[發明專利]汽車引擎控制器(ECM)的IGBT測試裝置及方法

無效

• 申請號: 201110419504.3
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102393502A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 倪峰
• 申請（專利權）人: 蘇州凌創電子科技有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G05B23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種測試裝置，尤其涉及一種汽車引擎控制器(ECM)的IGBT測試裝置及方法。

背景技術

發動機電子控制模塊(簡稱ECM)具有連續監測并控制發動機正常工作運轉的功能。在現代發動機管理系統中，ECM是其核心控制元件。它可以根據發動機的不同狀況，向發動機提供最佳空燃比的混合氣和最佳點火時間，使發動機始終處在最佳工作狀態，發動機的性能(動力性、經濟型、排放性)達到最佳。

IGBT是Insulated?Gate?Bipolar?Transistor(絕緣柵雙極型晶體管)的縮寫，IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為PNP晶體管，它融和了這兩種器件的優點，既具有MOSFET器件驅動功率小和開關速度快的優點，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優點，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內，在現代電力電子技術中得到了越來越廣泛的應用，在較高頻率的大、中功率應用中占據了主導地位。

若在IGBT的柵極和發射極之間加上驅動正電壓，則MOSFET導通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態而使得晶體管導通；若IGBT的柵極和發射極之間電壓為0V，則MOS截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極—發射極間施加十幾V的直流電壓，只有在uA級的漏電流流過，基本上不消耗功率。

ECM中很重要的一個功能就是點火。要點火就要產生火花，所需的器件包括電源、電池、變壓器(即點火線圈)，以及用于控制變壓器初級電流的開關。如果線圈初級繞組中的電流發生瞬間變化(即di/dt值很大)，初級繞組上將產生高壓。如果該點火線圈的匝比為N，就能按該繞線匝數比放大原電壓。結果是次級上將產生10kV到20kV的電壓，橫跨火花塞間隙。一旦該電壓超過間隙周圍空氣的介電常數，將擊穿間隙而形成火花。該火花會點燃燃油與空氣的混合物，從而產生引擎工作所需的能量。所有的內燃機中都有一個基本電路(汽車點火系統)，而IGBT就是用于點火線圈充電的開關元件。其性能的好壞直接影響ECM的性能。

點火IGBT集電極到柵極的雪崩二極管堆建立起“導通”電壓，當集電極被來自線圈的反激或尖峰脈沖強迫提升到該電壓時，IGBT將導通，此時IGBT會消耗其處于活動區時在線圈中積蓄的剩余能量(而不是將其用于產生火花)。采用這種雪崩“箝位”電路后，IGBT可限制箝位電壓，使其遠遠低于N型外延摻雜/P形基(N?epi/P?base)半導體的擊穿電壓，以確保其安全運行。這樣就能顯著提高點火IGBT對自箝位電感開關(SCIS)能量的承受能力。而這承受能力是一個額定指標，即點火線圈中的能量每次被釋放為火花時IGBT所吸收的能量。通過限制初級線圈上的電壓，點火線圈本身也得到過壓保護。由此可見，此寄生的保護二極管的性能直接影響著IGBT的工作壽命。

汽車引擎控制器(ECM)的IGBT無法通過自診斷系統來檢測其好壞，只能外加電路來測試。目前市場上的IGBT測試裝置一般測試功能追求大而全，價格昂貴，且無法測得IGBT的寄生保護二極管的性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種體積小、針對性強、操作簡單、安全性高的汽車引擎控制器(ECM)的IGBT測試裝置及方法，用來專門測試ECM中的IGBT性能，包括IGBT的峰值電流、峰值電壓以及寄生保護二極管的性能。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的：一種汽車引擎控制器(ECM)的IGBT測試裝置及方法，該裝置包括四個通道，每個通道都可以測試IGBT產品的運行情況，該裝置包括：電源模塊、信號控制模塊、信號測試模塊和CAN通信模塊，所述信號測試模塊與IGBT產品相連，通過對電壓或電流波形的采樣及AD轉換來判斷IGBT產品的好壞以及其性能，其中，電源模塊包括一低壓差固定、可調正電壓的穩壓器和一基準電壓器。

作為本發明的進一步改進，所述的一低壓差固定、可調正電壓的穩壓器采用NCP1117；所述的一基準電壓器采用REF192。

作為本發明的進一步改進，所述信號控制模塊采用STM32F103。

作為本發明的進一步改進，所述信號測試模塊包括一600V的N溝道MOSFET、一1A峰值高壓半橋柵極驅動器、一電流檢測傳感器和一MSPS模數轉換器。

作為本發明的進一步改進，所述的600V的N溝道MOSFET采用芯片5N60C。