CN206710549U - 用于uis测试的多工位直流参数测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于UIS测试的多工位直流参数测试装置，包括分立器件测试器、主机、FPGA控制器、继电器控制器、电压电流测量电路、栅极电压源、漏极电压源、IGBT控制器、开短路检测器、UIS测试电路和外接电感；分立器件测试器分别与主机和FPGA控制器电连接，FPGA控制器通过并联的继电器控制器、电压电流测量电路、栅极电压源、漏极电压源、IGBT控制器和开短路检测器与UIS测试电路电连接，UIS测试电路、待测元件和分立器件测试器依次电连接，UIS测试电路与外接电感电连接。本实用新型具有重复测试的一致性好，可图形显示UIS测试过程的特点。

Description

用于UIS测试的多工位直流参数测试装置

技术领域

本实用新型涉及分立器件测试技术领域，尤其是涉及一种成本低，生产效率高的用于UIS测试的多工位直流参数测试装置。

背景技术

UIS测试(Unclamped Inductive Switching)，即非钳位感性负载耐量测试，主要用于测试分立器件的雪崩耐压特性，其中应用最广泛的是功率MOS管的UIS测试。

功率MOS管广泛应用于汽车消费电子以及航空航天等领域，在功率MOS管的失效模式中，UIS失效占比为60％。因此，各大分立器件厂商在功率MOS管出厂前都会进行UIS雪崩耐压测试。

目前国际上的UIS测试设备主要包括日本的TESEC、JUNO，韩国的STATC以及美国的ITC，上述公司的UIS测试设备均为独立的测试机，独立进行UIS雪崩耐压测试，成本较高，只能单工位测试，不能进行多工位测试，晶圆测试效率较低。

发明内容

本实用新型的发明目的是为了克服现有技术中的UIS测试设备成本较高，生产效率低的不足，提供了一种成本低，生产效率高的用于UIS测试的多工位直流参数测试装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于UIS测试的多工位直流参数测试装置，包括分立器件测试器、主机、FPGA控制器、继电器控制器、电压电流测量电路、栅极电压源、漏极电压源、IGBT控制器、开短路检测器、UIS测试电路和外接电感；分立器件测试器分别与主机和FPGA控制器电连接，FPGA控制器通过并联的继电器控制器、电压电流测量电路、栅极电压源、漏极电压源、IGBT控制器和开短路检测器与UIS测试电路电连接， UIS测试电路、待测元件和分立器件测试器依次电连接，UIS测试电路与外接电感电连接。

本实用新型的主机传递给分立器件测试器各种控制指令，分立器件测试器返回参数测试值给主机；UIS测试回路与直流参数测试回路共用一个继电器，直流参数测试端接常闭接口，UIS参数测试常开接口，在测试UIS参数时闭合继电器，在测试直流参数时断开继电器；串行测试时，继电器动作可以实现直流参数与UIS参数的串行测试。

在UIS测试时，先测试测试回路是否连通，再进行待测器件的开短路检测，若待测管芯正常，再进行UIS耐量测试，测完之后进行开短路检测，若开短路正常，则说明器件的UIS耐量测试合格，否则认为耐量测试不合格。

最多8工位串行测试，参数返回雪崩耐压值；重复测试的一致性较好；可结合直流参数测试设备进行UIS与直流参数的串测；可图形显示UIS测试过程。

作为优选，UIS测试电路包括电容C1，绝缘栅双极晶体管IGBT 和二极管Diode，电容C1一端和二极管Diode正极接地，电容C1另一端、绝缘栅双极晶体管IGBT和外接电感依次电连接，二极管Diode 负极与绝缘栅双极晶体管IGBT和外接电感的交接点电连接。

作为优选，栅极电压源包括光耦继电器和两路功率放大电路，两路功率放大电路均与光耦继电器电连接，光耦继电器输出电源VG给 UIS测试电路。

作为优选，所述功率放大电路包括电阻R12、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17，电容C58、电容C59、电容C60、电容C61、电容C62，二极管D19、二极管D31，放大器U13；电阻R12一端接地，电阻R12另一端分别与电阻R13一端、二极管D19负极、二极管D31 正极和放大器U13的反相输入端电连接，电阻R15一端与FPGA控制器电连接。

