CN116754927A - 一种高压栅极驱动芯片的测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高压栅极驱动芯片的测试方法，属于集成电路测试领域。上位机下发激励信号至测试PCB板；被测芯片输出低压驱动信号到测试模块；测试模块对被测芯片的低压功能和参数进行测试，并将测试结果回传到上位机；上位机下发激励信号至测试PCB板，被测芯片不接入测试回路，电源模块提供高压电源，测试模块对该高压电源进行测试，上位机下发激励信号至测试PCB板，被测芯片接入测试回路，电源模块提供高压电源，测试模块测试被测芯片的各项电参数、高压驱动信号输出；上位机读取和分析测试结果，计算测试结果是否满足芯片规范指标要求，并将结果进行显示和保存。本发明不需要使用高压示波器和高压探头等仪器，降低了测试成本，提高了测试效率。

Description

一种高压栅极驱动芯片的测试方法及装置

技术领域

本发明涉及集成电路测试技术领域，特别涉及一种高压栅极驱动芯片的测试方法及装置。

背景技术

高压栅极驱动芯片可以将输入的低电压逻辑信号转换为驱动信号，用于驱动功率场效应管或绝缘栅双极晶体管。一般来说，被测高压栅极驱动芯片输出的驱动信号可达500V左右，不同于常见的低压驱动器件(其通常电源电压和信号电压小于50V)，需要高效准确安全的测试方法对被测芯片进行测试。

传统的高压栅极驱动芯片测试方法，多采用带高压探头的示波器对高压驱动信号进行测试；除此之外，需要用到可调直流电源、电压表、电流表等仪器，成本较高，测试现场要手工连线，不利于规模化测试，并且示波器测试速度慢，测试效率低。另外，传统测试方法一般只关注测试结果的准确性和稳定性，对防护技术缺乏关注，在被测芯片防护、设备防护、人员防护方面缺少明确的防护方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压栅极驱动芯片的测试方法及装置，以解决传统的测试方法成本高、效率低以及对设备和人员缺少防护的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压栅极驱动芯片的测试方法，包括：

步骤S1：上位机运行测试程序，下发激励信号至测试PCB板；测试PCB板中，电源模块对被测芯片提供低压电源，被测芯片接收到激励信号后，输出低压驱动信号到测试PCB板上的测试模块；

步骤S2：测试模块接收到上位机激励信号后，对被测芯片的低压功能和参数进行测试，并将是否通过测试的结果回传到上位机；当被测芯片存在低压功能或参数失效时，将返回测试不通过的结果到上位机，后续跳过步骤S3、S4直接执行步骤S5；

步骤S3：当步骤S2通过后，通过上位机下发激励信号至测试PCB板，被测芯片不接入测试回路，测试PCB板中的保护盖板锁定，电源模块提供高压电源，测试模块对该高压电源进行测试，当电源模块或者高压回路有异常时，返回测试不通过的结果到上位机，后续跳过步骤S4直接执行步骤S5；

步骤S4：当步骤S3通过后，通过上位机下发激励信号至测试PCB板，被测芯片接入测试回路，电源模块提供高压电源，测试模块测试被测芯片的各项电参数、高压驱动信号输出，并将是否通过测试的结果回传到上位机；

步骤S5：通过上位机将测试结果进行读取和分析，计算测试结果是否满足芯片规范指标要求，并将被测芯片是否通过测试的结果进行显示和保存；

步骤S6：通过上位机下发激励信号至测试PCB板，将电源模块输出电压设定为0V，将被测芯片与高压电源或高压信号相关的管脚设定为0V，将测试PCB板上所有高压相关的电容两端设定为0V，并通过测试模块测试各个电压，将测试结果回传到上位机；

上位机对测试结果进行判断，当所有设定0V电压都已达到0V时，显示测试已完成的提示，保护盖板解锁，允许测试人员取走被测芯片。

在一种实施方式中，所述测试模块包括直流参数测试模块和交流参数测试模块，直流参数测试模块将需要测试的电压、电流信号通过模数转换器转化为数字信号，由FPGA芯片进行读取；交流参数测试模块通过比较器将需要测试的时间参数转化为高电平信号，然后FPGA芯片通过脉冲计数的方式计算测试结果。

