CN209858693U - 一种双极型晶体管性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双极型晶体管性能检测装置，包括：所述装置包括：脉宽调制控制器、反相器、半桥驱动器、被检测对象、灯泡以及数字直流电压表电流表，其中，所述被检测对象包括单个被检测晶体管或者由多个被检测晶体管组成的晶体管模块。上述方案，实现准确测试IGBT是否准确的导通与关段，结合万用表可以准确的测量出待检测IGBT模块半管的情况。

Description

一种双极型晶体管性能检测装置

技术领域

本实用新型一般涉及性能检测技术领域，具体涉及一种双极型晶体管性能检测装置。

背景技术

现阶段使用万用表的通断档可以检测待测IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块是否已被击穿，或者使用二极管档位检测待测IGBT模块中的二极管是否损坏。通常情况下任何指针式万用表皆可以用于检测IGBT，判断IGBT好坏时，需要将万用表拨在R*10KΩ，用黑表笔接触IGBT的集电极(C)，红表笔接触IGBT的发射极(E)，此时万用表的指针在零位，用手指同时触及一下栅极(G)和集电极(C)，这时IGBT被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站住指示在某一位置，然后用手指同时触及一下栅极(G)和发射极(E)，这时IGBT被阻断，万用表指针回零，此时可判断IGBT是完好的。

但是现有技术的检测方法中，如果将万用表拨在R×1KΩ挡以下各档万用表内部电池电压太低，检测好坏时不能使IGBT导通，因此无法判断IGBT的好坏，除此之外现有的检测方式无法准确测量IGBT半管的情况，所以此时就需要使用特定的测试仪对IGBT模块中IGBT半管进行检测。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供双极型晶体管性能检测装置，实现准确测试出IGBT是否准确的导通与关段，结合万用表可以准确的测量出待检测IGBT模块半管的情况。

第一方面，本实用新型提供双极型晶体管性能检测装置，包括:

脉宽调制控制器、反相器、半桥驱动器、被检测对象、灯泡以及数字直流电压表电流表，其中，所述被检测对象包括单个被检测晶体管或者由多个被检测晶体管组成的晶体管模块；

所述脉宽调制控制器的输出端与所述反相器的输入端连接；

所述反相器的输出端与所述半桥驱动器的输入端连接；

所述半桥驱动器的输出端与所述被检测对象的第一端连接；

所述被检测对象的第二端与所述灯泡连接，所述被检测对象的第三端接地；

所述灯泡还与所述数字直流电压表电流表的一端连接，所述数字直流电压表电流表的另一端接地。

可选的，所述装置还包括：

电源转换模块，所述电源转换模块的输出端与所述脉宽调制控制器、反相器以及半桥驱动器的电源输入端连接。

可选的，所述电源转换模块，包括：

第一电容、第二电容以及LM7815芯片；

其中，所述第一电容的一端与所述LM7815芯片的输入端连接；所述第一电容的另一端接地；

所述第二电容的一端与所述LM7815芯片的输出端连接，并作为所述电源转换模块的输出端；所述第二电容的另一端接地。

可选的，所述的检测装置，还包括：

脉宽调制控制器，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、滑动电阻、第一电容、第二电容以及PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)波生成芯片；

所述滑动电阻的一端和滑臂与所述PWM波生成芯片的EA+引脚连接；

所述滑动电阻的输入端还与所述第一电阻的一端连接；

所述第一电阻的另一端与所述PWM波生成芯片的Uref引脚连接；

所述滑动电阻的另一端与所述第一电容的一端连接；

所述第一电容的另一端与所述PWM波生成芯片的Ct引脚连接；

所述第一电容的另一端还与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述PWM波生成芯片的Rd引脚连接；

所述滑动电阻的另一端还与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端还与所述PWM波生成芯片的Rt引脚连接；

所述第二电容的一端与所述PWM波生成芯片的STf引脚连接，所述第二电容的另一端接地；

所述滑动电阻的另一端还与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端还与所述PWM波生成芯片的SUT引脚连接。

