CN117092476A - 一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，包括测试工装及测试电路，测试工装包括底部PCB板和夹持组件，夹持组件中设有一个待测器件，测试电路通过底部PCB板与相对应的一个待测器件联通，测试电路包括正电源PWR+、负电源PWR‑、单工位正电源桥臂切换继电器S5，单工位负电源桥臂切换继电器S7、单工位中间桥臂切换继电器S6和MCU，每个继电器均包括两个并联的开关，MCU通过控制单工位正电源桥臂切换继电器S5，单工位负电源桥臂切换继电器S7以及单工位中间桥臂切换继电器S6三者中不同开关的通断配合，使得待测器件内的所有单管完成老化测试。本发明提高了老化处理效率，也降低了出错几率。
Description
技术领域
本发明涉及IGBT模块高温反偏老化测试技术领域，更具体地说，是涉及一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块。
背景技术
目前，光伏行业的逆变器和风电行业的整流器的功率等级越来越大，传统的低压等级变流器的体积越来越大，成本增加，失去竞争优势。为了解决这一瓶颈问题，各个公司增加研发投入，采用将变流器的电压等级提高，降低电流的办法，降低变流器体积和成本。而功率模块的额定电压等级无法满足使用需求，故采用三电平方案替代原有的两电平方案。三电平的模块结构复杂，考核参数较多，在测试过程中，需要进行极限工况下的测试。
目前三电平功率模块的测试方法主要包括以下两种，一、采用传统单管老化方式，即使器件并联老化，需要四次切换，并且需更换老化板或更换不同的连线方式才能完成三电平模块内所有单管的老化；二、高温反偏老化采用普通的上下桥老化方式，需要两次切换，并且也需更换老化板或更换不同的连线方式才能完成三电平模块内所有单管的老化。
传统的试验电路和方法，需要通过更换老化板或重新接线的方式来连接试验器件上不同的桥臂或单管，这样就导致同一品种的三电平模块需要配置多种老化板，增加使用成本，或需要更换不同的连线，容易接错，且因在整个三电平模块试验过程中，因更换老化板或接线方式，需要多次(2-4次)的开启烘箱、等待烘箱温度到达且温度、开通高压开始试验、关闭高压结束试验(模块内三电平部分单管)；降温、取出老化板、更换老化板或重新接线、再开启烘箱、等待烘箱温度到达且温度、开通高压开始试验、关闭高压结束试验(模块内三电平模块其它部分单管)，导致运行效率低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，该模块无需更换老化板，且只需二次切换就可以完成一个三电平模块内所有单管的老化；降低了出错几率，提高了老化处理效率。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，包括测试工装及测试电路，所述测试工装包括底部PCB板，以及固定在底部PCB板上的多个夹持组件，每个夹持组件中均设有一个待测器件，所述测试电路为多组，每组测试电路均通过底部PCB板与相对应的一个待测器件联通，所述测试电路包括正电源PWR+、负电源PWR-、单工位正电源桥臂切换继电器S5，单工位负电源桥臂切换继电器S7以及单工位中间桥臂切换继电器S6，每个继电器均包括两个并联的开关，所述单工位正电源桥臂切换继电器S5连接至待测器件的引脚DC+、引脚N2/AC2；单工位负电源桥臂切换继电器S7连接至待测器件的引脚DC-、引脚N1/AC1；单工位中间桥臂切换继电器S6连接至待测器件的引脚Cx、引脚Cy；所述测试电路中还包括MCU，MCU通过控制单工位正电源桥臂切换继电器S5，单工位负电源桥臂切换继电器S7以及单工位中间桥臂切换继电器S6三者中不同开关的通断配合，两次操作便能使得待测器件内的所有单管完成老化。
作为优选方案，所述正电源PWR+、正电源总继电器S1和单工位正电源桥臂切换继电器S5依次串联，所述单工位正电源桥臂切换继电器S5包括开关S5A和开关S5B，开关S5A连接至待测器件的引脚DC+，开关S5B连接至待测器件的引脚N2/AC2。
作为优选方案，所述正电源总继电器S1和单工位正电源桥臂切换继电器S5之间还设有单工位上桥保护继电器S3，所述正电源总继电器S1和单工位上桥保护继电器S3之间还设有采样电阻RIR+。
作为优选方案，所述负电源PWR-、负电源总继电器S2和单工位负电源桥臂切换继电器S7依次串联，所述单工位负电源桥臂切换继电器S7包括开关S7A和开关S7B，开关S7A连接至待测器件的引脚N1/AC1，开关S7B连接至待测器件的引脚DC-。
作为优选方案，所述负电源总继电器S2和单工位负电源桥臂切换继电器S7之间还设有单工位下桥保护继电器S4，所述负电源总继电器S2和单工位下桥保护继电器S4之间设有采样电阻RIR-。
