CN220933098U - 一种脉冲测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种脉冲测试设备。包括：直流源、第一开关和电感，直流源和第一开关以及电感依次串联连接；第二开关和第三开关，第二开关和第三开关依次串联连接后并联连接于电感的两端；脉冲发生器，用于控制第一开关的开关状态；电压感应器，用于采集第一开关或电感的电压；电流感应器，用于采集通过第一开关或电感的电流；处理器，处理器分别与电流感应器和电压感应器通信连接，用于处理并计算第一开关或电感的特性。本实用新型通过控制脉冲发生器所发出的脉冲信号，第三开关的开关状态，再通过采集相应的电压和电流信号，实现不同功能的测试模式，从而实现了实验测试的综合能力，进而相比于分立设备，节约了成本。

Description

一种脉冲测试设备

技术领域

本公开实施方式涉及电力电子测试技术领域，尤其涉及一种脉冲测试设备。

背景技术

测量功率开关器件动态特性的设备有双脉冲测试设备，测量金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关器件雪崩能量参数的设备有雪崩能量测试设备。无论是开关特性测试还是雪崩能量测试，都用到了脉冲测试。另外，测试电感的偏置电感量也可以采用双脉冲进行测试。

关于上述的技术方案，发明人发现存在如下问题：专用的测试设备，不便于在普通实验室里进行不同厂家和型号进行性能评估。无法进行综合的实验测试。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本公开实施方式的目的在于提供一种脉冲测试设备，进而至少解决上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

第一方面，本实用新型提供了一种脉冲测试设备，包括：

直流源、第一开关和电感，所述直流源和所述第一开关以及所述电感依次串联连接；

第二开关和第三开关，所述第二开关和所述第三开关依次串联连接后并联连接于所述电感的两端；

脉冲发生器，所述脉冲发生器设置于所述第一开关的栅极，用于控制所述第一开关的开关状态；

电压感应器，所述电压感应器设置于所述第一开关的任一端和所述电感的任一端，用于采集所述第一开关或所述电感的电压；

电流感应器，所述电流感应器设置于所述第一开关的任一端和所述电感的任一端，用于采集通过所述第一开关或所述电感的电流；

处理器，所述处理器分别与所述电压感应器和所述电流感应器通信连接，用于处理并计算所述第一开关或所述电感的特性。

可选地，还包括第一单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关设置于所述电压感应器与所述第一开关和所述电感之间，所述电压感应器通过切换所述第一单刀双掷开关分别采集所述第一开关或所述电感的电压。

可选地，还包括第二单刀双掷开关，所述第二单刀双掷开关设置于所述电流感应器与所述第一开关和所述电感之间，所述电流感应器通过切换所述第二单刀双掷开关分别采集通过所述第一开关或所述电感的电流。

可选地，还包括工作模式控制器，所述工作模式控制器分别与所述脉冲发生器、所述第三开关、所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关控制连接，用于通过控制所述脉冲发生器的脉冲信号，所述第三开关的开关状态以及所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关的切换状态，使所述脉冲测试设备处于不同的工作模式。

可选地，所述脉冲测试设备的工作模式至少包括雪崩测试模式，所述雪崩测试模式以所述第一开关作为待测开关，所述脉冲发生器发出单脉冲信号，所述第三开关处于断开状态，所述第一单刀双掷开关连通所述电压采集器和所述第一开关，所述第二单刀双掷开关连通所述电流采集器和所述第一开关。

可选地，所述脉冲测试设备的工作模式至少包括双脉冲测试模式，所述双脉冲测试模式以所述第一开关作为待测开关，所述脉冲发生器发出双脉冲信号，所述第三开关处于闭合状态，所述第一单刀双掷开关连通所述电压采集器和所述第一开关，所述第二单刀双掷开关连通所述电流采集器和所述第一开关。

可选地，所述脉冲测试设备的工作模式至少包括电感量测试模式，所述电感量测试模式以所述电感作为待测电感，所述脉冲发生器发出双脉冲信号，所述第三开关处于闭合状态，所述第一单刀双掷开关连通所述电压采集器和所述电感，所述第二单刀双掷开关连通所述电流采集器和所述电感。

