CN115825703A - 一种1型三电平模块测试方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种1型三电平模块测试方法及设备，涉及三电平模块测试领域。对第i个IGBT芯片进行测试时，将第i个IGBT芯片相连接的一个IGBT芯片开通，开通后的IGBT芯片可近似为一根导线，开通后的IGBT芯片对第i个IGBT芯片释放一个双脉冲信号，之后向第i个IGBT芯片的正极通测试电流，正极能够承受测试电流，克服了PIN针无法经过150A大电流导致测试不准确的缺陷，按照上述过程依次测试1型三电平模块中的每个IGBT芯片，实现了1型三电平模块的安全测试。

Description

一种1型三电平模块测试方法及设备
技术领域
本发明涉及三电平模块测试领域，特别是涉及一种1型三电平模块测试方法及设备。
背景技术
对于现代社会来说，“电能”是至关重要的存在，用它才能点亮夜幕降临后的世界。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)在电能转换中扮演着重要的角色。它是一种能源转换、传输的核心器件，可以把IGBT当成为电力电子装置的“CPU”——通过IGBT进行功率变换，可以提高用电效率、质量，达到节能、环保的效果。
动态特性又称开关特性，IGBT开关特性分为两大部分：一是开关速度，主要指标是开关过程中各部分的时间；另一个是开关过程中的损耗。
通过测试IGBT模块，有利于全面评估IGBT芯片的性能，这对于保证IGBT与整个装置的长期安全可靠运行起到重要的作用。
IGBT芯片有3个极性，分别由栅极（G）、集电极(C)、发射极（E）组成。如图1所示，1型三电平模块内部一共有4颗IGBT芯片（T1、T2、T3、T4），6颗FRD芯片（D1、D2、D3、D4、D5、D6）。但芯片T1的发射极(E1)是作为芯片T2的集电极而存在的，芯片T3的发射极(E3)又是作为芯片T4的集电极存在的。但两两芯片之间只有一根0.64×0.64×15.5的PIN针作为上下半桥的链接点，该PIN针无法经过150A的大电流，如果强行测试，测试波形会极不准确，影响对模块的判断。并且由于1型三电平模块的特殊性，市面上许多供应商都不清楚如何对1型三电平模块进行动态测试。如果对1型三电平模块进行动态测试的操作不当，可能会因为芯片本身的性能不够，引起炸机的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种1型三电平模块测试方法及设备，以实现1型三电平模块的安全、准确测试。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种1型三电平模块测试方法，包括：
依次测试1型三电平模块中的每个IGBT芯片；所述1型三电平模块包括多个依次连接的IGBT芯片；
对第i个IGBT芯片进行测试时，将1型三电平模块中与第i个IGBT芯片相连接的一个IGBT芯片开通；其中，i为正整数，1≤i≤N，N为1型三电平模块中IGBT芯片的数量；
开通后的IGBT芯片对第i个IGBT芯片释放一个双脉冲信号后，向第i个IGBT芯片的正极通测试电流，并从第i个IGBT芯片的负极流出；
测量第i个IGBT芯片的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定第i个IGBT芯片的性能。
一种1型三电平模块测试设备，包括：电源盒；
所述电源盒的正面设置有多个探头区域，探头区域与1型三电平模块中的IGBT芯片一一对应；每个探头区域在电源盒的内部已按照对应IGBT芯片的测试方法接线；所述IGBT芯片的测试方法为前述的1型三电平模块测试方法；
在测试1型三电平模块中的一个IGBT芯片时，1型三电平模块与测试IGBT芯片所对应的探头区域连接。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开一种1型三电平模块测试方法及设备，对第i个IGBT芯片进行测试时，将第i个IGBT芯片相连接的一个IGBT芯片开通，开通后的IGBT芯片可近似为一根导线，开通后的IGBT芯片对第i个IGBT芯片释放一个双脉冲信号，之后向第i个IGBT芯片的正极通测试电流，正极能够承受测试电流，克服了PIN针无法经过150A大电流导致测试不准确的缺陷，按照上述过程依次测试1型三电平模块中的每个IGBT芯片，实现了1型三电平模块的安全测试。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的1型三电平模块的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种1型三电平模块测试方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的测试夹具的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的电源盒的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电源盒正面的一个探针区域示意图；
