[發(fā)明專利]一種用于功率循環(huán)實驗的輸出數(shù)控可調(diào)驅(qū)動模塊及方法

在審

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• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN112986785A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧二平;陳杰;劉鵬;趙雨山;黃永章
• 申請（專利權(quán)）人: 華電（煙臺）功率半導(dǎo)體技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 煙臺智宇知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 37230
• 代理人: 李彬

本申請公開了一種用于功率循環(huán)實驗的輸出數(shù)控可調(diào)驅(qū)動模塊及方法，涉及功率循環(huán)試驗領(lǐng)域。包括：一級單片機以及通過串口與其相連的上位機，所述一級單片機還通過輸出I/O接口連接有若干組二級單片機組，所述二級單片機組通過電壓調(diào)節(jié)模塊與驅(qū)動模塊相連；任意一個所述二級單片機組均包括正壓二級控制單元和負壓二級控制單元，所述電壓調(diào)節(jié)模塊均包括正壓調(diào)節(jié)單元和負壓調(diào)節(jié)單元；所述正壓二級控制單元通過所述正壓調(diào)節(jié)單元與所述驅(qū)動模塊相連，所述負壓二級控制單元通過所述負壓調(diào)節(jié)單元與所述驅(qū)動模塊相連。針對不同的功率循環(huán)試驗器件的柵極電壓的可調(diào)，使柵極電壓的調(diào)節(jié)更加便利，同時使得功率循環(huán)設(shè)備更加集成化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率循環(huán)試驗領(lǐng)域，尤其涉及一種用于功率循環(huán)實驗的輸出數(shù)控可調(diào)驅(qū)動模塊及方法。

背景技術(shù)

功率循環(huán)試驗是檢測半導(dǎo)體器件封裝可靠性的最重要的試驗。通過對被測器件施加周期循環(huán)的電流載荷，使被測器件產(chǎn)生周期循環(huán)的溫度波動，對于疊裝結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體器件，由于各層材料熱膨脹系數(shù)的不匹配產(chǎn)生周期的熱應(yīng)力，熱應(yīng)力在器件的薄弱點集中，從而造成器件的老化失效。圖1為針對IGBT（IGBT - 絕緣柵雙極晶體管）模塊的功率循環(huán)最常用的電路拓撲，也是最基本的拓撲，從圖中可知，器件的柵-射極直接連接著一個電壓源V_ge使模塊保持（CE極）開通狀態(tài)，而通過開關(guān)S來控制負載電流I_load是否流過被測器件，利用小電流I_sense下飽和壓降的方法(V_CE(T)法)進行器件結(jié)溫的測量。一個開關(guān)周期中，在開關(guān)S閉合時，模塊經(jīng)由負載電流加熱，結(jié)溫上升達到指定溫度；在開關(guān)S斷開后，模塊在此期間內(nèi)冷卻，結(jié)溫下降到指定溫度。由此可見器件的結(jié)溫波動與最大結(jié)溫主要由負載電流和開通時間決定。

但是在實際試驗過程中，通過負載電流和開通時間的調(diào)節(jié)，并不能使器件結(jié)溫準確的達到某一設(shè)定的溫度條件。考慮到柵極電壓對模塊I-V特性曲線的影響，如圖2所示，在相同負載電流下，器件的柵極電壓越高，導(dǎo)通壓降越低，產(chǎn)生的功率損耗越小，結(jié)溫越小。因此在實際功率循環(huán)實驗中，需要對被測器件的柵極電壓進行調(diào)整從而達到精細調(diào)整器件結(jié)溫的目的。目前廣泛在驅(qū)動電路中采用可調(diào)電阻達到對柵極電壓的調(diào)節(jié)，由此柵極驅(qū)動電路需要放在功率循環(huán)設(shè)備中可便于操作的地方，不利于設(shè)備的集成封裝。而且可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)精度不夠，無法準確、快速地將電壓調(diào)節(jié)到某一設(shè)定值。因此，通過數(shù)控方式進行電壓的調(diào)節(jié)具有優(yōu)越性，不但可以使設(shè)備的集成度更高，而且可以更加準確快速的進行柵極電壓的調(diào)節(jié)。

對于不同的半導(dǎo)體器件，如MOSFET，由于其結(jié)構(gòu)的不同，在同樣采用VCE(T)法進行結(jié)溫測量時，需要柵極電壓為負壓使MOSFET處于關(guān)斷狀態(tài)。因此針對MOSFET器件的功率循環(huán)試驗，柵極電壓需要同時做到正負壓可調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是實現(xiàn)通過數(shù)控的方式針對不同的功率循環(huán)試驗器件的柵極電壓的可調(diào)，使柵極電壓的調(diào)節(jié)更加便利，同時使得功率循環(huán)設(shè)備更加集成化。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種一種用于功率循環(huán)實驗的輸出數(shù)控可調(diào)驅(qū)動模塊，包括：一級單片機以及通過串口與其相連的上位機，所述一級單片機還通過輸出I/O接口連接有若干組二級單片機組，所述二級單片機組通過電壓調(diào)節(jié)模塊與驅(qū)動模塊相連；任意一個所述二級單片機組均包括正壓二級控制單元和負壓二級控制單元，所述電壓調(diào)節(jié)模塊均包括正壓調(diào)節(jié)單元和負壓調(diào)節(jié)單元；所述正壓二級控制單元通過所述正壓調(diào)節(jié)單元與所述驅(qū)動模塊相連，所述負壓二級控制單元通過所述負壓調(diào)節(jié)單元與所述驅(qū)動模塊相連。

進一步的，所述一級單片機和所述二級單片機組均采用STM32系列單片機作為控制芯片。

進一步的，所述驅(qū)動模塊上設(shè)有用于接受NI信號的NI接口。

進一步的，所述二級單片機組設(shè)置為六組，所述電壓調(diào)節(jié)模塊和所述驅(qū)動模塊數(shù)量與所述二級單片機組數(shù)量一致。