可选地，所述第三开关为继电器开关。

可选地，所述第一开关和所述第二开关为相同型号规格的IGBT，或者所述第一开关和所述第二开关为相同型号规格的MOSFET。

可选地，所述电感为空心电感。

本公开的实施方式提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的实施方式中，通过控制脉冲发生器所发出的脉冲信号，第三开关的开关状态，再通过采集相应的电压和电流信号，实现不同功能的测试模式，从而实现了实验测试的综合能力，进而相比于分立设备，节约了成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施方式，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开示例性实施方式中的脉冲测试设备的电路结构示意图；

图2示出本公开示例性实施方式中的脉冲测试设备处于雪崩测试模式下的电路结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

本示例实施方式中首先提供了一种脉冲测试设备。参考图1中所示，包括：直流源DC1，第一开关S1，电感L1，第二开关S2，第三开关S3，脉冲发生器Ds1，电压感应器V-sense，电流感应器I-sense以及处理器Scope。

其中，直流源DC1和第一开关S1以及电感L1依次串联连接。第二开关S2和第三开关S3依次串联连接后并联连接于电感L1的两端。脉冲发生器Ds1设置于第一开关S1的栅极，用于控制第一开关S1的开关状态。电压感应器V-sense设置于第一开关S1的任一端和电感L1的任一端，用于采集第一开关S1或电感L1的电压。电流感应器I-sense设置于第一开关S1的任一端和电感L1的任一端，用于采集通过第一开关S1或电感L1的电流。处理器Scope分别与电压感应器V-sense和电流感应器I-sense通信连接，用于处理并计算第一开关S1或电感L1的特性。

需要理解的是，处理器Scope可以是示波器，通过接收电压感应器V-sense和电流感应器I-sense所采集的电压和电流，对电压和电流信号进行显示、测量和计算。

还需要理解的是，半导体功率器件的动态参数的优良决定着器件的开关性能，通常希望的功率器件的开关速度尽可能得高、开关过程段、损耗小。但是在实际产品应用中，影响开关特性的参数有很多，如续流二极管的反向恢复参数存在，所以针对此类参数的测试，变得尤为重要。开关特性决定装置的开关损耗、功率密度、器件应力以及电磁兼容性，直接影响逆变器的性能。

根据上述脉冲测试设备，通过控制脉冲发生器Ds1所发出的脉冲信号，第三开关S3的开关状态，再通过采集相应的电压和电流信号，实现不同功能的测试模式，从而实现了实验测试的综合能力，进而相比于分立设备，节约了成本。

下面，参考图1和图2所示对本示例实施方式中的上述脉冲测试设备进行更详细的说明。

可选地，参考图1和图2中所示，还包括第一单刀双掷开关SS4，第一单刀双掷开关SS4设置于电压感应器V-sense与第一开关S1和电感L1之间，电压感应器V-sense通过切换第一单刀双掷开关SS4分别采集第一开关S1或电感L1的电压。需要理解的是，电压采集器通过第一单刀双掷开关SS4进行切换，分别采集电感L1两端的电压和第一开关S1两端的电压。

可选地，参考图1和图2中所示，还包括第二单刀双掷开关SS5，第二单刀双掷开关SS5设置于电流感应器I-sense与第一开关S1和电感L1之间，电流感应器I-sense通过切换第二单刀双掷开关SS5分别采集通过第一开关S1或电感L1的电流。需要理解的是，电流采集器通过第二单刀双掷开关SS5进行切换，分别采集电感L1电流和第一开关S1电流。

可选地，参考图1和图2中所示，还包括工作模式控制器，工作模式控制器分别与脉冲发生器Ds1、第三开关S3、第一单刀双掷开关SS4和第二单刀双掷开关SS5控制连接，用于通过控制脉冲发生器Ds1的脉冲信号，第三开关S3的开关状态以及第一单刀双掷开关SS4和第二单刀双掷开关SS5的切换状态，使脉冲测试设备处于不同的工作模式。需要理解的是，工作模式控制器控制预设的工作模式可以包括以下三种模式：雪崩测试模式、双脉冲测试模式和电感量测试模式。基于脉冲测试方法，在本实用新型中的一套脉冲测试设备上同时可以测试功率开关器件的动态参数，代替双脉冲测试设备；又可以测试MOSFET的雪崩能量，代替雪崩能量测试设备；还可以测试电感的偏置感量，代替电感量综合测试设备。工作模式控制器下设给信号发生器的参数包括脉冲数量、第一脉冲时间宽度，第二脉冲时间宽度，第一脉冲和第二脉冲间隔时间。