图6为本发明实施例提供的电源盒背面的电源探头示意图；
图7为本发明实施例提供的实测波形图。
符号说明：1-测试夹具，2-铜探针，3-1型三电平模块，4-电源盒，5-电源盒正面，6-电源盒背面，7-左侧测试转接头，8-右侧测试转接头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种1型三电平模块测试方法及设备，以实现1型三电平模块的安全、准确测试。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例提供的一种1型三电平模块测试方法，如图2所示，包括：
步骤S1，依次测试1型三电平模块中的每个IGBT芯片。所述1型三电平模块包括多个依次连接的IGBT芯片。
步骤S2，对第i个IGBT芯片进行测试时，将1型三电平模块中与第i个IGBT芯片相连接的一个IGBT芯片开通；其中，i为正整数，1≤i≤N，N为1型三电平模块中IGBT芯片的数量。
步骤S3，开通后的IGBT芯片对第i个IGBT芯片释放一个双脉冲信号后，向第i个IGBT芯片的正极通测试电流，并从第i个IGBT芯片的负极流出。
测试电流的大小与IGBT芯片的标称电流大小相等。
步骤S4，测量第i个IGBT芯片的电压波形图和电流波形图。
步骤S5，根据电压波形图和电流波形图确定第i个IGBT芯片的性能。
其中，1型三电平模块的具体结构为：
1型三电平模块包括：芯片T1、芯片T2、芯片T3、芯片T4、芯片D5和芯片D6。芯片T1、芯片T2、芯片T3和芯片T4均为IGBT芯片，芯片D5和芯片D6均为FRD芯片。芯片T1的集电极C1作为1型三电平模块的正极，芯片T1的发射极E1与芯片T2的集电极C2连接。芯片T3的集电极C3与芯片T2的发射极E2连接，芯片T3的发射极E3与芯片T4的集电极C4连接，芯片T4的发射极E4作为1型三电平模块的负极。芯片T1的发射极E1和芯片T2的集电极C2的链接点与芯片D5的阴极连接，芯片T3的发射极E3和芯片T4的集电极C4的链接点与芯片D6的阳极连接，芯片D5的阳极与芯片D6的阴极连接。芯片D5的阳极与芯片D6的阴极的链接点作为1型三电平模块的N极，芯片T2的发射极E2与芯片T3的集电极C3的链接点作为1型三电平模块的U相。
参照图1，1型三电平模块还包括：芯片D1、芯片D2、芯片D3和芯片D4。芯片D1、芯片D2、芯片D3和芯片D4均为FRD芯片。芯片D1连接在芯片T1的集电极C1与发射极E1之间，芯片D2连接在芯片T2的集电极C2与发射极E2之间，芯片D3连接在芯片T3的集电极C3与发射极E3之间，芯片D4连接在芯片T4的集电极C4与发射极E4之间。
下面详细介绍1型三电平模块中4个IGBT芯片分别测试的方法。
（1）当i为1时，第i个IGBT芯片为芯片T1，对芯片T1进行测试的过程为：
将芯片T3的栅极G3和发射极E3短接，芯片T4的栅极G4和发射极E4短接；目的是为了在测试T1的时候，保护芯片T3、芯片T4不被误开通；
将一个15V电源的正极与芯片T2的栅极G2连接，15V电源的负极与1型三电平模块的U相连接，使芯片T2开通；将一个15V电源的负极接在U相的原因在于：U相功率端子多，能承受150A电流；芯片T2开通后可近似为一根导线；
在芯片T2对芯片T1释放一个双脉冲信号后，向1型三电平模块的正极通150A电流，150A电流经过芯片T1和芯片T2后从U相流出；
通过示波器测量芯片T1的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定芯片T1的性能。
（2）当i为2时，第i个IGBT芯片为芯片T2，对芯片T2进行测试的过程为：
将芯片T1的栅极G1和发射极E1短接，芯片T4的栅极G4和发射极E4短接；目的是为了在测试T2的时候，保护芯片T1、芯片T4不被误开通；
将一个15V电源的正极与芯片T3的栅极G3连接，15V电源的负极与芯片T3的发射极E3连接，使芯片T3开通；芯片T3开通后可近似为一根导线；
在芯片T3对芯片T2释放一个双脉冲信号后，向1型三电平模块的N极通150A电流，150A电流经过芯片D5和芯片T2后从U相流出；N极作为芯片T2的正极通150A电流的原因是：此处功率端子多，能承受150A电流；
通过示波器测量芯片T2的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定芯片T2的性能。
（3）当i为3时，第i个IGBT芯片为芯片T3，对芯片T3进行测试的过程为：
将芯片T1的栅极G1和发射极E1短接，芯片T4的栅极G4和发射极E4短接；
将一个15V电源的正极与芯片T2的栅极G2连接，15V电源的负极与芯片T2的发射极E2连接，使芯片T2开通；