作为优选，电阻R15另一端分别与二极管D19正极、二极管D31 负极和放大器U13电连接，电容C58、电容C59一端接地，电容C58、电容C59另一端与电容C60一端电连接，电容C60另一端分别与电容 C62、电容C63一端电连接，电容C62、电容C63另一端接地，电阻 R13另一端分别与放大器U13输出端和光耦继电器电连接。

作为优选，电压电流测量电路包括电流测量电路和电压测量电路，电压测量电路包括一级功放电路和二级功放电路，一级功放电路、二级功放电路和主机依次电连接。

因此，本实用新型具有如下有益效果：

最多可8工位串行测试，参数自动返回雪崩耐压值；重复测试的一致性较好；可结合直流参数测试设备进行UIS与直流参数的串测；可图形显示UIS测试过程。

附图说明

图1是本实用新型的一种原理框图；

图2是本实用新型的UIS测试电路和待测元件的一种电路图；

图3是本实用新型的功率放大电路和光耦继电器的一种电路图；

图4是本实用新型的一种电压测量电路图；

图5是本实用新型的一种UIS测试时序图。

图中：分立器件测试器1、主机2、FPGA控制器3、继电器控制器4、电压电流测量电路5、栅极电压源6、漏极电压源7、IGBT控制器8、开短路检测器9、UIS测试电路10、外接电感11、待测元件 12、一级功放电路51、二级功放电路52、功率放大电路61、光耦继电器62。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示的一种用于UIS测试的多工位直流参数测试装置，包括分立器件测试器1、主机2、FPGA控制器3、继电器控制器4、电压电流测量电路5、栅极电压源6、漏极电压源7、IGBT控制器8、开短路检测器9、UIS测试电路10和外接电感11；分立器件测试器分别与主机和FPGA控制器电连接，FPGA控制器通过并联的继电器控制器、电压电流测量电路、栅极电压源、漏极电压源、IGBT控制器和开短路检测器与UIS测试电路电连接，UIS测试电路、待测元件12 和分立器件测试器依次电连接，UIS测试电路与外接电感电连接。

如图2所示，UIS测试电路包括电容C1，绝缘栅双极晶体管IGBT 和二极管Diode，电容C1一端和二极管Diode正极接地，电容C1另一端、绝缘栅双极晶体管IGBT和外接电感依次电连接，二极管Diode 负极与绝缘栅双极晶体管IGBT和外接电感的交接点电连接。

如图3所示，栅极电压源包括两路功率放大电路61和光耦继电器62，两路功率放大电路均与光耦继电器电连接，光耦继电器输出电源VG给UIS测试电路。

功率放大电路包括电阻R12、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17，电容C58、电容C59、电容C60、电容C61、电容C62，二极管D19、二极管D31，放大器U13；电阻R12一端接地，电阻R12另一端分别与电阻R13一端、二极管D19负极、二极管D31正极和放大器U13的反相输入端电连接，电阻R15一端与FPGA控制器电连接。

电阻R15另一端分别与二极管D19正极、二极管D31负极和放大器U13电连接，电容C58、电容C59一端接地，电容C58、电容C59 另一端与电容C60一端电连接，电容C60另一端分别与电容C62、电容C63一端电连接，电容C62、电容C63另一端接地，电阻R13另一端分别与放大器U13输出端和光耦继电器电连接。

如图4所示，电压电流测量电路包括电流测量电路和电压测量电路，电压测量电路包括一级功放电路51和二级功放电路52，一级功放电路、二级功放电路和主机依次电连接。

用户可根据待测器件选择电感、雪崩充电电流、雪崩电压档位、栅极驱动电压以及漏极电压源电压，参数返回KELVIN连接性测试值，雪崩电流测试值，以及雪崩电压测试值，主机可以选择单通道或者最多8通道的串行测试，可以针对其它不同的测试要求灵活选择通道测试，并且在单通道单测时，可以选择查看充放电波形。

