CN117214482A - 半导体功率模块漏电流测试电路、方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了半导体功率模块漏电流测试电路、方法和系统，对应半导体功率模块的每个引出端设置引出端测试子电路，引出端测试子电路包括测试总线、保护总线、待测引出端连线、引出端保护支线、过渡线、第一控制开关系统和第二控制开关系统，第一控制开关系统控制测试总线、过渡线、待测引出端连线两两之间的通断，第二控制开关系统控制保护总线与引出端保护支线之间的通断，过渡线与保护总线之间的通断，保护总线与引出端保护支线之间的通断，保护总线环绕在测试总线、过渡线外围，引出端保护支线环绕在待测引出端连线外围；各引出端测试子电路的测试总线连接在一起，保护总线连接在一起，防止各种漏电流的产生，提高测试精度。

Description

半导体功率模块漏电流测试电路、方法和系统

技术领域

本发明涉及半导体功率模块测试技术领域，尤其是涉及半导体功率模块漏电流测试电路、方法和系统。

背景技术

半导体功率模块中包括多个半导体功率管，在对半导体功率模块的静态测试中，需要测试各半导体功率管的漏电流，如图1所示，各半导体功率管的测试总线是连接在一起的，各半导体功率管的测试作为子电路存在，对不同的半导体功率管测试时，需要采用继电器进行切换，不测试的半导体功率管要断开连接，只选中需要测试的半导体功率管连接到测试总线上，而继电器部分也会有漏电流产生，继电器的漏电流约为纳安（nA）级，传统硅（Si）半导体功率模块本身漏电流较大，约为微安（uA）级，在对传统硅半导体功率模块漏电流测试时，继电器的漏电流对测试结果的影响可以忽略，随着技术的发展，SiC等第三代功率模块的漏电流也为纳安（nA）级，对第三代功率模块的测试时，继电器的漏电流会严重影响测试精度。

为了提高测试精度，目前选用干簧继电器进行切换，干簧继电器将触点密封在玻璃管内，以此减小环境对漏电流的影响，但干簧继电器本身价格较高，是传统继电器的几十倍，对于三电平等较复杂的功率模块会需要大量的继电器，干簧继电器会大大增加系统成本。

因此，如何在降低成本的基础上，提高半导体功率模块的测试精度，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供半导体功率模块漏电流测试电路、方法和系统，在漏电流测试时，采用与测试线等电位的保护线，采用常见继电器隔离被测试引出端与外界的连接，防止漏电流产生，同时隔离被测试引出端用继电器与外界的连接，防止被测试引出端用继电器产生漏电流，将未测试的引出端与对应的引出端保护线连接，防止漏电流流入测试线，对未测试引出端用继电器用保护线进行屏蔽，防止未测试引出端用继电器的漏电流流入测试线，通过以上方法，降低成本的同时，提高了漏电流测试精度。

第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

半导体功率模块漏电流测试电路，半导体功率模块包括N个引出端，对应每个引出端设置引出端测试子电路，引出端测试子电路包括测试总线、保护总线、待测引出端连线、引出端保护支线、过渡线、第一控制开关系统和第二控制开关系统，第一控制开关系统用于控制测试总线、过渡线、待测引出端连线两两之间的断开或连接，第二控制开关系统用于控制保护总线与引出端保护支线之间的断开或连接，过渡线与保护总线之间的断开或连接，保护总线与引出端保护支线之间的断开或连接，保护总线环绕在测试总线、过渡线外围，引出端保护支线环绕在待测引出端连线外围；各引出端测试子电路的测试总线连接在一起，各引出端测试子电路的保护总线连接在一起。

本发明进一步设置为：第一开关控制系统包括二个控制开关，第一控制开关的第一端连接到测试总线，其第二端连接到过渡线的一端；第二控制开关的第一端连接到过渡线的另一端，其第二端连接到待测引出端连线，保护总线环绕第一控制开关的两端和第二控制开关的第一端。

本发明进一步设置为：第一控制开关是第一继电器的控制开关，第二控制开关是第二继电器的控制开关，第一继电器线圈的一端连接到保护总线上，第二继电器线圈的一端通过第二控制开关系统连接到保护总线上。

