[發明專利]一種功率器件電學參數測量電路及測量方法

在審

• 申請號: 202110255859.7
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113009310A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 陸海;周峰;徐尉宗;任芳芳
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 李建芳

本發明公開了一種功率器件電學參數測量電路及測量方法，測量電路包括：信號控制電路和參數測量電路；信號控制電路包含直流DC電源、儲能電容C1、變壓器原邊線圈T1和控制三極管Q2；參數測量電路包含變壓器副邊線圈T2、保護二極管D2、開關S1、開關S2、待測三極管Q1和待測二極管D1；信號控制電路和參數測量電路通過變壓器T完成信號傳遞。上述利用開關使變壓器原邊產生脈沖導通電流，該電流信號流過變壓器初級線圈時，變壓器磁芯中產生的交流磁通促使次級線圈中感應出脈沖電壓和脈沖電流，感應的脈沖電流信號會流經串聯在次級線圈中的待測功率器件，因而可得到待測功率器件的I?V電學特性；操作靈活，成本低；擴大了測試范圍，提升了測試效率。

技術領域

本發明涉及一種功率器件電學參數測量電路及測量方法，屬于電子電路技術領域。

背景技術

作為半導體裝置中實現開關控制、能量轉換的核心單元，功率電力電子器件常被內置于變換器、逆變器等功率模塊中，用于電路整流、功率放大和變頻/變壓等，同時具有低功耗節能等優點。實際應用中，產品工程師通過對比不同器件的電學參數來選取合適的目標器件，常參考器件產品datasheet手冊。因而，針對不同特性和結構的功率器件，選取或設計合適的電學參數測量方法來表征其性能尤為重要。例如，電學電壓-電流曲線(I-V曲線)是提取器件標稱電壓或電流等級的關鍵電學指標，并且電流隨電壓的變化趨勢也反映了器件的內阻變化，進一步可計算出器件的導通損耗以及功率最優值。

目前業界常用的I-V曲線表征是基于KEYSIGHT B1505A功率器件分析儀的快速脈沖掃描，其內置HCSMU、MCSMU、UHC、UHV等電流電壓模塊。利用雙HCSMU組合適配器，B1505A標配的最大脈沖電流為40A，此配置成本相對較低。如果采用N1265A超高電流擴展器及封裝插座，脈沖電流可以達到500A，并且在電流40A到500A之間無其它產品。所以，當功率器件的最高電流為100A時，必須利用500A測試單元進行電學參數表征，配備超高電流測試單元會大幅增加成本，并且實際使用上限也可能遠低于測試極限，造成資源浪費。

因此，設計一種簡單精準的I-V電學曲線測試電路用于表征功率器件的電學參數，有利于降低成本，并且可根據實際情況靈活調節測試上限，合理利用測試資源。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種功率器件電學參數測量電路及測量方法。利用開關使變壓器原邊產生脈沖導通電流，該電流信號流過變壓器初級線圈時，變壓器磁芯中產生的交流磁通促使次級線圈中感應出脈沖電壓和脈沖電流；感應的脈沖電流信號會流經串聯在次級線圈中的待測功率器件，因而可得到待測功率器件的I-V電學特性；脈沖電流信號的脈沖周期和脈沖幅值均可以依據功率器件特性進行變更，操作靈活，成本低；同時，測試電路中集成了功率三極管和功率二極管，擴大了測試范圍，提升了測試效率。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種功率器件電學參數測量電路，包括信號控制電路和參數測量電路；信號控制電路和參數測量電路通過變壓器T完成信號傳遞；

信號控制電路包含直流DC電源、儲能電容C1、變壓器原邊線圈T1和控制三極管Q2；儲能電容C1并聯在直流DC電源的兩端；變壓器原邊線圈T1的一端連接DC直流電源的正極，變壓器原邊線圈T1的另一端連接控制三極管Q2的漏極，控制三極管Q2的源極連接DC直流電源的負極；

參數測量電路包含變壓器副邊線圈T2、保護二極管D2、開關S1、開關S2、待測三極管Q1和待測二極管D1；變壓器副邊線圈T2的一端連接保護二極管D2的陽極，開關S1的一端與開關S2的一端并接于保護二極管D2的陰極，待測三極管Q1的漏極連接開關S1的另一端，待測二極管D1的陽極連接開關S2的另一端，待測三極管Q1的源極和待測二極管D1的陰極并接于副邊線圈T2的另一端。

待測三極管Q1和控制三極管Q2的導通和關斷受前級驅動控制。優選，前級驅動采用SILICON LABS公司生產的Si827x驅動芯片。