在一种实施方式中，所述测试模块对高压电源进行测试的内容包括：检查电压是否达到设定电压，检查漏电流是否小于设定阈值，并将是否通过测试的结果会传到上位机。

在一种实施方式中，所述被测芯片的高压驱动信号输出包括：高压驱动信号的高电平、低电平、信号传输时间、信号上升时间、信号下降时间和信号匹配度。

在一种实施方式中，所述电源模块对被测芯片提供的低压电源不超过30V，对被测芯片提供的高压电源不低于400V，且不高于1000V。

在一种实施方式中，所述测试程序采用VC++语言编写，编译成可执行文件，运行于Windows软件环境下。

本发明还提供一种高压栅极驱动芯片的测试装置，包括测试PCB板、上位机；测试PCB板由测试PCB板母板、测试PCB板子板和保护盖板构成；

测试PCB板母板包括：FPGA芯片、电源模块、测试模块，测试PCB板子板包括测试插座和被测芯片，保护盖板包括绝缘盖板和锁定开关；

上位机运行测试程序，下发各类激励信号给测试PCB板，并接收测试PCB板的各类返回信号，进行分析判断，显示测试结果；

FPGA芯片控制电源模块输出测试程序设定的电源电压，将激励信号传送至被测芯片，读取测试模块的测试数据，并将结果传送给上位机；

电源模块输出测试程序设定的电源电压和直流电压到被测芯片，并测量输出电流；

测试模块测试由测试程序设定的电压值，测试被测芯片的信号输出。

在一种实施方式中，所述上位机运行的测试程序包括电源控制和查询模块、测试激励信号下发模块、测试数据读取和分析保存模块；

电源控制和查询模块用于控制电源模块的开启与关闭，设置不同的电压与电流并控制通道的开关，测量所有通道的电流并显示；

测试激励信号下发模块按照测试程序设定下发激励信号，控制测试PCB板对被测芯片的所有参数和所有输出信号进行测试；

测试数据读取和分析保存模块用于从FPGA芯片读取测试数据，将测试数据和规范进行比较判断，并保存和显示测试结果。

在一种实施方式中，所述上位机通过PCI接口和FPGA芯片进行数据交互。

本发明提供的一种高压栅极驱动芯片的测试方法及装置，具有以下有益效果：

(1)实现全参数自动化测试，不需要使用高压示波器和高压探头等仪器，降低了测试成本，提高了测试效率；

(2)在高压参数测试时对被测芯片、测试设备、测试人员都做了可靠的防护措施，减少了财产损失和人身伤害风险；

(3)在测试线路的结构上进行创新，将高压、低压、直流、交流等被测芯片全部参数集成在一套装置上进行测试，测试效率高，测试成本低，适用于规模化测试。

附图说明

图1为本发明提供的高压栅极驱动芯片的测试方法流程示意图。

图2为本发明提供的高压栅极驱动芯片的测试装置的结构示意图。

图3为本发明提供的高压驱动信号测试原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种高压栅极驱动芯片的测试方法及装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及其任何变形，意图在于覆盖不排它的包括，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本发明提供一种高压栅极驱动芯片的测试方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤S1：设计测试PCB板，由测试PCB板母板和测试PCB板子板构成；PCB板上包括电源模块、被测芯片、测试模块、保护盖板，其中电源模块、测试模块和保护盖板位于测试PCB板母板上，被测芯片位于测试PCB板子板上，如图2所示；通过上位机下发激励信号至测试PCB板，电源模块对被测芯片提供小于30V的低压电源，被测芯片接收到激励信号后，输出低压驱动信号到测试PCB板上的测试模块。

步骤S2：测试模块包含信号预处理模块和信号测试模块，在低压驱动信号测试时，直接使用信号测试模块，对被测芯片的低压功能和参数进行测试，并将是否通过测试的结果回传到上位机；当被测芯片存在低压功能或参数失效时，步骤S2将返回测试不通过的结果到上位机，后续将跳过步骤S3、S4不再进行，也就相应的避免了高压电源和高压信号通过失效被测芯片，对测试装置和测试人员造成伤害的风险。

步骤S3：当步骤S2中被测芯片的测试通过后，通过上位机下发激励信号至测试PCB板，被测芯片不接入测试回路，保护盖板锁定，电源模块提供大于400V的高压电源，测试模块对该高压电源进行测试，检查电压是否达到设定电压，检查漏电流是否小于设定阈值，并将是否通过测试的结果传到上位机。当测试PCB板上的电源模块或者高压回路有异常时，步骤S3将返回测试不通过的结果到上位机，后续将跳过步骤S4不再进行，不会有不符合设定的高压电源施加到被测芯片上，也就相应的避免了高压电源对被测芯片造成伤害的风险。

步骤S4：当步骤S3中被测芯片的测试通过后，通过上位机下发激励信号至测试PCB板，被测芯片接入测试回路，电源模块提供高压电源，测试模块对被测芯片进行测试，测试被测芯片的各项电参数；测试被测芯片的高压驱动信号输出，包括高压驱动信号的高电平、低电平、信号传输时间、信号上升时间、信号下降时间、信号匹配度等参数，并将是否通过测试的结果回传到上位机。