本发明进一步设置为：第二控制开关系统包括三个控制开关，第三控制开关的第一端连接到保护总线上，其第二端连接过渡线上；第四控制开关的第一开关端连接到保护总线上，第二开关端连接到待测引出端连线上，其中间开关端连接到引出端保护支线上，其中间开关端或者与第一开关端连接，断开第二开关端，或者与第二开关端连接，断开第一开关端；第五控制开关的第一端连接到保护总线上，其第二端连接到第二继电器线圈的一端。

本发明进一步设置为：还包括四个控制开关，分别用于控制继电器线圈两端的通断；第六控制开关的第一端连接第一继电器线圈的第一端，其第二端接继电器电源的一端；第七控制开关的第一端连接第一继电器线圈的第二端，其第二端接继电器电源的另一端；第八控制开关的第一端连接第二继电器线圈的第一端，其第二端接继电器电源的一端；第九控制开关的第一端连接第二继电器线圈的第二端，其第二端接继电器电源的另一端。

本发明进一步设置为：控制开关是继电器的开关侧，各控制开关由继电器线圈控制。

第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

半导体功率模块漏电流测试方法，采用本申请所述的测试电路，在其中一个引出端被选中进行测试时，该被选引出端对应的引出端测试子电路中的第一控制开关系统，控制测试总线、过渡线、待测引出端连线依次连接在一起，第二控制开关系统控制保护总线与过渡线断开、保护总线与引出端保护支线断开；其余未测试引出端测试子电路中的第一控制开关系统，控制测试总线与过渡线断开、过渡线与待测引出端连线断开，第二控制开关系统控制待测引出端连线与引出端保护支线连接，并断开与保护总线的连接，控制过渡线与保护总线连接。

本发明进一步设置为：在其中一个引出端被选中进行测试时，该被选引出端对应的引出端测试子电路中的第一继电器线圈的一端、第二继电器线圈的一端都连接保护总线，未测试引出端的引出端测试子电路中的第一继电器线圈的一端连接保护总线，第二继电器线圈的一端与保护总线断开连接。

本发明进一步设置为：在其中一个引出端被选中进行测试时，该被选引出端对应的引出端测试子电路中的第六控制开关、第七控制开关、第八控制开关、第九控制开关处于断开状态，未测试引出端对应的引出端测试子电路中的第六控制开关、第七控制开关、第八控制开关、第九控制开关处于连通状态。

第三方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

半导体功率模块漏电流测试系统，包括N个引出端、N个引出端测试子电路和控制电路，一个引出端对应一个引出端引出端测试子电路，各引出端测试子电路结构相同，所有引出端测试子电路的保护总线连接在一起，所有引出端测试子电路的测试总线连接在一起，测试总线与保护总线不连接，但等电位；控制电路分别与各引出端测试子电路连接，用于控制各引出端测试子电路中控制开关的状态。

与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：

1.本申请通过设置过渡线和第一控制开关系统，将待测引出端连线通过过渡线连接到测试总线上，在未测试时，断开连接，在测试时通过过渡线连接，保证了第一控制开关的第二端不产生漏电流；

2.进一步地，本申请通过第二开关控制系统，在测试时将引出端保护支线与测试总线连接，保证了测试总线、过渡线、待测引出端连线的外围与测试总线等电位，不产生漏电流；

3.进一步地，本申请通过第二开关控制系统，在未测试时，测试总线断开与过渡线的连接，过渡线与保护总线连接，避免了过渡线与测试总线产生漏电流，提高测试精度；

4.进一步地，本申请通过第二开关控制系统，在未测试时，引出端与各引出端保护支线连接，并断开与保护总线的连接，保证了未测试引出端的漏电流不会进入测试总线，提高了测试精度。

附图说明

图1是现有技术的测试电路结构示意图；

图2是本发明一个具体实施例的引出端测试子电路结构示意图；

图3是本发明一个具体实施例的测试电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步详细说明。

本申请的半导体功率模块的引出端测试子电路，如图2所示，包括测试总线D_A、保护总线D_A_GUARD、过渡线D_B、待测引出端连线D1、引出端保护支线D1_GUARD、第一控制开关系统和第二控制开关系统，测试总线与保护总线等电位，但二者并不连接，保护总线环绕在测试总线D_A和过渡线D_B外围，引出端保护支线环绕在待测引出端连线外围。