作为优选方案，所述单工位中间桥臂切换继电器S6连接至正电源PWR+的负极和负电源PWR-的正极，所述单工位中间桥臂切换继电器S6包括开关S6A和开关S6B，开关S6A连接至待测器件的引脚Cx，开关S6B连接至待测器件的引脚Cy。
作为优选方案，所述单工位正电源桥臂切换继电器S5、单工位负电源桥臂切换继电器S7与待测器件之间还设有上桥臂保险丝F1、复用保险丝F2和下桥臂保险丝F3。
作为优选方案，所述夹持组件包括夹持底座和盖板，所述夹持底座的一端和盖板一端铰接，所述夹持底座的另一端与盖板的另一端卡接，所述待测器件被夹持在夹持底座和盖板之间，所述夹持组件上还设有导通区域，待测器件的引脚通过导通区域与底部PCB板联通。
作为优选方案，所述盖板的另一端固定有锁块座，所述锁块座上铰接有向下延伸的锁块，所述夹持底座的另一端固定有锁扣，锁块卡设在锁扣内。
作为优选方案，所述盖板上还设有通孔，所述待测器件上还固定有散热块，散热块上的翅片从通孔中穿出。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用了上下桥同时的老化测试方式，同时通过切换和控制，一次性把高温试验箱内老化板上的试验器件需要的引脚通过总线座转接装置，一次性引到控制测试电路板上，通过控制测试电路实现上下桥同时加电连接和试验器件内各个单管切换；通过配置的试验逻辑顺序，第一次试验的线路做完后，试验过程中不需要停止烘箱和更换老化板或重新接线，直接切换到第二次试验的线路，总共只需二次就可以完成一个三电平模块内所有单管的老化；从而使老化处理效率提高，也降低了现有测试过程中需要手动改接线的出错几率，且由于摒弃了更换老化板方式，也能进一步降低老化成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1和图2为本发明在不同角度下的底部PCB板与多个夹持组件的结构示意图；
图3为本发明的夹持组件的整体结构示意图；
图4和图5为本发明在不同角度下的夹持组件的爆炸结构示意图；
图6为本发明所采用的一种三电平功率模块的整体电路图；
图7为本发明所采用的测试电路的整体电路图；
图8为本发明第一次试验时的等效测试电路图；
图9为本发明第二次试验时的等效测试电路图。
附图标记：1、底部PCB板；2、夹持组件；21、散热块；20、待测器件；201、引脚；22、夹持底座；221、导通区域；222、定位柱；223、铰接座；224、铰接柱；23、锁扣；24、盖板；241、铰接耳；242、通孔；25、锁块；26、锁块座。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。
此外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，包括测试工装及测试电路，所述测试工装包括底部PCB板1，以及固定在底部PCB板1上的多个夹持组件2，每个夹持组件2中均设有一个待测器件20，所述测试电路为多组，每组测试电路均通过底部PCB板1与相对应的一个待测器件20联通。
如图3至图5所示，所述夹持组件2包括夹持底座22和盖板24，所述夹持底座22的一端和盖板24一端铰接，所述夹持底座22的另一端与盖板24的另一端卡接，所述待测器件20被夹持在夹持底座22和盖板24之间，所述夹持组件2上还设有导通区域221，待测器件20的引脚201通过导通区域221与底部PCB板1联通。
所述夹持底座22的一端固定有铰接座223，所述铰接座223的两侧跨接有铰接柱224，所述盖板24的一端的两侧延伸出两个连接耳241，所述铰接柱224贯穿两个连接耳241。所述盖板24的另一端固定有锁块座26，所述锁块座26上铰接有向下延伸的锁块25，所述夹持底座22的另一端固定有锁扣23，锁块25卡设在锁扣23内。
所述导通区域221的两端设有定位柱222，所述待测器件20的两端设有定位孔，两个定位柱贯穿定位孔；所述导通区域221中设有探针，待测器件20的引脚201与导通区域221中相应的探针相抵；所述盖板24上还设有通孔242，所述待测器件20上还固定有散热块21，散热块21上的翅片从通孔242中穿出。
如图6和图7所示，所述测试电路包括正电源PWR+、负电源PWR-、单工位正电源桥臂切换继电器S5，单工位负电源桥臂切换继电器S7以及单工位中间桥臂切换继电器S6，每个继电器均包括两个并联的开关，所述单工位正电源桥臂切换继电器S5连接至待测器件20的引脚DC+、引脚N2/AC2；单工位负电源桥臂切换继电器S7连接至待测器件20的引脚DC-、引脚N1/AC1；单工位中间桥臂切换继电器S6连接至待测器件20的引脚Cx、引脚Cy；所述测试电路中还包括MCU，MCU通过控制单工位正电源桥臂切换继电器S5，单工位负电源桥臂切换继电器S7以及单工位中间桥臂切换继电器S6三者中不同开关的通断配合，两次操作便能使得待测器件20内的所有单管完成老化。