如图3所示是高压驱动信号的测试线路图，高压驱动信号通过电阻R1、R2和跟随器buff后转换为0.01倍电压信号进入比较器startcomp、比较器stopcomp，比较器startcomp的starttrigref脚、比较stopcomp的stoptrigreg脚由测试程序设定比较电压，被测信号(即0.01倍电压信号)通过比较器startcomp、stopcomp后变成高电平信号进入比较器counter1，比较器counter1的时钟脚clk是由FPGA芯片输入的时钟信号，通过计数器counter1对被测信号转化成的高电平信号进行计数，由FPGA芯片读取计数结果。

步骤S5：通过上位机将测试结果进行读取和分析，计算测试结果是否满足芯片规范指标要求，并将被测芯片是否通过测试的结果进行显示和保存。

步骤S6：通过上位机下发激励信号至测试PCB板，将电源模块输出电压设定为0V，将被测芯片与高压电源或高压信号相关的管脚设定为0V，将PCB板上所有高压相关的电容两端设定为0V，并通过测试模块测试上述各个电压，将测试结果回传到上位机。上位机对测试结果进行判断，当所有设定0V电压都已达到0V时，显示测试已完成的提示，保护盖板解锁，允许测试人员取走被测芯片。步骤S6可以有效避免高压电源或高压信号仍在测试PCB板上时，测试人员接触被测芯片或测试PCB板造成人身伤害的风险。

基于上述高压栅极驱动芯片的测试方法，本发明还提供一种高压栅极驱动芯片的测试装置，如图2所示，测试装置包括测试PCB板、上位机；测试PCB板包括测试PCB板母板、测试PCB板子板和保护盖板，测试PCB板母板包括FPGA芯片、电源模块、测试模块，测试PCB板子板包括测试插座和被测芯片，保护盖板包括绝缘盖板和锁定开关。

上位机通过PCI接口和FPGA芯片进行数据交互，上位机运行测试程序，下发各类激励信号给测试PCB板，并接收测试PCB板的各类返回信号，进行分析判断，显示测试结果。FPGA芯片控制电源模块输出测试程序设定的电源电压，将激励信号传送至被测芯片，读取测试模块的测试数据，并将结果传送给上位机。电源模块输出测试程序设定的电源电压和直流电压到被测芯片，并测量输出电流。测试模块测试由测试程序设定的电压值，测试被测芯片的信号输出。

上位机运行的测试程序包括电源控制和查询模块、测试激励信号下发模块、测试数据读取和分析保存模块。电源控制和查询模块用于控制电源模块的开启与关闭，设置不同的电压与电流并控制通道的开关，测量所有通道的电流并显示；测试激励信号下发模块按照测试程序设定下发激励信号，控制测试PCB板对被测芯片的所有参数和所有输出信号进行测试；测试数据读取和分析保存模块用于从FPGA芯片读取测试数据，将测试数据和规范进行比较判断，并保存和显示测试结果。

电源模块包括低压电源输出和高压电源输出，其中低压电源主要负责向被测芯片低电压供电，一般电压不超过30V；其中高压电源主要负责向被测芯片高电压供电，一般电压大于400V，不高于1000V。

测试模块包括直流参数测试模块和交流参数测试模块，直流测试模块将需要测试的电压、电流信号通过模数转换器转化为数字信号，由所述FPGA芯片进行读取。交流测试模块通过比较器将需要测试的时间参数转化为高电平信号，然后FPGA芯片通过脉冲计数的方式计算测试结果。

测试PCB板的控制核心是一个FPGA芯片，用于接收上位机发送的各种激励信号，根据激励信号控制电源模块产生需要的电压，控制板上继电器开关形成需要的测试线路，对被测芯片发送需要的状态指令。

测试PCB板的测试核心是测试模块，测试模块包括直流参数测试模块和交流参数测试模块，这些模块中包括模数转换器、数模转换器、脉冲发生器、比较器、计数器等芯片，以及这些芯片工作所需的供电线路、信号线路、继电器开关、电阻电容器件等组件，通过这些芯片以及组件的组合，可以测试电压、电流、信号传输时间等参数。

对于被测高压栅极驱动芯片产生的高压驱动信号，由测试模块中的交流参数测试模块进行测试，如图3所示，通过比较器、电阻、脉冲发生器、脉冲计数器的组合，可以由FPGA芯片读取到被测芯片的交流参数，如信号传输时间等。

上位机的核心是测试程序，通过运行测试程序，控制测试PCB板执行测试流程，判断测试数据是否达到被测芯片规范要求，显示测试结果。上位机在运行测试程序时，会有多次判断和执行动作，这些判断和执行动作对测试过程中的安全防护有着重要意义。测试程序采用VC++语言编写，编译成可执行文件，运行于Windows软件环境下。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种高压栅极驱动芯片的测试方法，其特征在于，包括：

