一種用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其結(jié)構(gòu)為：第一隔離電源模塊（2)、第二隔離電源模塊（3)、阻感負載模塊（4)的輸入端分別連接開關電源模塊（1)，所述第一隔離電源模塊（2)、第二隔離電源模塊（3)的輸出端分別連接第一選擇開關模塊（6)、第二選擇開關模塊（7)，所述阻感負載模塊（4)的輸出端連接第三選擇開關模塊（8)，所述第一選擇開關模塊（6)、第二選擇開關模塊（7)、第三選擇開關模塊（8)以及保護電路模塊（5)、指示電路模塊(10)與絕緣柵雙極型晶體管模塊（9)連接。本裝置可方便測試出絕緣柵雙極型晶體管模塊的好壞，具有操作簡單、安全、實用性強等特點。
【專利說明】一種用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于一種電力電子器件測試裝置，具體涉及一種用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置。

【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊被廣泛應用于各種現(xiàn)代電力電子設備如有源電力濾波器、風力發(fā)電、光伏并網(wǎng)、PWM整流器、變頻器、伺服等。作為這些設備中的關鍵器件，絕緣柵雙極型晶體管好壞的檢測顯得尤為重要。
[0003]絕緣柵雙極型晶體管在各種電力電子設備中起著功率開關的作用，通過一定的控制邏輯，將直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率和幅值一定的交流電壓。絕緣柵雙極型晶體管的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使絕緣柵雙極型晶體管導通。反之，加反向門極電壓消除溝道，流過反向基極電流，使絕緣柵雙極型晶體管關斷。利用這一特性，給絕緣柵雙極型晶體管的柵極和源極施加一定的正壓(一般為+15V)或一定的負壓(一般為-15V)來控制其導通和關斷。使用絕緣柵雙極型晶體管模塊的電力電子裝置，其負載一般為感性負載。當絕緣柵雙極型晶體管關斷后，需要有續(xù)流回路來消耗電感上的能量。一般地，絕緣柵雙極型晶體管模塊中的每一個絕緣柵雙極型晶體管都會并聯(lián)一個相應功率等級的二極管，起到續(xù)流作用。所以，對絕緣柵雙極型晶體管模塊好壞的檢測不僅僅局限于絕緣柵雙極型晶體管開關的檢測，還涉及到續(xù)流二極管好壞的檢測。
[0004]目前絕緣柵雙極型晶體管用戶對于絕緣柵雙極型晶體管模塊好壞的測試有兩種方法。一種是H橋測試法；一種是雙脈沖測試法。
[0005]H橋測試法的硬件拓撲如圖1所示。母線電壓由整流橋提供，C1、C2用于支撐母線電壓。被測試的四只絕緣柵雙極型晶體管組成了 H橋驅(qū)動電路。LI跨接在H橋的輸出端，模擬感性負載。在Q1、Q2、Q3、Q4的門極施加一定邏輯的脈沖信號，控制絕緣柵雙極型晶體管的通斷，用電流探頭觀察流過電感LI的電流，即可判斷絕緣柵雙極型晶體管的好壞。例如在Q1、Q4門極施加ΙΟΚΗζ，占空比為50%的脈沖信號，在Q2及Q3的門極施加與Q1、Q4互補的信號。在四只絕緣柵雙極型晶體管工作正常的情況下，示波器測得電抗器LI的電壓隊波形為方波，電流k為三角波。如圖2所示。這種測試方法能較為直觀的判斷絕緣柵雙極型晶體管模塊的好壞，但也存在一定的缺點。I)測試系統(tǒng)復雜。需要使用到大功率整流橋或其他大功率直流電源提供母線直流電壓，這些設備在特定場合(如實驗室)使用時并不方便。負載電感LI的電壓及電流波形測試需要用到高壓隔離探頭、電流探頭及示波器等測試設備。測試成本增加。2)測試過程涉及高壓大電流，對操作人員存在一定的觸電風險。綜上所述，該測試方法并不實用。