第一控制开关系统，控制测试总线D_A、过渡线D_B的连接或断开，控制过渡线D_B与待测引出端连线D1的连接或断开，用于控制测试总线与待测引出端连线D1的断开或连接。

第二控制开关系统，控制保护总线与过渡线的断开或连接，控制引出端保护支线与保护总线的断开或连接，控制继电器线圈与继电器电源的断开或连接，控制继电器线圈与保护总线的连接或断开，控制继电器的线圈两端与继电器电源的连接或断开，保证在测试过程中，测试总线、过渡线和待测引出端连线被保护总线屏蔽，保证继电器线圈与保护总线连接，不产生漏电流，提高漏电流测试精度。

第一控制开关系统，包括第一控制开关S1_1和第二控制开关S1_2，测试总线连接到第一控制开关的第一端，第一控制开关的第二端连接到过渡线的一端，过渡线的另一端连接第二控制开关的第一端，第二控制开关的第二端连接到待测引出端连线D1。保护总线环绕在测试总线、第一控制开关、过渡线、第二控制开关的第一端的外围，用于给测试总线、第一控制开关、过渡线、第二控制开关的第一端提供与测试总线相同的等电位，防止产生漏电流。

引出端保护支线环绕在第二控制开关的第二端、待测引出端连线的外围，用于给第二控制开关的第二端、待测引出端连线提供与待测引出端连线相同的等电位，防止产生漏电流。

第二控制开关，是用于控制第一控制开关的第二端与待测引出端连线的连接或断开，若只有第一控制开关，在第一控制开关断开时，第一控制开关的第二端与待测引出端连线的连接，此时，会在第一控制开关的第二端与第一端之间产生漏电流，为了防止第一控制开关两端之间产生漏电流，设置过渡线和第二控制开关，控制第一控制开关的第二端与待测引出端连线的断开或连接，防止引出端电流产生。

第二控制开关系统，包括第三控制开关至第九控制开关共七个控制开关。

第三控制开关S1_3的第一端连接过渡线，其第二端连接到保护总线上，用于控制过渡线与保护总线的断开或连接。第四控制开关S1_4的第一端连接待测引出端连线，其第二端连接到保护总线上，其中间端连接到引出端保护支线D1_GUARD，用于控制引出端保护支线或与待测引出端连线连接，断开与保护总线的连接，或与保护总线连接，断开与待测引出端连线的连接。第五控制开关S1_5的第一端连接继电器电源的第一端，其第二端连接到第一继电器K1_1线圈的一端；第六控制开关S1_6的第一端连接继电器电源的第二端，其第二端连接到第一继电器K1_1线圈的另一端，第五控制开关和第六控制开关共同作用，用于控制第一继电器线圈与继电器电源的连接或断开。第七控制开关S1_7的第一端连接继电器电源的第一端，其第二端连接到第二继电器K1_2线圈的一端；第八控制开关S1_8的第一端连接继电器电源的第二端，其第二端连接到第二继电器K1_2线圈的另一端，第七控制开关和第八控制开关共同作用，用于控制第一继电器线圈与继电器电源的连接或断开。第九控制开关S1_9的第一端连接到第二继电器K1_2线圈的一端，用于控制第二继电器K1_2线圈与保护总线的连接或断开。

在待测引出端连线D1被选中进行测试时，第一控制开关和第一控制开关闭合，待测引出端连线D1与测试总线连接，从测试总线端对待测引出端连线D1的引出端电流进行测试。

此时，第三控制开关断开，过渡线断开与保护总线的连接；第四控制开关的中间端与保护总线连接，从而使引出端保护支线与保护总线连接，引出端保护支线与保护总线等电位，从而在待测引出端连线周围形成与测试总线等电位的环境，防止待测引出端连线产生漏电流，影响测试精度。

第五控制开关打开、第六控制开关打开，第一继电器线圈连接到保护总线上，防止第一继电器线圈产生漏电流。

第九控制开关闭合，第七控制开关打开、第八控制开关打开，使第二继电器线圈的一端连接到保护总线上，防止第二继电器线圈产生漏电流。

同时，断开第一继电器线圈、第二继电器线圈与继电器电源的连接，第一继电器线圈、第二继电器线圈都与保护总线连接在一起，保证第一继电器线圈、第二继电器线圈不产生漏电流。

