CN220691050U - 一种用于igbt功率循环试验的电流切换线路 - Google Patents
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Abstract
一种用于IGBT功率循环试验的电流切换线路，属于半导体器件测试领域。包括电流源I1、电流源I2、电压源V1、开关器件S1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、待测器件IGBT；电流源I1的负端、电流源I2的负端、电压源V1的负端、开关器件S1的负端、二极管D3的阳极、待测器件IGBT的E极接地；电流源I1的正端、开关器件S1的正端、二极管D1的阳极连接；电流源I2的正端与二极管D2的阳极连接；二极管D1的阴极、二极管D2的阴极、二极管D3的阴极、待测器件IGBT的C极连接；电压源V1的正端与待测器件IGBT的G极连接。解决了现有技术中结温测量准确性较差的问题。广泛应用于功率器件功率循环试验中。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体器件测试领域，进一步来说涉及IGBT器件测试领域，具体来说，涉及一种用于IGBT功率循环试验的电流切换线路。
背景技术
IGBT功率循环试验是一种能快速验证IGBT使用寿命的试验，是通过让芯片间歇的流过较大的加热电流，使得芯片温度波动，从而验证芯片承受电应力和热应力的能力，通过该试验可以加速验证IGBT寿命。功率循环的周期一般分为秒级和分钟级，秒级的周期在十秒以内，分种级的周期在十分种以内。为了保证IGBT功率循环过程中，每次循环承受的应力一致，还有循环过程中芯片结温不超过能承受的最高结温，需要对芯片的最低结温和最高结温进行控制，要控制结温就得对结温进行测量。
IGBT结温的测试是利用VCE压降与结温成线性关系，通过测量VCE压降，对结压降进行换算，从而实现对结温的间接测量。现有技术中，是采用恒流源提供恒定电流，对IGBT进行加热，在加热的同时进行VCE压降的测量，通过对恒流源进行关断与开通，实现IGBT的功率循环试验。存在是问题是，功率循环过程中加热用的电流会有几十安到几千安，由于该电流较大，及不能快速切换恒流源的关断与开通，造成结温的变化较大，不能准确测量结压降，从而使结温测量的准确性较差。
有鉴于此，特提出本实用新型。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：解决现有技术中结温测量的准确性较差的问题。
本实用新型的发明构思是：采用双电流源（I1、I2）对IGBT功率循环试验中的结温进行测量。其中电流源I1提供恒定电流IC1作为加热电流，对IGBT进行加热；电流源I2提供恒定电流IC2作为测量电流，对IGBT的结电压VCE进行测量。加热电流IC1的电流为安培级（通常为10安培-10000安培，典型值为50安培-5000安培），使IGBT发热，形成IGBT的工作环境温度，测量电流IC2为毫安级（通常为1毫安-800毫安，典型值为5毫安-500毫安），IC2对IGBT的发热不产生影响。在测量结温前对结温与VCE压降关系进行标定（即拟合形成结温与VCE压降的关系曲线），标定过程为用一个较小的Ic2电流在不同的环境温度下测量VCE压降，此过程默认Ic2电流对结温不产生影响，那结温就为工作环境的温度。在IGBT功率循环试验过程中测量结压降时用的Ic2电流要和标定时的Ic2电流大小一致。在加热结束瞬间，IGBT的结温为该电热电流下的最高结温，为保证最高结温的测量准确性，当加热电流Ic1断开的瞬间快速加载测量电流Ic2，即快速进行大电流与小电流的切换。
为此，本实用新型提供一种用于IGBT功率循环试验的电流切换线路，如图1所示，包括：电流源I1、电流源I2、电压源V1、开关器件S1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、待测器件IGBT。
电流源I1的负端、电流源I2的负端、电压源V1的负端、开关器件S1的负端、二极管D3的阳极、待测器件IGBT的发射极（E极）接地。
电流源I1的正端、开关器件S1的正端、二极管D1的阳极连接。
电流源I2的正端与二极管D2的阳极连接。
二极管D1的阴极、二极管D2的阴极、二极管D3的阴极、待测器件IGBT集电极（C极）连接。
电压源V1的正端与待测器件IGBT的栅极（G极）连接。
本实用新型的有益效果在于：
（1）采用加热电流与测量电流对IGBT功率循环试验中的结温进行测量，加热电流远远大于测量电流，加热电流产生工作环境温度，测量电流几乎不产生热量，对IGBT的发热不产生影响，结温就为工作环境的温度，结温测量准确性高。
（2）当加热电流Ic1断开的瞬间就能快速加载测量电流，实现大电流（加热电流）与小电流（测量电流）的无缝切换，确保最高结温测量的准确性和可行性。
（3）在IGBT功率循环过程中实现加热电流Ic1的快速关断，只需要控制开关S1即可实现,不用关停电流源I1。
（4）不需要庞大、复杂昂贵的加热控制***，功率循环试验成本低，方便、可靠。
（5）功率循环试验质量一致性好、可靠性高、批量化及规模化强。
本实用新型技术方案可广泛应用于功率器件的功率循环试验中。
附图说明
图1为发明试验电路原理结构示意图。