步骤S1：上位机运行测试程序，下发激励信号至测试PCB板；测试PCB板中，电源模块对被测芯片提供低压电源，被测芯片接收到激励信号后，输出低压驱动信号到测试PCB板上的测试模块；

步骤S2：测试模块接收到上位机激励信号后，对被测芯片的低压功能和参数进行测试，并将是否通过测试的结果回传到上位机；当被测芯片存在低压功能或参数失效时，将返回测试不通过的结果到上位机，后续跳过步骤S3、S4直接执行步骤S5；

步骤S3：当步骤S2通过后，通过上位机下发激励信号至测试PCB板，被测芯片不接入测试回路，测试PCB板中的保护盖板锁定，电源模块提供高压电源，测试模块对该高压电源进行测试，当电源模块或者高压回路有异常时，返回测试不通过的结果到上位机，后续跳过步骤S4直接执行步骤S5；

步骤S4：当步骤S3通过后，通过上位机下发激励信号至测试PCB板，被测芯片接入测试回路，电源模块提供高压电源，测试模块测试被测芯片的各项电参数、高压驱动信号输出，并将是否通过测试的结果回传到上位机；

步骤S5：通过上位机将测试结果进行读取和分析，计算测试结果是否满足芯片规范指标要求，并将被测芯片是否通过测试的结果进行显示和保存；

步骤S6：通过上位机下发激励信号至测试PCB板，将电源模块输出电压设定为0V，将被测芯片与高压电源或高压信号相关的管脚设定为0V，将测试PCB板上所有高压相关的电容两端设定为0V，并通过测试模块测试各个电压，将测试结果回传到上位机；

上位机对测试结果进行判断，当所有设定0V电压都已达到0V时，显示测试已完成的提示，保护盖板解锁，允许测试人员取走被测芯片。

2.如权利要求1所述的高压栅极驱动芯片的测试方法，其特征在于，所述测试模块包括直流参数测试模块和交流参数测试模块，直流参数测试模块将需要测试的电压、电流信号通过模数转换器转化为数字信号，由FPGA芯片进行读取；交流参数测试模块通过比较器将需要测试的时间参数转化为高电平信号，然后FPGA芯片通过脉冲计数的方式计算测试结果。

3.如权利要求1所述的高压栅极驱动芯片的测试方法，其特征在于，所述测试模块对高压电源进行测试的内容包括：检查电压是否达到设定电压，检查漏电流是否小于设定阈值，并将是否通过测试的结果会传到上位机。

4.如权利要求1所述的高压栅极驱动芯片的测试方法，其特征在于，所述被测芯片的高压驱动信号输出包括：高压驱动信号的高电平、低电平、信号传输时间、信号上升时间、信号下降时间和信号匹配度。

5.如权利要求1所述的高压栅极驱动芯片的测试方法，其特征在于，所述电源模块对被测芯片提供的低压电源不超过30V，对被测芯片提供的高压电源不低于400V，且不高于1000V。

6.如权利要求1所述的高压栅极驱动芯片的测试方法，其特征在于，所述测试程序采用VC++语言编写，编译成可执行文件，运行于Windows软件环境下。

7.一种高压栅极驱动芯片的测试装置，其特征在于，包括测试PCB板、上位机；测试PCB板由测试PCB板母板、测试PCB板子板和保护盖板构成；

测试PCB板母板包括：FPGA芯片、电源模块、测试模块，测试PCB板子板包括测试插座和被测芯片，保护盖板包括绝缘盖板和锁定开关；

上位机运行测试程序，下发各类激励信号给测试PCB板，并接收测试PCB板的各类返回信号，进行分析判断，显示测试结果；

FPGA芯片控制电源模块输出测试程序设定的电源电压，将激励信号传送至被测芯片，读取测试模块的测试数据，并将结果传送给上位机；

电源模块输出测试程序设定的电源电压和直流电压到被测芯片，并测量输出电流；

测试模块测试由测试程序设定的电压值，测试被测芯片的信号输出。

8.如权利要求7所述的高压栅极驱动芯片的测试装置，其特征在于，所述上位机运行的测试程序包括电源控制和查询模块、测试激励信号下发模块、测试数据读取和分析保存模块；

电源控制和查询模块用于控制电源模块的开启与关闭，设置不同的电压与电流并控制通道的开关，测量所有通道的电流并显示；

测试激励信号下发模块按照测试程序设定下发激励信号，控制测试PCB板对被测芯片的所有参数和所有输出信号进行测试；

测试数据读取和分析保存模块用于从FPGA芯片读取测试数据，将测试数据和规范进行比较判断，并保存和显示测试结果。

9.如权利要求7所述的高压栅极驱动芯片的测试装置，其特征在于，所述上位机通过PCI接口和FPGA芯片进行数据交互。