、测试台102及温度采集装置103，其中，测试台102上设置有测试电路(图1中未示出)及与待测智能功率元器件104相匹配的插装组件(图1中未示出)，以使待测智能功率元器件104插入插装组件接入测试电路；温度采集装置103设置于待测智能功率元器件104的散热面上，与主控板101的输入端连接，以采集待测智能功率元器件104的当前工作温度发送至主控板101；主控板101的输出端与测试电路的控制端连接；主控板101根据待测智能功率元器件104的可靠性测试要求及当前工作温度向测试电路发送驱动信号以控制待测智能功率元器件104的运行状态，并根据实时工作温度与待测智能功率元器件104的运行状态的关系，确定智能功率元器件104的可靠性验证结果。

其中，该可靠性测试要求包括：待测智能功率元器件104可靠性验证所需的测试电压、测试温度等参数，主控板101通过向待测智能功率元器件104施加测试电压以使其动作达到相应的测试温度进行老化测试。

在实际应用中，不同类型的待测智能功率元器件104对应的插装组件不同，该插装组件为事先根据待测智能功率元器件104的封装方式对应设计制作的，用于为智能功率元器件104接入测试台102提供接口，这种插拔方式便于用户进行安装，相比于传统的手工焊接方式，可消除因手工焊接导致的导线不均匀造成发热不良隐患而影响可靠性验证结果的问题，进而可准确对智能元器件样品进行可靠性测试，以便于及时准确的筛选出不合格的产品。

在实际应用中，上述测试电路为根据待测智能功率元器件104的可靠性测试要求设计的待测智能功率元器件104的外围电路及负载。示例性地，该测试电路包括智能功率元器件104测试所需的负载以及相关的外围电路等。

示例性地，如图2所示，主控板101包括一系列的控制电路，该主控板101接到220V市电上，然后通过连接线与测试台102连接，同时输出高压和低压电源到测试台102上，另外通过6路信号控制待测智能功率元器件104的运行状态。在测试台102上搭配了相关的周边电路以及所需的负载，进行可靠性验证即老化筛选的待测智能功率元器件104直接插在测试台102上的插装组件上，然后接上电源，待测智能功率元器件104的开启和关断受主控板101的信号控制。

通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的智能功率元器件可靠性验证系统，通过设计与待测智能功率元器件相匹配的插装组件的方式，可实现对智能功率元器件的便捷测试，并通过主控板向测试台发送驱动信号以同时施加电压和电流信号到智能功能元器件上，通过实时采集其工作温度及通过对运行状态的控制，可在测试过程中确定智能功率元器件的可靠性验证结果，提高试验开展效率和准确性，可及时有效地将存在质量隐患的产品剔除出来，保障产品质量。

具体地，在一实施例中，如图2所示，上述温度采集装置103为热感应探头，此外，在实际应用中该温度采集装置103还可以是接触式温度传感器等，只要能够实现智能功率元器件104散热面的温度采集即可，本发明并不以此为限。通过将热感应探头紧贴于待测智能功率元器件104的散热面上，以检测待测智能功率元器件104是否达到可靠性验证筛选条件(即老化筛选的温度条件)。

具体地，在一实施例中，上述的主控板101包括：控制器，控制器的PWM输出接口与测试电路的控制端连接。通过输出PWM波信号来驱动测试电路以控制智能功率元器件104的运行状态为导通或者关断。在本发明实施例中，如图2所示是以控制器为MCU为例进行的说明，在实际应用中，该控制器还可以是其他控制芯片如单片机等，本发明并不以此为限。

进一步地，在本发明实施例中，上述主控板101还包括：电源转换电路，电源转换电路的输入端外接供电电源，第一输出端与测试台102的第一供电端连接，第二输出端与测试台102的第二供电端连接，用于对供电电源进行电压转换以向测试台102提供不同电压等级的电源。上述电源转换电路的具体电路结构可参照现有技术中电源转换电路的具体结构加以实现，在此不再进行赘述。在实际应用中，外接供电电源可以为市电220V，通过利用电源转换电路将其转换为不同电压等级的直流电源以满足测试台102不同电压等级的供电需求，从而可以向智能功率元器件104施加不同电压，以满足不同可靠性测试的需求，提升智能功率元器件104可靠性验证系统的测试灵活性。