图中：I1为加热电流电流源，I2为测试电流电流源，V1为电压源，S1为开关器件，D1、D2、D3为二极管，Q3为待测器件IGBT。
具体实施方式
所述一种用于IGBT功率循环试验的电流切换线路的具体实施方式如下：
如图1所示，Q3为被试验的IGBT模块。电流源I1为提供加热电流Ic1的恒流源。开关S1可以是机械开关器件或电子开关器件，作用是改变电流源I1的电流流向；二极管D1作用是阻止测量电流Ic2流入电流源I1，二极管D2作用是阻止加热电流Ic1流入电流源I2，二极管D3起续流作用，Ic1关断时能快速泄放回路中寄生电感储存的电能。电压源V1作用是控制被试验IGBT模块的开通与关闭。电流源I2为提供测量电流Ic2的恒流源。
所述机械开关器件为手动机械开关器件或电控机械开关器件。
所述电子开关器件为MOSFET、IGBT三极管或程控电子开关器件。
所述电流源I1和电流源I2为可调恒流源。
所述电压源V1为可调直流电压源。
在IGBT功率循试验前：电压源V1的电压设置到IGBT要求的开启电压，电压源V1并处于开启状态，使IGBT处于打开状态。开关S1处于闭合状态，电流源I1设置到要求的加热电流Ic1，电流源I1并处于开启状态，此时电流源I1的电流通过开关S1回到电流源I1。电流源I2设置到要求的测量电流Ic2，电流源I2并处于开启状态，该电流通过二极管D2一直加载到被试验IGBT上。测量IGBT的C极与E极间的电压，并记录。
IGBT功率循试验加热阶段：断开开关S1。电流源I1的加热电流通过二极管D1加载到被试验IGBT上，最后回到电流源I1，实现IGBT加热。当达到加热时长要求，闭合开关S1，电流源I1的加热电流通过开关S1回到电流源。当开关S1闭合后，立即测量IGBT的C极与E极间的电压，并记录，通过该值就可以换算出最高结温。
IGBT功率循试验冷却阶段：当达到冷却时长要求，立即测量IGBT的C极与E极间的电压，并记录，通过该值就可以换算出最低结温。
在IGBT功率循环过程中实现加热电流Ic1的快速关断，只需要控制开关S1即可实现,不用关停电流源I1。
实现加热Ic1电流与测量Ic2电流的快速切换，从而提高结温测量的准确性。
最后应说明的是：上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，本实用新型包括但不限于以上实施例，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡符合本实用新型要求的实施方案均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：
包括电流源I1、电流源I2、电压源V1、开关器件S1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、待测器件IGBT；
所述电流源I1的负端、电流源I2的负端、电压源V1的负端、开关器件S1的负端、二极管D3的阳极、待测器件IGBT的E极接地；
所述电流源I1的正端、开关器件S1的正端、二极管D1的阳极连接；
所述电流源I2的正端与二极管D2的阳极连接；
所述二极管D1的阴极、二极管D2的阴极、二极管D3的阴极、待测器件IGBT的C极连接；
所述电压源V1的正端与待测器件IGBT的G极连接。
2.如权利要求1所述的一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：所述开关器件S1为机械开关器件或电子开关器件。
3.如权利要求2所述的一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：所述机械开关器件为手动机械开关器件。
4.如权利要求2所述的一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：所述机械开关器件为电控机械开关器件。
5.如权利要求2所述的一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：所述电子开关器件为程控电子开关器件。
6.如权利要求2所述的一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：所述电子开关器件为MOSFET、IGBT或三极管。
7.如权利要求1所述的一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：所述电流源I1和电流源I2为可调恒流源。
8.如权利要求1所述的一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：所述电压源V1为可调直流电压源。
9.如权利要求1所述的一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：所述电流源I1提供加热电流IC1，所述加热电流IC1的电流为10安培-10000安培，测量电流IC2为1毫安-800毫安。
10.如权利要求9所述的一种用于IGBT 功率循环试验的电流切换线路，其特征在于：所述加热电流IC1的电流为50安培-5000安培，测量电流IC2为5毫安-500毫安。
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