可选地，参考图2中所示，脉冲测试设备的工作模式至少包括雪崩测试模式，雪崩测试模式以第一开关S1作为待测开关，脉冲发生器Ds1发出单脉冲信号，第三开关S3处于断开状态，第一单刀双掷开关SS4连通电压采集器和第一开关S1，第二单刀双掷开关SS5连通电流采集器和第一开关S1。需要理解的是，基于脉冲测试方法，在本实用新型中的一套脉冲测试设备上同时可以测试MOSFET的雪崩能量，代替雪崩能量测试设备。具体的工作方式如下：雪崩测试模式下：工作模式控制器控制信号发生器每次发出单脉冲信号。具体的，工作模式控制器下设给信号发生器的参数为：脉冲数量等于1，第一脉冲时间宽度预设脉冲宽度，第二脉冲时间宽度等于0，第一脉冲和第二脉冲间隔时间为预设默认值。同时，工作模式控制器控制第三开关S3处于断开状态，将开关第二开关S2与电感L1的续流回路断开；控制第一单刀双掷开关SS4切换到电压采集器采集第一开关S1两端的电压的状态；控制第二单刀双掷开关SS5切换到电压采集器采集第一开关S1电流的状态。启动测试后，信号发生器发出一个单次脉冲信号给第一开关S1，第一开关S1闭合，直流电源DC1、电感L1和第一开关S1形成闭合的电流回路，回路中的电流线性上升。

可选地，参考图1中所示，脉冲测试设备的工作模式至少包括双脉冲测试模式，双脉冲测试模式以第一开关S1作为待测开关，脉冲发生器Ds1发出双脉冲信号，第三开关S3处于闭合状态，第一单刀双掷开关SS4连通电压采集器和第一开关S1，第二单刀双掷开关SS5连通电流采集器和第一开关S1。需要理解的是，基于脉冲测试方法，在本实用新型中的一套脉冲测试设备上同时可以测试功率开关器件的动态参数，代替双脉冲测试设备。具体的，脉冲测试设备的工作模式在双脉冲测试模式下，工作模式控制器控制信号发生器每次发出双脉冲信号；控制第三开关S3处于闭合状态；控制第一单刀双掷开关SS4切换到电压采集器采集第一开关S1两端的电压的状态；控制第二单刀双掷开关SS5切换到电压采集器采集第一开关S1的电流状态。

可选地，参考图1中所示，脉冲测试设备的工作模式至少包括电感量测试模式，电感量测试模式以电感L1作为待测电感，脉冲发生器Ds1发出双脉冲信号，第三开关S3处于闭合状态，第一单刀双掷开关SS4连通电压采集器和电感L1，第二单刀双掷开关SS5连通电流采集器和电感L1。需要理解的是，基于脉冲测试方法，在本实用新型中的一套脉冲测试设备上同时还可以测试电感的偏置感量，代替电感量综合测试设备。具体的，脉冲测试设备的工作模式在电感量测试模式下，工作模式控制器控制信号发生器每次发出双脉冲信号；控制第三开关S3处于闭合状态；控制第一单刀双掷开关SS4切换到电压采集器采集电感L1两端的电压的状态；控制第二单刀双掷开关SS5切换到电压采集器采集电感L1的电流状态。

可选地，参考图1中所示，第三开关S3为继电器开关。需要理解的是，第三开关S3通过采用继电器开关，使导通后几乎无压降。

可选地，参考图1中所示，第一开关S1和第二开关S2为相同型号规格的绝缘栅型双极晶体管(IGBT)，或者第一开关S1和第二开关S2为相同型号规格的MOSFET。需要理解的是，在脉冲测试设备的工作模式为双脉冲测试模式下，第一开关S1和第二开关S2为相同型号，相同规格器件，可以是IGBT或者MOSFET。