可选的，所述半桥驱动器，包括：

第三电容、第四电容、IR2111芯片、二极管以及第五电阻；

所述第三电容的一端与所述电源转换模块的输出端连接，所述第三电容的一端还与所述IR2111芯片的VCC引脚连接；

所述第三电容的一端还与所述二极管的正极连接；

所述第三电容的另一端与所述IR2111芯片的COM引脚连接；

所述第三电容的另一端还接地；

所述二极管的负极与所述IR2111芯片的VB引脚连接；

所述二极管的负极还与第四电容的一端连接；

所述第四电容的另一端还与所述IR2111芯片的VS引脚连接；

所述IR2111芯片的LO引脚与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端作为所述半桥驱动器的输出端。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：利用此测试仪能够准确的测试出IGBT能否准确的导通与关段，结合万用表对二极管的测量，这样可以比较准确的测量出所需要测试的IGBT模块，包括待修模块和新采购模块的状态；可以准确快速排除维修当中的IGBT故障，减少损耗其它元器件，减小对测试设备的影响，降低维修中的二次损坏，提高维修的效率和可靠性；流程简单且便于操作，检测成本低，基本的IGBT模块的工作性能可以有效检测出来。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的实施例的双极型晶体管性能检测装置总体电路结构示意图；

图2为本实用新型的实施例的双极型晶体管中电源转换模块的电路结构示意图；

图3为本实用新型的实施例的双极型晶体管中脉宽调制控制器的电路结构示意图；

图4为本实用新型的实施例的双极型晶体管中半桥驱动器的电路结构示意图。

图中，1--脉宽调制控制器、2--反相器、3--半桥驱动器、4--被检测对象、5--灯泡、6--数字直流电压表电流表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本实用新型描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系是在附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，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，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另外规定和限定，术语“连接”、“相连”、应做广义理解，例如可以理解为固定连接，也可以理解为一体化的连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域技术人员而言，可以具体理解上述术语在本发明中的具体含义。

IGBT被称为绝缘栅双极晶体管，是重要的电力电子开关器件，IGBT也可以理解为一个非通即断的开关，由IGBT的等效电路图可以明白，若在IGBT的栅极和发射极之间加个驱动正电压，则导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V(伏)或者负电压，则截止，如何控制IGBT的联通还是断开，需要靠控制栅源极胡电压，通常情况下当栅源极加+12V时IGBT是导通的，栅源极不加电压或者是加负压时IGBT关断(加负压就是为了可靠关断)。

如果IGBT栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过低，则IGBT不能稳定正常地工作，如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏；同样，如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压，流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的最大电流，IGBT的结温超过其结温的允许值，IGBT都可能会永久性损坏。

交流伺服驱动，通常使用的IGBT模块，是由若干个IGBT单管和若干个整流(续流)二极管集成在一起的全桥或者半桥模块，在伺服驱动的维修中，会遇到很多IGBT模块及附属的电路的故障，维修时需要判定目标IGBT单管是否已经损坏。

测试IGBT分为测试单管和测试模块，对于IGBT单管，可直接接入测试仪器测试，而对于IGBT模块，则需要先用万用表二极管档位初步测试待测IGBT模块内的整流/续流二极管，若二极管损坏则模块整体报废无需后续测试，若二极管都正常则可以进行后续测试。把模拟负载灯泡胡测试插头，门极G(蓝)、集电极(红)、发射极(黑)测试插头插入测试孔，连接电源线打开电源开关使24V直流电源正常工作。

本申请实施例基于现有技术的缺陷，设计一种测试仪判断IGBT是否准确的导通与关段，并且结合万用表对二极管进行测量测量出所需要测试的IGBT模块、待修模块、新采购模块的状态，以便快速排除维修当中的IGBT故障，减少损耗其他元器件，减少对测试设备的影响，降低维修中的二次损坏，提高维修的效率和可靠性。

参见如图1，为本申请实施例的双极型晶体管性能检测装置，包括：脉宽调制控制器1、反相器2、半桥驱动器3、被检测对象4、灯泡5以及数字直流电压表电流表6，其中，被检测对象包括单个被检测晶体管或者由多个被检测晶体管组成的晶体管模块；

脉宽调制控制器的输出端与反相器的输入端连接；反相器的输出端与半桥驱动器的输入端连接；半桥驱动器的输出端与被检测对象的第一端连接；被检测对象的第二端与所述灯泡连接，被检测对象的第三端接地；灯泡还与数字直流电压表电流表的一端连接，数字直流电压表电流表的另一端接地。