下面将结合具体示例，对本发明实施例提供的智能功率元器件可靠性验证系统的工作过程进行说明。

在智能功率元器件可靠性验证系统上电后，主控板101开始输出驱动信号让待测智能功率元器件104进行带高压负载的开通/关断，其中在开通有电流通过时会自身发热且没有带散热器，其内部温度很快就上升到100摄氏度以上，达到了老化可靠性验证条件中的高温和高电压要求；热感应探头同时检测待测智能功率元器件104散热面的温度并反馈信号到主控板101上，主控板101将控制驱动信号输出维持老化过程的温度恒定。具体地，当温度高于设定的温度值时主控板101会关断信号输出以避免待测智能功率元器件104过热，当温度低于设定的温度值时会恢复信号输出待测智能功率元器件104重新进行开通，重新恢复发热来维持温度的稳定；通过这两步不断循环来维持功高温老化测试条件。

在上述老化测试过程中，当智能功率元器件104进行“开关”动作时，会有电流通过然后发热，可通过热感应探头检测智能功率元器件104温度的高度。当智能功率元器件104进行“开关”动作时温度会上升，检测到温度上升即证明智能功率元器件104合格；反之如果智能功率元器件104表面温度一直没有变化，则说明智能功率元器件104已损坏，不合格。从而实现在智能功率元器件104可靠性验证过程中及时筛选出不合格的NG产品，提高试验开展效率和准确性，可有效地将存在质量隐患的产品剔除出来。并且在整个可靠性验证过程中全程可视化，不同智能功率元器件104的测试开展进度、样品状态、环境温度、参数实际值等信息，在验证过程均能实时监控。对于该系统还可以根据实际需要增设自检功能，对于所输出的参数是否符合实验需求，可进行有效性自检，对于不符合要求的能够自动报警。

本发明实施例还提供了一种智能功率元器件可靠性验证方法，应用于本发明另一实施例的智能功率元器件可靠性验证系统中的主控板101，如图3所示，该智能功率元器件可靠性验证方法包括：

步骤S101：根据待测智能功率元器件的可靠性测试要求及温度采集装置采集的当前工作温度向测试台上的测试电路发送驱动信号，以控制待测智能功率元器件的运行状态。

其中，该可靠性测试要求包括：待测智能元器件可靠性验证所需的测试电压、测试温度等参数。

具体地，通过从可靠性测试要求中提取测智能功率元器件的测试温度；向测试台上的测试电路发送驱动信号，以使待测智能功率元器件开通；监测当前工作温度是否超过测试温度；在当前工作温度没有超过测试温度时，向测试台上的测试电路发送驱动信号，以使待测智能功率元器件维持开通状态；在当前工作温度超过测试温度时，停止向测试台上的测试电路发送驱动信号，以使待测智能功率元器件关断，并返回监测当前工作温度是否超过测试温度的步骤。

步骤S102：根据实时工作温度与待测智能功率元器件的运行状态的关系，确定智能功率元器件的可靠性验证结果。

通过执行上述步骤，本发明实施例提供的智能功率元器件可靠性验证方法，通过主控板向测试台发送驱动信号以同时施加电压和电流信号到智能功能元器件上进行运行状态的控制，利用实时采集的工作温度及运行状态的关系，可在测试过程中确定智能功率元器件的可靠性验证结果，提高试验开展效率和准确性，可及时有效地将存在质量隐患的产品剔除出来，保障产品质量。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S102具体包括如下步骤：

步骤S21：监测待测智能功率元器件的运行状态由断开状态转换为开通状态前后的第一工作温度和第二工作温度。

步骤S22：判断第一工作温度与第二工作温度的温度差是否超过预设温度阈值。

具体地，在温度差没有超过预设温度阈值时，确定智能功率元器件的可靠性验证结果为不合格。并对不合格智能功率元器件进行报警提示。在温度差超过预设温度阈值时，返回上述步骤S21，直至可靠性测试结束，确定智能功率元器件的可靠性验证结果为合格。