在芯片T2对芯片T3释放一个双脉冲信号后，向1型三电平模块的U相通150A电流，150A电流经过芯片T3和芯片D6后从1型三电平模块的N极流出；
通过示波器测量芯片T3的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定芯片T3的性能。
（4）当i为4时，第i个IGBT芯片为芯片T4，对芯片T4进行测试的过程为：
将芯片T1的栅极G1和发射极E1短接，芯片T2的栅极G2和发射极E2短接；
将一个15V电源的正极与芯片T3的栅极G3连接，15V电源的负极与芯片T3的发射极E3连接，使芯片T3开通；
在芯片T3对芯片T4释放一个双脉冲信号后，向1型三电平模块的U相通150A电流，150A电流经过芯片T3和芯片T4后从1型三电平模块的负极流出；
通过示波器测量芯片T4的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定芯片T4的性能。
为了实现该方法，本发明还设计了一种1型三电平模块测试设备，如图4所示，包括：电源盒4。
电源盒4的正面设置有多个探头区域，探头区域与1型三电平模块3中的IGBT芯片一一对应；每个探头区域在电源盒4的内部已按照对应IGBT芯片的测试方法接线；IGBT芯片的测试方法为前述的1型三电平模块测试方法。在测试1型三电平模块3中的一个IGBT芯片时，1型三电平模块3与测试IGBT芯片所对应的探头区域连接。
如图5所示，每个探头区域包括多个母头，母头与1型三电平模块3的极性一一对应；在测试1型三电平模块3时每个探头区域的所有母头通过左侧测试转接头7与1型三电平模块3连接。
如图6所示，电源盒4的背面设置有电源探头，电源探头通过通过右侧测试转接头8与动态测试设备连接，电源探头用于在动态测试设备的控制下向电源盒4的内部通入或断开测试电流。
如图3所示，1型三电平模块测试设备还包括：测试夹具1。测试夹具1用于通过铜探针2将1型三电平模块3的各个极性引出；在测试1型三电平模块3时铜探针2与电源盒4正面的探头区域连接。
测试夹具1包括：下压装置和铜探针2。铜探针2设置在下压装置的底部；1型三电平模块3位于铜探针2的下方。下压装置用于下移铜探针2，使铜探针2与1型三电平模块3的各个极性接通。
电源盒4主要是接入15V外置电源和将图5、图6正反面电源盒通过母头连接。使正反面电源盒连通，方便对T1\T2\T3\T4的更换，也方便进行量产测试。通过铜探针2将模块的各个极性引出，将电源盒4安装上母头，按照下面的接线方式通过母头将图4左侧测试转接头7（公头）接入电源盒4内电源线，从电源盒背面6通过右侧测试转接头8（公头）引出至动态测试设备。例如：测试T1完成后，通过测试转接头转换至T2、T3、T4分别进行测试。保证产品可以进行动态测试。
电源盒4内部的接线方式为：
T1: [G1]-[G] [E1]-[E] [G2]-[+15V] [E2]-[0V] [+]-[+] [U]-[-] [G3]-[E3][G4]-[E4]
T2: [G2]-[G] [E2]-[E] [G3]-[+15V] [E3]-[0V] [N]-[+] [U]-[-] [G1]-[E1][G4]-[E4]
T3: [G3]-[G] [E3]-[E] [G2]-[+15V] [E2]-[0V] [U]-[+] [N]-[-] [G1]-[E1][G4]-[E4]
T4: [G4]-[G] [E4]-[E] [G3]-[+15V] [E3]-[0V] [U]-[+] [-]-[-] [G1]-[E1][G2]-[E2]
对1型三电平模块3中的一个IGBT芯片测试结果如图7所示。图7中(1)(2)(3)(4)表示集电极和发射极之间的电压，(5)(6)(7)(8)(9)表示栅极和发射极之间的电压，(10)(11)(12)(13)表示集电极和发射极之间的电流。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种1型三电平模块测试方法，其特征在于，包括：
依次测试1型三电平模块中的每个IGBT芯片；所述1型三电平模块包括多个依次连接的IGBT芯片；
对第i个IGBT芯片进行测试时，将1型三电平模块中与第i个IGBT芯片相连接的一个IGBT芯片开通；其中，i为正整数，1≤i≤N，N为1型三电平模块中IGBT芯片的数量；
开通后的IGBT芯片对第i个IGBT芯片释放一个双脉冲信号后，向第i个IGBT芯片的正极通测试电流，并从第i个IGBT芯片的负极流出；
测量第i个IGBT芯片的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定第i个IGBT芯片的性能。
2.根据权利要求1所述的1型三电平模块测试方法，其特征在于，所述1型三电平模块包括：多个IGBT芯片和多个FRD芯片；
多个IGBT芯片包括芯片T1、芯片T2、芯片T3和芯片T4；
多个FRD芯片包括芯片D5和芯片D6；