所述正电源PWR+、正电源总继电器S1和单工位正电源桥臂切换继电器S5依次串联，所述单工位正电源桥臂切换继电器S5包括开关S5A和开关S5B，开关S5A连接至待测器件20的引脚DC+，开关S5B连接至待测器件20的引脚N2/AC2。所述正电源总继电器S1和单工位正电源桥臂切换继电器S5之间还设有单工位上桥保护继电器S3，所述正电源总继电器S1和单工位上桥保护继电器S3之间还设有采样电阻RIR+。
所述负电源PWR-、负电源总继电器S2和单工位负电源桥臂切换继电器S7依次串联，所述单工位负电源桥臂切换继电器S7包括开关S7A和开关S7B，开关S7A连接至待测器件20的引脚N1/AC1，开关S7B连接至待测器件20的引脚DC-。所述负电源总继电器S2和单工位负电源桥臂切换继电器S7之间还设有单工位下桥保护继电器S4，所述负电源总继电器S2和单工位下桥保护继电器S4之间设有采样电阻RIR-。
所述单工位中间桥臂切换继电器S6连接至正电源PWR+的负极和负电源PWR-的正极，所述单工位中间桥臂切换继电器S6包括开关S6A和开关S6B，开关S6A连接至待测器件20的引脚Cx，开关S6B连接至待测器件20的引脚Cy。
所述单工位正电源桥臂切换继电器S5、单工位负电源桥臂切换继电器S7与待测器件20之间还设有上桥臂保险丝F1、复用保险丝F2和下桥臂保险丝F3。
三电平功率模块的高温反偏老化采用本发明的测试电路，如图7中的试验线路，通过试验配置内的两次切换，即第一次试验和第二次试验即可完成三电平模块内所有单管的老化，不需要更换老化板或更换不同的连线方式。
如图8所示，第一次试验中正电源总继电器S1吸合，负电源总继电器S2吸合，单工位上桥保护继电器S3吸合，单工位下桥保护继电器S4吸合，单工位正电源桥臂切换继电器S5的开关S5A吸合、开关S5B断开；单工位负电源桥臂切换继电器S7的开关S7A吸合、开关S7B断开；单工位中间桥臂切换继电器S6的开关S6A吸合、开关S6B断开；
正电源PWR+正极通过正电源总继电器S1，采样电阻RIR+，单工位上桥保护继电器S3，开关S5A，保险丝F1，再到待测器件DUT的引脚DC+，引脚Cx，然后到开关S6A，正电源PWR+负极形成老化回路A1，老化的是待测器件DUT内的T1/D1；负电源PWR-正极通过开关S6A，再到待测器件的引脚Cx，引脚N1/AC1，保险丝F2，然后到开关S7A，单工位下桥保护继电器S4，采样电阻RIR-，负电源总继电器S2，负电源PWR-负极形成老化回路A2，老化的是待测器件DUT内的T2/D2，T5/D5。
如图9所示，第二次试验中正电源总继电器S1吸合，负电源总继电器S2吸合，单工位上桥保护继电器S3吸合，单工位下桥保护继电器S4吸合，单工位正电源桥臂切换继电器S5的开关S5A断开、开关S5B吸合；单工位负电源桥臂切换继电器S7的开关S7A断开、开关S7B吸合；单工位中间桥臂切换继电器S6的开关S6A断开、开关S6B吸合；
正电源PWR+正极通过正电源总继电器S1，采样电阻RIR+，单工位上桥保护继电器S3，开关S5B，保险丝F2，再到待测器件的引脚N2/AC2，引脚Cy，然后到开关S6B，正电源PWR+负极形成老化回路B1，老化的是待测器件DUT内的T3/D3，T6/D6；负电源PWR-正极通过开关S6B，再到待测器件的引脚Cy，引脚DC-，保险丝F3，然后到开关S7B，单工位下桥保护继电器S4，采样电阻RIR-，负电源总继电器S2，负电源PWR-负极形成老化回路B2，老化的是待测器件DUT内的T4/D4。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，包括测试工装及测试电路，所述测试工装包括底部PCB板(1)，以及固定在底部PCB板(1)上的多个夹持组件(2)，每个夹持组件(2)中均设有一个待测器件(20)，所述测试电路为多组，每组测试电路均通过底部PCB板(1)与相对应的一个待测器件(20)联通，其特征在于：所述测试电路包括正电源PWR+、负电源PWR-、单工位正电源桥臂切换继电器S5，单工位负电源桥臂切换继电器S7以及单工位中间桥臂切换继电器S6，每个继电器均包括两个并联的开关，所述单工位正电源桥臂切换继电器S5连接至待测器件(20)的引脚DC+、引脚N2/AC2；单工位负电源桥臂切换继电器S7连接至待测器件(20)的引脚DC-、引脚N1/AC1；单工位中间桥臂切换继电器S6连接至待测器件(20)的引脚Cx、引脚Cy；所述测试电路中还包括MCU，MCU通过控制单工位正电源桥臂切换继电器S5，单工位负电源桥臂切换继电器S7以及单工位中间桥臂切换继电器S6三者中不同开关的通断配合，两次操作便能使得待测器件(20)内的所有单管完成老化。