CTT3280分立器件测试器是杭州长川科技股份有限公司开发的系统，为UIS测试提供电源以及人机交互，结合UIS测试电路实现参数串测。

FPGA控制器用于完成整个UIS测试过程的控制，控制电路进行分立器件的多工位测试UIS参数；继电器控制器用于产生继电器控制信号，控制各个工位测试UIS参数；电压电流测量电路用于测试雪崩电流值以及雪崩电压值，控制UIS测试系统输出设定的雪崩电流；栅极电压源为UIS测试时的栅极提供电源，控制雪崩充放电及开短路检测功能；漏极电压源为大电容充电的电源，控制输出设定的漏极电压，使得测试模块能够进行正常的UIS测试；IGBT控制器用于雪崩充放电回路过程中的充放电控制；开短路检测器用于检测待测分立器件是否是好管芯。

如图2所示，在UIS参数与直流参数多工位测试时，首先使用分立器件测试器测试待测管芯是否损坏，若管芯正常则再进行UIS测试，UIS测试之后，可以通过电流和电压是否在设定的范围内，若正常再进行后续的直流参数测试。

如图3所示，采用传统功率放大器对称实现正负驱动电源，只需两路DA输入就可以精确控制输出。在正负向电源上采用光耦继电器，开启和关断速度快。

如图4所示，电压测量电路采用两级运算放大器，差分采样，通过继电器实现多个档位电压的切换，电压转换成相应比例的采样电压，经过AD采样保存在RAM芯片，保存整个测试波形。

如图5所示，在进行UIS测试之前，先进行Pre_short测试，判断待测器件是否正常，如正常则施加给栅极一个开启电压，并且同时让IGBT导通。此时UIS测试回路完全导通，大电容给电感充电，Ids 电流以一定的速度上升，当达到设定的电流值时，IGBT关断，同时栅极关断。此时电感为维护电流的持续导通，Vds电压开始增大到雪崩电压值。能量在待测器件中耗散。测试完后通过判断测试回来的 Vds值以及Post_short来判断是否有通过测试。

应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种用于UIS测试的多工位直流参数测试装置，其特征是，包括分立器件测试器(1)、主机(2)、FPGA控制器(3)、继电器控制器(4)、电压电流测量电路(5)、栅极电压源(6)、漏极电压源(7)、IGBT控制器(8)、开短路检测器(9)、UIS测试电路(10)和外接电感(11)；分立器件测试器分别与主机和FPGA控制器电连接，FPGA控制器通过并联的继电器控制器、电压电流测量电路、栅极电压源、漏极电压源、IGBT控制器和开短路检测器与UIS测试电路电连接，UIS测试电路、待测元件(12)和分立器件测试器依次电连接，UIS测试电路与外接电感电连接。

2.根据权利要求1所述的用于UIS测试的多工位直流参数测试装置，其特征是，UIS测试电路包括电容C1，绝缘栅双极晶体管IGBT和二极管Diode，电容C1一端和二极管Diode正极接地，电容C1另一端、绝缘栅双极晶体管IGBT和外接电感依次电连接，二极管Diode负极与绝缘栅双极晶体管IGBT和外接电感的交接点电连接。

3.根据权利要求1所述的用于UIS测试的多工位直流参数测试装置，其特征是，栅极电压源包括光耦继电器(62)和两路功率放大电路(61)，两路功率放大电路均与光耦继电器电连接，光耦继电器输出电源VG给UIS测试电路。

4.根据权利要求3所述的用于UIS测试的多工位直流参数测试装置，其特征是，所述功率放大电路包括电阻R12、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17，电容C58、电容C59、电容C60、电容C61、电容C62，二极管D19、二极管D31，放大器U13；电阻R12一端接地，电阻R12另一端分别与电阻R13一端、二极管D19负极、二极管D31正极和放大器U13的反相输入端电连接，电阻R15一端与FPGA控制器电连接。

5.根据权利要求3所述的用于UIS测试的多工位直流参数测试装置，其特征是，电阻R15另一端分别与二极管D19正极、二极管D31负极和放大器U13电连接，电容C58、电容C59一端接地，电容C58、电容C59另一端与电容C60一端电连接，电容C60另一端分别与电容C62、电容C63一端电连接，电容C62、电容C63另一端接地，电阻R13另一端分别与放大器U13输出端和光耦继电器电连接。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的用于UIS测试的多工位直流参数测试装置，其特征是，电压电流测量电路包括电流测量电路和电压测量电路，电压测量电路包括一级功放电路(51)和二级功放电路(52)，一级功放电路、二级功放电路和主机依次电连接。