具体的，脉宽调制控制器的作用是生成PWM波控制IGBT单管，被检测对象可以包括多个芯片，此处以SG3525芯片为例进行说明。该芯片外接适当的电阻和电容就可以自身产生高频锯齿波，其中芯片的电阻电容数值由芯片自身的性能决定。改变给定信号是为了模拟量电压，与锯齿波进行比较，从而产生不同频率的PWM波形(1KHZ左右)来控制IGBT单管。

进一步的，标号4069UB为六路反相器，作用为一路反相器反置SG3525的输出脉冲信号。MC14069UB六角逆变器采用单块结构的MOS P通道和N通道增强模式器件构成。这些逆变器主要用于低功耗和/或高噪声抗扰度的场合。六个反相器中的每一个都是一个单一的阶段，以最小化速度进行传播。

进一步的，数字直流电压表电流表上电流显示的数值为测量的是电路当中通过的电流I，电压显示的数值为加载在IGBT上的电压，根据串联电路原理可知小灯泡两端的电压等于24V减去IGBT两端的电压。

优选的，上述装置还包括：电源转换模块，该电源转换模块的输出端与脉宽调制控制器、反相器以及半桥驱动器的电源输入端连接。

具体的，当AC230V市电传入电流进DC24V电源，必须通过LM7815稳压器的作用。

优选的，电源转换模块，包括：第一电容、第二电容以及LM7815芯片；其中，第一电容的一端与LM7815芯片的输入端连接；第一电容的另一端接地；第二电容的一端与LM7815芯片的输出端连接，并作为电源转换模块的输出端；第二电容的另一端接地。

具体的，参见图2为本实用新型的实施例的双极型晶体管中电源转换模块的电路结构示意图，该仪器首先利用DC24V直流电源把单相AC230V的市电转换为DC24V，为整个IGBT触发电路和灯泡与IGBT模块组成的回路供电，另外使用LM78系列的三端稳压器LM7815把DC24V转换为+DC15V测试电路供电电压。

优选的，该检测装置，还包括：脉宽调制控制器，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、滑动电阻、第一电容、第二电容以及PWM波生成芯片；滑动电阻的一端和滑臂与所述PWM波生成芯片的EA+引脚连接；滑动电阻的输入端还与所述第一电阻的一端连接；第一电阻的另一端与PWM波生成芯片的Uref引脚连接；滑动电阻的另一端与所述第一电容的一端连接；第一电容的另一端与所述PWM波生成芯片的Ct引脚连接；第一电容的另一端还与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与PWM波生成芯片的Rd引脚连接；滑动电阻的另一端还与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端还与PWM波生成芯片的Rt引脚连接；第二电容的一端与PWM波生成芯片的STf引脚连接，第二电容的另一端接地；滑动电阻的另一端还与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端还与PWM波生成芯片的SUT引脚连接。

具体的，参加图3为本实用新型的实施例的双极型晶体管中脉宽调制控制器的电路结构示意图，其中脉宽调制控制器生成PWM波控制IGBT单管。SG3525芯片外接适当的电阻和电容就可以自身产生高频锯齿波。改变给定信号和锯齿波进行比较，从而产生不同频率的PWM波形(1KHZ左右)来控制IGBT。

进一步的，SG3525系列脉宽调制器集成电路设计用于设计所有类型的开关电源时，可提高性能并降低外部部件的数量。片上+5.1V参考电压被调整1％，误差放大器的输入共模范围包括消除外部电阻的参考电压。振荡器的同步输入使多个单元被执行或单个单元被同步到外部系统时，CT和放电端子之间的一个电阻提供了广泛的死区时间调整。这些设备还具有内置启动电路的特点，只需要一个外部定时电容器。关闭终端控制软启动电路和输出级，通过脉冲关闭的脉宽调制锁存器提供瞬时关闭，以及通过更长的关闭命令进行软启动循环。这些功能也由一个保持输出电压的欠压锁定装置控制，软启动电容器在低于正常输入电压时放电。这种锁定电路包括大约500毫伏的迟滞，用于无抖动操作。这些脉宽调制电路的另一个特点是在比较器后面有一个锁存器。一旦出于任何原因终止了脉宽调制脉冲，输出将在持续时间内保持关闭状态。锁存器用每个时钟脉冲复位。输出级自身设计，能够在超过200mA的范围内进行寻源或下沉。SG3525A输出级具有逻辑特性，为关闭状态提供低输出。