从而通过根据不同智能功率元器件的封装方式设计制作对应的插装组件，实验过程在指定温度下同时施加电压和电流到智能功率元器件上，且对老化筛选过程进行监控，随时检测并记录智能功率元器件的运行状态，根据其状态直接确定产品是OK或NG，并能自动报警。大大提高试验开展效率和准确性，可有效地将存在质量隐患的产品剔除出来。并且本发明实施例提供的智能功率元器件可靠性验证方法，可根据不同的测试验证需求，向智能功率元器件施加电压、电流、温度来进行老化，以满足不同的可靠性验证需求。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种智能功率元器件可靠性验证系统，其特征在于，包括：主控板、测试台及温度采集装置，其中，

所述测试台上设置有测试电路及与待测智能功率元器件相匹配的插装组件，以使所述待测智能功率元器件插入所述插装组件接入所述测试电路；

所述温度采集装置设置于所述待测智能功率元器件的散热面上，与所述主控板的输入端连接，以采集所述待测智能功率元器件的当前工作温度发送至所述主控板；

所述主控板的输出端与所述测试电路的控制端连接；

所述主控板根据所述待测智能功率元器件的可靠性测试要求及所述当前工作温度向所述测试电路发送驱动信号以控制所述待测智能功率元器件的运行状态，并根据实时工作温度与所述待测智能功率元器件的运行状态的关系，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果。

2.根据权利要求1所述的智能功率元器件可靠性验证系统，其特征在于，所述温度采集装置为热感应探头。

3.根据权利要求1所述的智能功率元器件可靠性验证系统，其特征在于，所述主控板包括：控制器，

所述控制器的PWM输出接口与所述测试电路的控制端连接。

4.根据权利要求3所述的智能功率元器件可靠性验证系统，其特征在于，所述主控板还包括：电源转换电路，

所述电源转换电路的输入端外接供电电源，第一输出端与所述测试台的第一供电端连接，第二输出端与所述测试台的第二供电端连接，用于对所述供电电源进行电压转换以向所述测试台提供不同电压等级的电源。

5.根据权利要求3所述的智能功率元器件可靠性验证系统，其特征在于，所述控制器为MCU。

6.根据权利要求1所述的智能功率元器件可靠性验证系统，其特征在于，所述测试电路为根据所述待测智能功率元器件的可靠性测试要求设计的所述待测智能功率元器件的外围电路及负载。

7.一种智能功率元器件可靠性验证方法，其特征在于，应用于如权利要求1－6任一项所述的智能功率元器件可靠性验证系统的主控板，所述方法包括：

根据所述待测智能功率元器件的可靠性测试要求及所述温度采集装置采集的当前工作温度向测试台上的测试电路发送驱动信号，以控制所述待测智能功率元器件的运行状态；

根据实时工作温度与所述待测智能功率元器件的运行状态的关系，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测智能功率元器件的可靠性测试要求及所述温度采集装置采集的当前工作温度向测试台上的测试电路发送驱动信号，以控制所述待测智能功率元器件的运行状态，包括：

从所述可靠性测试要求中提取所述测智能功率元器件的测试温度；

向测试台上的测试电路发送驱动信号，以使所述待测智能功率元器件开通；

监测当前工作温度是否超过所述测试温度；

在所述当前工作温度没有超过所述测试温度时，向测试台上的测试电路发送驱动信号，以使所述待测智能功率元器件维持开通状态；

在所述当前工作温度超过所述测试温度时，停止向测试台上的测试电路发送驱动信号，以使所述待测智能功率元器件关断，并返回所述监测当前工作温度是否超过所述测试温度的步骤。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据实时工作温度与所述待测智能功率元器件的运行状态的关系，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果，包括：

监测所述待测智能功率元器件的运行状态由断开状态转换为开通状态前后的第一工作温度和第二工作温度；

判断所述第一工作温度与所述第二工作温度的温度差是否超过预设温度阈值；

在所述温度差没有超过所述预设温度阈值时，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果为不合格。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述温度差超过所述预设温度阈值时，返回所述监测所述待测智能功率元器件的运行状态由断开状态转换为开通状态前后的第一工作温度和第二工作温度的步骤，直至可靠性测试结束，确定所述智能功率元器件的可靠性验证结果为合格。

Images