2.根据权利要求1所述的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，其特征在于，所述正电源PWR+、正电源总继电器S1和单工位正电源桥臂切换继电器S5依次串联，所述单工位正电源桥臂切换继电器S5包括开关S5A和开关S5B，开关S5A连接至待测器件(20)的引脚DC+，开关S5B连接至待测器件(20)的引脚N2/AC2。
3.根据权利要求2所述的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，其特征在于，所述正电源总继电器S1和单工位正电源桥臂切换继电器S5之间还设有单工位上桥保护继电器S3，所述正电源总继电器S1和单工位上桥保护继电器S3之间还设有采样电阻RIR+。
4.根据权利要求1所述的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，其特征在于，所述负电源PWR-、负电源总继电器S2和单工位负电源桥臂切换继电器S7依次串联，所述单工位负电源桥臂切换继电器S7包括开关S7A和开关S7B，开关S7A连接至待测器件(20)的引脚N1/AC1，开关S7B连接至待测器件(20)的引脚DC-。
5.根据权利要求4所述的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，其特征在于，所述负电源总继电器S2和单工位负电源桥臂切换继电器S7之间还设有单工位下桥保护继电器S4，所述负电源总继电器S2和单工位下桥保护继电器S4之间设有采样电阻RIR-。
6.根据权利要求1所述的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，其特征在于，所述单工位中间桥臂切换继电器S6连接至正电源PWR+的负极和负电源PWR-的正极，所述单工位中间桥臂切换继电器S6包括开关S6A和开关S6B，开关S6A连接至待测器件(20)的引脚Cx，开关S6B连接至待测器件(20)的引脚Cy。
7.根据权利要求1所述的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，其特征在于，所述单工位正电源桥臂切换继电器S5、单工位负电源桥臂切换继电器S7与待测器件(20)之间还设有上桥臂保险丝F1、复用保险丝F2和下桥臂保险丝F3。
8.根据权利要求1所述的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，其特征在于，所述夹持组件(2)包括夹持底座(22)和盖板(24)，所述夹持底座(22)的一端和盖板(24)一端铰接，所述夹持底座(22)的另一端与盖板(24)的另一端卡接，所述待测器件(20)被夹持在夹持底座(22)和盖板(24)之间，所述夹持组件(2)上还设有导通区域(221)，待测器件(20)的引脚(201)通过导通区域(221)与底部PCB板(1)联通。
9.根据权利要求1所述的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，其特征在于，所述盖板(24)的另一端固定有锁块座(26)，所述锁块座(26)上铰接有向下延伸的锁块(25)，所述夹持底座(22)的另一端固定有锁扣(23)，锁块(25)卡设在锁扣(23)内。
10.根据权利要求1所述的一种用于三电平功率模块的高温反偏老化测试模块，其特征在于，所述盖板(24)上还设有通孔(242)，所述待测器件(20)上还固定有散热块(21)，散热块(21)上的翅片从通孔(242)中穿出。
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| CN117443786A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-26 | 杭州芯云半导体技术有限公司 | 一种基于老化测试的半导体器件分选方法及系统 |
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| CN117443786A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-26 | 杭州芯云半导体技术有限公司 | 一种基于老化测试的半导体器件分选方法及系统 |
| CN117443786B (zh) * | 2023-12-22 | 2024-03-12 | 杭州芯云半导体技术有限公司 | 一种基于老化测试的半导体器件分选方法及系统 |
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