可选地，参考图1中所示，电感L1为空心电感。需要理解的是，在脉冲测试设备的工作模式为双脉冲测试模式下，电感L1优选空心电感，从而保持稳定的电感量。

进一步的，本示例实施方式中，基于相同的构思，还提供了一种脉冲测试系统，该系统包括：脉冲测试设备。其中，脉冲测试设备为上述实施方式中任一项的脉冲测试设备。

需要理解的是，该脉冲测试系统还可以包括其余辅助设备，该脉冲测试系统的实施可以参照脉冲测试设备的实施，重复之处不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种脉冲测试设备，其特征在于，包括：

直流源、第一开关和电感，所述直流源和所述第一开关以及所述电感依次串联连接；

第二开关和第三开关，所述第二开关和所述第三开关依次串联连接后并联连接于所述电感的两端；

脉冲发生器，所述脉冲发生器设置于所述第一开关的栅极，用于控制所述第一开关的开关状态；

电压感应器，所述电压感应器设置于所述第一开关的任一端和所述电感的任一端，用于采集所述第一开关或所述电感的电压；

电流感应器，所述电流感应器设置于所述第一开关的任一端和所述电感的任一端，用于采集通过所述第一开关或所述电感的电流；

处理器，所述处理器分别与所述电压感应器和所述电流感应器通信连接，用于处理并计算所述第一开关或所述电感的特性。

2.根据权利要求1所述的脉冲测试设备，其特征在于，还包括第一单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关设置于所述电压感应器与所述第一开关和所述电感之间，所述电压感应器通过切换所述第一单刀双掷开关分别采集所述第一开关或所述电感的电压。

3.根据权利要求2所述的脉冲测试设备，其特征在于，还包括第二单刀双掷开关，所述第二单刀双掷开关设置于所述电流感应器与所述第一开关和所述电感之间，所述电流感应器通过切换所述第二单刀双掷开关分别采集通过所述第一开关或所述电感的电流。

4.根据权利要求3所述的脉冲测试设备，其特征在于，还包括工作模式控制器，所述工作模式控制器分别与所述脉冲发生器、所述第三开关、所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关控制连接，用于通过控制所述脉冲发生器的脉冲信号，所述第三开关的开关状态以及所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关的切换状态，使所述脉冲测试设备处于不同的工作模式。

5.根据权利要求4所述的脉冲测试设备，其特征在于，所述脉冲测试设备的工作模式至少包括雪崩测试模式，所述雪崩测试模式以所述第一开关作为待测开关，所述脉冲发生器发出单脉冲信号，所述第三开关处于断开状态，所述第一单刀双掷开关连通所述电压感应器和所述第一开关，所述第二单刀双掷开关连通所述电流感应器和所述第一开关。

6.根据权利要求4所述的脉冲测试设备，其特征在于，所述脉冲测试设备的工作模式至少包括双脉冲测试模式，所述双脉冲测试模式以所述第一开关作为待测开关，所述脉冲发生器发出双脉冲信号，所述第三开关处于闭合状态，所述第一单刀双掷开关连通所述电压感应器和所述第一开关，所述第二单刀双掷开关连通所述电流感应器和所述第一开关。

7.根据权利要求4所述的脉冲测试设备，其特征在于，所述脉冲测试设备的工作模式至少包括电感量测试模式，所述电感量测试模式以所述电感作为待测电感，所述脉冲发生器发出双脉冲信号，所述第三开关处于闭合状态，所述第一单刀双掷开关连通所述电压感应器和所述电感，所述第二单刀双掷开关连通所述电流感应器和所述电感。

8.根据权利要求1-7任一项的所述的脉冲测试设备，其特征在于，所述第三开关为继电器开关。

9.根据权利要求1-7任一项的所述的脉冲测试设备，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为相同型号规格的IGBT，或者所述第一开关和所述第二开关为相同型号规格的MOSFET。

10.根据权利要求1-7任一项所述的脉冲测试设备，其特征在于，所述电感为空心电感。