芯片T1的集电极C1作为1型三电平模块的正极，芯片T1的发射极E1与芯片T2的集电极C2连接；
芯片T3的集电极C3与芯片T2的发射极E2连接，芯片T3的发射极E3与芯片T4的集电极C4连接，芯片T4的发射极E4作为1型三电平模块的负极；
芯片T1的发射极E1和芯片T2的集电极C2的链接点与芯片D5的阴极连接，芯片T3的发射极E3和芯片T4的集电极C4的链接点与芯片D6的阳极连接，芯片D5的阳极与芯片D6的阴极连接；
芯片D5的阳极与芯片D6的阴极的链接点作为1型三电平模块的N极，芯片T2的发射极E2与芯片T3的集电极C3的链接点作为1型三电平模块的U相。
3.根据权利要求2所述的1型三电平模块测试方法，其特征在于，当i为1时，第i个IGBT芯片为芯片T1；
对芯片T1进行测试的过程为：
将芯片T3的栅极G3和发射极E3短接，芯片T4的栅极G4和发射极E4短接；
将一个15V电源的正极与芯片T2的栅极G2连接，15V电源的负极与1型三电平模块的U相连接，使芯片T2开通；
在芯片T2对芯片T1释放一个双脉冲信号后，向1型三电平模块的正极通150A电流，150A电流经过芯片T1和芯片T2后从U相流出；
通过示波器测量芯片T1的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定芯片T1的性能。
4.根据权利要求2所述的1型三电平模块测试方法，其特征在于，当i为2时，第i个IGBT芯片为芯片T2；
对芯片T2进行测试的过程为：
将芯片T1的栅极G1和发射极E1短接，芯片T4的栅极G4和发射极E4短接；
将一个15V电源的正极与芯片T3的栅极G3连接，15V电源的负极与芯片T3的发射极E3连接，使芯片T3开通；
在芯片T3对芯片T2释放一个双脉冲信号后，向1型三电平模块的N极通150A电流，150A电流经过芯片D5和芯片T2后从U相流出；
通过示波器测量芯片T2的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定芯片T2的性能。
5.根据权利要求2所述的1型三电平模块测试方法，其特征在于，当i为3时，第i个IGBT芯片为芯片T3；
对芯片T3进行测试的过程为：
将芯片T1的栅极G1和发射极E1短接，芯片T4的栅极G4和发射极E4短接；
将一个15V电源的正极与芯片T2的栅极G2连接，15V电源的负极与芯片T2的发射极E2连接，使芯片T2开通；
在芯片T2对芯片T3释放一个双脉冲信号后，向1型三电平模块的U相通150A电流，150A电流经过芯片T3和芯片D6后从1型三电平模块的N极流出；
通过示波器测量芯片T3的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定芯片T3的性能。
6.根据权利要求2所述的1型三电平模块测试方法，其特征在于，当i为4时，第i个IGBT芯片为芯片T4；
对芯片T4进行测试的过程为：
将芯片T1的栅极G1和发射极E1短接，芯片T2的栅极G2和发射极E2短接；
将一个15V电源的正极与芯片T3的栅极G3连接，15V电源的负极与芯片T3的发射极E3连接，使芯片T3开通；
在芯片T3对芯片T4释放一个双脉冲信号后，向1型三电平模块的U相通150A电流，150A电流经过芯片T3和芯片T4后从1型三电平模块的负极流出；
通过示波器测量芯片T4的电压波形图和电流波形图；
根据电压波形图和电流波形图确定芯片T4的性能。
7.一种1型三电平模块测试设备，其特征在于，包括：电源盒；
所述电源盒的正面设置有多个探头区域，探头区域与1型三电平模块中的IGBT芯片一一对应；每个探头区域在电源盒的内部已按照对应IGBT芯片的测试方法接线；所述IGBT芯片的测试方法为权利要求1-6任一项所述的1型三电平模块测试方法；
在测试1型三电平模块中的一个IGBT芯片时，1型三电平模块与测试IGBT芯片所对应的探头区域连接。
8.根据权利要求7所述的1型三电平模块测试设备，其特征在于，每个探头区域包括多个母头，母头与1型三电平模块的极性一一对应；在测试1型三电平模块时每个探头区域的所有母头通过一个测试转接头与1型三电平模块连接；
所述电源盒的背面设置有电源探头，所述电源探头通过另一个测试转接头与动态测试设备连接，所述电源探头用于在动态测试设备的控制下向所述电源盒的内部通入或断开测试电流。
9.根据权利要求7所述的1型三电平模块测试设备，其特征在于，还包括：测试夹具；
测试夹具用于通过铜探针将1型三电平模块的各个极性引出；在测试1型三电平模块时所述铜探针与电源盒正面的探头区域连接。
10.根据权利要求9所述的1型三电平模块测试设备，其特征在于，所述测试夹具包括：下压装置和铜探针；
铜探针设置在下压装置的底部；1型三电平模块位于铜探针的下方；
所述下压装置用于下移铜探针，使铜探针与1型三电平模块的各个极性接通。
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