在待测引出端连线D1未被选中测试时，第九控制开关断开，第二继电器线圈与保护总线断开连接，第五控制开关和第六控制开关闭合，共同作用给第一继电器线圈通电，第一控制开关打开，第七控制开关和第八控制开关闭合，共同作用给第二继电器线圈通电，第二控制开关打开。

第一控制开关和第二控制开关打开，待测引出端连线D1与过渡线断开，过渡线与测试总线断开，此时第三控制开关闭合，过渡线与保护总线连接，过渡线与保护总线等电位，避免第一控制开关的两端产生漏电流。

第四控制开关的中间端连接到待测引出端连线D1，待测引出端连线D1与引出端保护支线连接，断开与保护总线的连接，待测引出端连线D1与引出端保护支线等电位，防止待测引出端连线D1产生漏电流。

在申请的一个具体实施例中，包括多个继电器，各控制开关对应不同的继电器开关侧。

第一继电器线圈连接的继电器电源，为高隔离(Isolation)电源，第一继电器线圈上的电位不会影响到继电器电源。

本申请的半导体功率模块漏电流测试电路，如图3所示，半导体功率模块包括N个引出端，其中，N是大于等于1的正整数。每个引出端对应设置一个引出端测试子电路，各引出端测试子电路的保护总线连接在一起，各引出端测试子电路的测试总线连接在一起，测试总线与保护总线等电位，但不连接。

在一个时刻，选中其中的一个引出端进行测试，其余引出端断开与测试总线的连接，本实施例中选中第一漏电极D1进行测试，其余引出端断开，其余引出端被选中的情况，以此类推，不再赘述。

第一漏电极D1对应的引出端测试子电路为第一引出端测试子电路。

测试中，将第五控制开关、第六控制开关打开，断开第一继电器线圈上的电源，第一继电器线圈与保护总线连接。将第七控制开关、第八控制开关打开，断开第二继电器线圈上的电源，关闭第九控制开关，使第二继电器线圈与保护总线连接。打开第三控制开关，使过渡线断开与保护总线的连接。第四控制开关控制保护总线与引出端保护支线连接，断开与测试引出端D1的连接。

第一控制开关、第二控制开关闭合，测试总线与过渡线连接，过渡线与测试引出端D1连接。

同时，其余各测试子电路相同，以下以第二待测引出端D2对应的第二引出端测试子电路进行说明，其余各测试子电路的工作过程以此类推，不再赘述。

第二引出端测试子电路的工作如下：

第二引出端测试子电路中的第五控制开关、第六控制开关闭合，接通第一继电器线圈上的电源，同时第一继电器线圈与保护总线连接。第七控制开关、第八控制开关闭合，接通第二继电器线圈上的电源，打开第九控制开关，使第二继电器线圈与保护总线断开。关闭第三控制开关，使过渡线与保护总线的连接。第四控制开关控制测试引出端D2与引出端保护支线连接，断开与保护总线的连接。

第一控制开关、第二控制开关打开，测试总线与过渡线断开，过渡线与测试引出端D2断开。

本申请的半导体功率模块漏电流测试系统，包括N个引出端、N个引出端测试子电路和控制电路，一个引出端对应一个引出端的引出端测试子电路，各测试引出端测试子电路结构相同，所有引出端测试子电路的保护总线连接在一起，所有引出端测试子电路的测试总线连接在一起，测试总线与保护总线不连接，但等电位；控制电路分别与各测试引出端测试子电路连接，用于控制各测试引出端测试子电路中控制开关的状态。

各控制开关采用继电器，控制电路控制各继电器的上电与断开时刻，选中一个引出端进行测试，断开其余引出端与测试总线的连接。

控制电路控制测试总线与保护总线等电路，在未测试引出端的测试子电路中，控制各引出端与其对应的引出端保护支线连接，保持各引出端与引出端保护支线等电位，防止漏电流的产生。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.半导体功率模块漏电流测试电路，其特征在于：半导体功率模块包括N个引出端，对应每个引出端设置引出端测试子电路，引出端测试子电路包括测试总线、保护总线、待测引出端连线、引出端保护支线、过渡线、第一控制开关系统和第二控制开关系统，第一控制开关系统用于控制测试总线、过渡线、待测引出端连线两两之间的断开或连接，第二控制开关系统用于控制保护总线与引出端保护支线之间的断开或连接，过渡线与保护总线之间的断开或连接，保护总线与引出端保护支线之间的断开或连接，保护总线环绕在测试总线、过渡线外围，引出端保护支线环绕在待测引出端连线外围；各引出端测试子电路的测试总线连接在一起，各引出端测试子电路的保护总线连接在一起。