[0006]國內(nèi)某些絕緣柵雙極型晶體管模塊代理公司提出了一種雙脈沖測試方法，這種方法不僅能夠檢測出絕緣柵雙極型晶體管模塊的好壞，還能獲取絕緣柵雙極型晶體管在開關過程的主要參數(shù)，以此來評估絕緣柵雙極型晶體管外圍電路的參數(shù)是否合適，從而指導設計，達到優(yōu)化電路參數(shù)，提高電路可靠性的目的。雙脈沖測試法的硬件拓撲如圖3所示。給Q2的門極施加兩個脈沖信號，通過觀測Vce和Ic波形，即可判斷絕緣柵雙極型晶體管是否工作正常，外圍電路參數(shù)(如門極電阻)選擇是否合適。絕緣柵雙極型晶體管模塊正常工作時Vce和Ic波形如圖4所示。這種測試方法雖能模擬絕緣柵雙極型晶體管模塊的實際使用環(huán)境，但是這種測試方法操作復雜，一般技術人員不容易掌握，且涉及高壓大電流，對測試人員有觸電風險。
實用新型內(nèi)容
[0007]為了解決上述問題，本實用新型的目的在于，提供一種簡單易行的測試絕緣柵雙極型晶體管模塊好壞的測試裝置，不需要高壓大電流環(huán)境以及其他額外輔助測試設備如示波器、萬用表等即可方便測試出絕緣柵雙極型晶體管模塊的好壞，具有操作簡單、安全、實用性強、通用性強等特點。
[0008]本實用新型提供的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其結(jié)構(gòu)為--第一隔離電源模塊2、第二隔離電源模塊3、阻感負載模塊4的輸入端分別連接開關電源模塊1，所述第一隔離電源模塊2、第二隔離電源模塊3的輸出端分別連接第一選擇開關模塊6、第二選擇開關模塊7，所述阻感負載模塊4的輸出端連接第三選擇開關模塊8，所述第一選擇開關模塊6、第二選擇開關模塊7、第三選擇開關模塊8以及保護電路模塊5、指示電路模塊10與絕緣柵雙極型晶體管模塊9連接。
[0009]在本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置中，所述開關電源模塊I為隔離開關電源，輸入交流電壓，輸出隔離的直流電壓。
[0010]在本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置中，所述第一隔離電源模塊2、第二隔離電源模塊3分別由隔離電源模塊及外圍電路組成，輸出隔離的電壓分別為所述絕緣柵雙極型晶體管模塊9的上、下橋臂提供門極電壓。
[0011]在本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置中，所述阻感負載模塊4由電阻和電感串聯(lián)而成，通過選擇開關分別與上、下橋臂形成電流回路。
[0012]在本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置中，所述保護電路模塊5由快速熔斷器和限流電阻組成，串聯(lián)于母線的正端。
[0013]在本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置中，所述第一選擇開關模塊6、第二選擇開關模塊7、第三選擇開關模塊8由單刀雙擲開關組成。
[0014]在本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置中，所述絕緣柵雙極型晶體管模塊9可由單管絕緣柵雙極型晶體管模塊組成半橋電路。
[0015]在本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置中，所述指示電路模塊10由發(fā)光二極管組成，串接于負載回路。
[0016]本實用新型的積極技術效果在于:
[0017]本裝置能夠簡單易行的測試絕緣柵雙極型晶體管模塊，不需要高壓大電流環(huán)境以及其他額外測試設備如示波器、萬用表等即可方便測試出絕緣柵雙極型晶體管模塊的好壞，具有操作簡單、安全、實用性強等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術的H橋測試法的硬件拓撲圖；
[0019]圖2是現(xiàn)有技術的H橋測試法測試過程中負載電感兩側(cè)的電壓、電流波形；
[0020]圖3是現(xiàn)有技術的雙脈沖測試法的硬件拓撲圖；
[0021]圖4是現(xiàn)有技術的雙脈沖測試時的Vce及Ic波形；