优选的，该半桥驱动器，包括：第三电容、第四电容、IR2111芯片、二极管以及第五电阻；第三电容的一端与电源转换模块的输出端连接，第三电容的一端还与IR2111芯片的VCC引脚连接；第三电容的一端还与二极管的正极连接；第三电容的另一端与IR2111芯片的COM引脚连接；第三电容的另一端还接地；二极管的负极与IR2111芯片的VB引脚连接；二极管的负极还与第四电容的一端连接；第四电容的另一端还与IR2111芯片的VS引脚连接；IR2111芯片的LO引脚与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端作为半桥驱动器的输出端。

具体的，图4为本实用新型的实施例的双极型晶体管中半桥驱动器的电路结构示意图，此处的半桥驱动器是驱动IGBT单管的。IR2111是一种高电压、高速功率MOSFET和IGBT驱动器，具有独立的高、低侧参考输出通道，专为半桥应用而设计。专有的HVIC和CMOS技术使坚固的单片结构成为可能。逻辑输入与标准CMOS输出兼容。输出驱动器具有一个高脉冲电流缓冲级设计的最小驱动器交叉传导。提供内部死区时间以避免输出半桥中的射穿。浮动通道可用于驱动N通道，功率MOSFET或高侧配置的IGBT，工作电压高达600伏。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (5)

1.一种双极型晶体管性能检测装置，其特征在于，所述装置包括：脉宽调制控制器、反相器、半桥驱动器、被检测对象、灯泡以及数字直流电压表电流表，其中，所述被检测对象包括单个被检测晶体管或者由多个被检测晶体管组成的晶体管模块；

所述脉宽调制控制器的输出端与所述反相器的输入端连接；

所述反相器的输出端与所述半桥驱动器的输入端连接；

所述半桥驱动器的输出端与所述被检测对象的第一端连接；

所述被检测对象的第二端与所述灯泡连接，所述被检测对象的第三端接地；

所述灯泡还与所述数字直流电压表电流表的一端连接，所述数字直流电压表电流表的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述装置还包括：

电源转换模块，所述电源转换模块的输出端与所述脉宽调制控制器、反相器以及半桥驱动器的电源输入端连接。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述电源转换模块，包括：第一电容、第二电容以及LM7815芯片；

其中，所述第一电容的一端与所述LM7815芯片的输入端连接；所述第一电容的另一端接地；

所述第二电容的一端与所述LM7815芯片的输出端连接，并作为所述电源转换模块的输出端；所述第二电容的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，还包括：脉宽调制控制器，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、滑动电阻、第一电容、第二电容以及PWM波生成芯片；

所述滑动电阻的一端和滑臂与所述PWM波生成芯片的EA+引脚连接；

所述滑动电阻的输入端还与所述第一电阻的一端连接；

所述第一电阻的另一端与所述PWM波生成芯片的Uref引脚连接；

所述滑动电阻的另一端与所述第一电容的一端连接；

所述第一电容的另一端与所述PWM波生成芯片的Ct引脚连接；

所述第一电容的另一端还与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述PWM波生成芯片的Rd引脚连接；

所述滑动电阻的另一端还与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端还与所述PWM波生成芯片的Rt引脚连接；

所述第二电容的一端与所述PWM波生成芯片的STf引脚连接，所述第二电容的另一端接地；

所述滑动电阻的另一端还与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端还与所述PWM波生成芯片的SUT引脚连接。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述半桥驱动器，包括：

第三电容、第四电容、IR2111芯片、二极管以及第五电阻；

所述第三电容的一端与所述电源转换模块的输出端连接，所述第三电容的一端还与所述IR2111芯片的VCC引脚连接；

所述第三电容的一端还与所述二极管的正极连接；

所述第三电容的另一端与所述IR2111芯片的COM引脚连接；

所述第三电容的另一端还接地；

所述二极管的负极与所述IR2111芯片的VB引脚连接；

所述二极管的负极还与第四电容的一端连接；

所述第四电容的另一端还与所述IR2111芯片的VS引脚连接；

所述IR2111芯片的LO引脚与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端作为所述半桥驱动器的输出端。