2.根据权利要求1所述半导体功率模块漏电流测试电路，其特征在于：第一开关控制系统包括二个控制开关，第一控制开关的第一端连接到测试总线，其第二端连接到过渡线的一端；第二控制开关的第一端连接到过渡线的另一端，其第二端连接到待测引出端连线，保护总线环绕第一控制开关的两端和第二控制开关的第一端。

3.根据权利要求2所述半导体功率模块漏电流测试电路，其特征在于：第一控制开关是第一继电器的控制开关，第二控制开关是第二继电器的控制开关，第一继电器线圈的一端连接到保护总线上，第二继电器线圈的一端通过第二控制开关系统连接到保护总线上。

4.根据权利要求1所述半导体功率模块漏电流测试电路，其特征在于：第二控制开关系统包括三个控制开关，第三控制开关的第一端连接到保护总线上，其第二端连接过渡线上；第四控制开关的第一开关端连接到保护总线上，第二开关端连接到待测引出端连线上，其中间开关端连接到引出端保护支线上，其中间开关端或者与第一开关端连接，断开第二开关端，或者与第二开关端连接，断开第一开关端；第五控制开关的第一端连接到保护总线上，其第二端连接到第二继电器线圈的一端。

5.根据权利要求4所述半导体功率模块漏电流测试电路，其特征在于：还包括四个控制开关，分别用于控制继电器线圈两端的通断；第六控制开关的第一端连接第一继电器线圈的第一端，其第二端接继电器电源的一端；第七控制开关的第一端连接第一继电器线圈的第二端，其第二端接继电器电源的另一端；第八控制开关的第一端连接第二继电器线圈的第一端，其第二端接继电器电源的一端；第九控制开关的第一端连接第二继电器线圈的第二端，其第二端接继电器电源的另一端。

6.根据权利要求2-4任一项所述半导体功率模块漏电流测试电路，其特征在于：控制开关是继电器的开关侧，各控制开关由继电器线圈控制。

7.半导体功率模块漏电流测试方法，其特征在于：采用如权利要求1-6任一项所述的测试电路，在其中一个引出端被选中进行测试时，被选中引出端对应的引出端测试子电路中的第一控制开关系统，控制测试总线、过渡线、待测引出端连线依次连接在一起，第二控制开关系统控制保护总线与过渡线断开、保护总线与引出端保护支线断开；其余未测试引出端测试子电路中的第一控制开关系统，控制测试总线与过渡线断开、过渡线与待测引出端连线断开，第二控制开关系统控制待测引出端连线与引出端保护支线连接，并断开与保护总线的连接，控制过渡线与保护总线连接。

8.根据权利要求7所述半导体功率模块漏电流测试方法，其特征在于：在其中一个引出端被选中进行测试时，该被选引出端对应的引出端测试子电路中的第一继电器线圈的一端、第二继电器线圈的一端都连接保护总线，未测试引出端的引出端测试子电路中的第一继电器线圈的一端连接保护总线，第二继电器线圈的一端与保护总线断开连接。

9.根据权利要求7所述半导体功率模块漏电流测试方法，其特征在于：在其中一个引出端被选中进行测试时，该被选引出端对应的引出端测试子电路中的第六控制开关、第七控制开关、第八控制开关、第九控制开关处于断开状态，未测试引出端对应的引出端测试子电路中的第六控制开关、第七控制开关、第八控制开关、第九控制开关处于连通状态。

10.半导体功率模块漏电流测试系统，其特征在于：包括N个引出端、N个引出端测试子电路和控制电路，一个引出端对应一个引出端测试子电路，各引出端测试子电路结构相同，所有引出端测试子电路的保护总线连接在一起，所有引出端测试子电路的测试总线连接在一起，测试总线与保护总线不连接，但等电位；控制电路分别与各引出端测试子电路连接，用于控制各引出端测试子电路中控制开关的状态。