[0022]圖5是本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置的電氣原理圖；
[0024]圖7是單管絕緣柵雙極型晶體管模塊9的等效電路；
[0025]圖8是雙管絕緣柵雙極型晶體管模塊9的等效電路。

【具體實施方式】
[0026]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0027]如圖5所示，本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置包括開關電源模塊1、第一隔離電源模塊2和第二隔離電源模塊3、阻感負載模塊4、保護電路模塊
5、第一選擇開關模塊6、第二選擇開關模塊7、第三選擇開關模塊8、絕緣柵雙極型晶體管模塊9、指示電路模塊10。電氣原理圖如圖6所示。
[0028]開關電源模塊I為隔離開關電源，輸入為AC220V/50HZ，輸出為隔離的24V直流電壓，一方面給母線提供直流電壓，另一方面通過第一隔離電源模塊2、第二隔離電源模塊3轉(zhuǎn)換出兩路隔離電源，分別給絕緣柵雙極型晶體管模塊9的上、下橋臂供電。第一隔離電源模塊2由隔離電源模塊及外圍電路組成，輸出隔離的±15V給絕緣柵雙極型晶體管模塊9的上橋臂提供門極電壓。第二隔離電源模塊3由隔離電源模塊及外圍電路組成，輸出隔離的±15V給絕緣柵雙極型晶體管模塊9的下橋臂提供門極電壓。阻感負載模塊4由一只電感和一只電阻串聯(lián)組成，通過選擇開關的作用，可分別與上、下橋臂形成電流回路。保護電路模塊5由快速熔斷器和限流電阻組成，串聯(lián)于母線的正端，用于保護上下橋臂直通造成的過流損害。第一選擇開關模塊6由單刀雙擲開關組成，與第一隔離電源模塊2配合，用于控制絕緣柵雙極型晶體管模塊上橋臂的導通與關斷。選擇+15V時，絕緣柵雙極型晶體管導通。選擇-15V時，絕緣柵雙極型晶體管關斷。用-15V使絕緣柵雙極型晶體管關斷更可靠，有利于防止誤開通。第二選擇開關模塊7由單刀雙擲開關組成，與第二隔離電源模塊3配合，用于控制絕緣柵雙極型晶體管模塊下橋臂的導通與關斷。第三選擇開關模塊8由單刀雙擲開關組成，用于選擇不同的負載回路。絕緣柵雙極型晶體管模塊9為被測試的半橋絕緣柵雙極型晶體管模塊，一般為半橋電路，也可由單管絕緣柵雙極型晶體管模塊組成半橋電路。被測試的絕緣柵雙極型晶體管模塊沒有功率等級和品牌的限制。指示電路10由發(fā)光二極管組成，串接于負載回路，用于指示負載回路是否有電流流過，從而判斷絕緣柵雙極型晶體管及續(xù)流二極管的好壞。第一選擇開關模塊6、第二選擇開關模塊7、第三選擇開關模塊8、保護電路模塊5、指示電路模塊10與絕緣柵雙極型晶體管模塊9的信號連接選擇大小可調(diào)插頭。通過調(diào)節(jié)插頭長短及大小，在不更換接頭的情況下即可連接不同型號的絕緣柵雙極型晶體管模塊9。實現(xiàn)不同型號絕緣柵雙極型晶體管模塊9的測試。
[0029]絕緣柵雙極型晶體管模塊測試裝置工作前，將需要測試的絕緣柵雙極型晶體管模塊固定于印制板預留空白位置?？瞻孜恢妙A設多個通孔，來適應不同尺寸絕緣柵雙極型晶體管模塊的固定安裝。絕緣柵雙極型晶體管模塊固定完成后，按照絕緣柵雙極型晶體管模塊和測試電路接口的標識連接相應信號線。測試上橋臂絕緣柵雙極型晶體管時，負載跨接在半橋輸出端和母線負端。上橋臂導通時，負載電流回路形成，串聯(lián)在負載回路的發(fā)光二極管點亮。上橋臂關斷時，感性負載上的電流通過下橋臂的續(xù)流二極管續(xù)流。通過觀察發(fā)光二極管的亮滅即可判斷上橋臂的絕緣柵雙極型晶體管和下橋臂的續(xù)流二極管是否正常工作。同理，測試下橋臂絕緣柵雙極型晶體管時，負載跨接在母線正端和半橋輸出端。通過控制下橋臂的通斷，觀察負載回路發(fā)光二極管的亮滅即可判斷下橋臂的絕緣柵雙極型晶體管和上橋臂的續(xù)流二極管是否正常工作。具體測試過程如下:
[0030]分別撥動第一選擇開關模塊6(圖6中的SI)和第二選擇開關模塊7(圖6中的S2)至2點，將-15V施加于上下橋臂的門極。測試上橋臂時，撥動第三選擇開關模塊8(圖6中的S3)至2點，將阻感負載模塊4跨接至半橋輸出和母線負端。接通220V電源。觀察指示電路模塊10的狀態(tài)，此時發(fā)光二極管D1、D2、D3未點亮。撥動第一選擇開關模塊6至I點，將+15V施加于上橋臂的門極，此時指示電路模塊10中的發(fā)光二極管D1、D2點亮。再次撥動第一選擇開關模塊6至2點，將-15V施加于上橋臂的門極，Dl熄滅、D2延時一小段時間熄滅。觀察到以上現(xiàn)象即可判斷上橋臂絕緣柵雙極型晶體管及下橋臂續(xù)流二極管工作正常。撥動第三選擇開關模塊8至I點，將阻感負載跨接至半橋輸出和母線正端，開始測試下橋臂。觀察指示電路模塊10的狀態(tài)，此時發(fā)光二極管D1、D2、D3未點亮。撥動第二選擇開關模塊7至I點，將+15V施加于下橋臂的門極，此時指示電路模塊10中的發(fā)光二極管D1、D3點亮。再撥動第二選擇開關模塊7至2點，將-15V施加于下橋臂的門極，Dl熄滅、D3延時一小段時間熄滅。觀察到以上現(xiàn)象即可判斷下橋臂絕緣柵雙極型晶體管及上橋臂續(xù)流二極管工作正常。
[0031]綜上所述，通過本實用新型的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，不需要高壓大電流環(huán)境以及其他額外測試設備如示波器、萬用表等即可簡單方便地測試出絕緣柵雙極型晶體管模塊的好壞。
【權利要求】
1.一種用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其特征在于: 第一隔離電源模塊(2)、第二隔離電源模塊(3)、阻感負載模塊(4)的輸入端分別連接開關電源模塊(I)，所述第一隔離電源模塊(2)、第二隔離電源模塊(3)的輸出端分別連接第一選擇開關模塊￠)、第二選擇開關模塊(7)，所述阻感負載模塊(4)的輸出端連接第三選擇開關模塊(8)，所述第一選擇開關模塊(6)、第二選擇開關模塊(7)、第三選擇開關模塊(8)以及保護電路模塊(5)、指示電路模塊(10)與絕緣柵雙極型晶體管模塊(9)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其特征在于:所述開關電源模塊(I)為隔離開關電源，輸入交流電壓，輸出隔離的直流電壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其特征在于:所述第一隔離電源模塊(2)、第二隔離電源模塊(3)分別由隔離電源模塊及外圍電路組成，輸出隔離的電壓分別為所述絕緣柵雙極型晶體管模塊(9)的上、下橋臂提供門極電壓。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其特征在于:所述阻感負載模塊(4)由電阻和電感串聯(lián)而成，通過選擇開關分別與上、下橋臂形成電流回路。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其特征在于:所述保護電路模塊(5)由快速熔斷器和限流電阻組成，串聯(lián)于母線的正端。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其特征在于:所述第一選擇開關模塊(6)、第二選擇開關模塊(7)、第三選擇開關模塊(8)由單刀雙擲開關組成。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其特征在于:所述絕緣柵雙極型晶體管模塊(9)可由單管絕緣柵雙極型晶體管模塊組成半橋電路。
8.根據(jù)權利要求1所述的用于測試絕緣柵雙極型晶體管模塊的測試裝置，其特征在于:所述指示電路模塊(10)由發(fā)光二極管組成，串接于負載回路。
【文檔編號】G01R31/26GK204028297SQ201420423863
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權日:2014年7月30日
【發(fā)明者】廖敏, 鄭丹, 劉振權, 李云祥, 沈志達, 楊繼深 申請人:北京計算機技術及應用研究所, 北京航天愛威電子技術有限公司