一种IGBT瞬态热特性测试装置及其运行方法与流程

技术特征：

1.一种IGBT瞬态热特性测试装置，其特征为其组成，包括恒流源、第一温度采集存储系统、第二温度采集存储系统、电气参量采集存储系统、IGBT驱动电路、散热器，各个系统各自独立；测试时IGBT测试模块分别与恒流源、第一温度采集存储系统、第二温度采集存储系统、电气参量采集存储系统、IGBT驱动电路、散热器相连；

所述的第一温度采集存储系统，其组成包括光纤温度传感器、温度信号解调器和第一计算机，其连接方式是：光纤传感器、温度信号解调器和第一计算机依次相连；

所述的第二温度采集存储系统，其组成包括数字式温度传感器、温度信号采集模块、温度信号传输模块和第二计算机，其连接方式是：数字式温度传感器、温度信号采集模块、温度信号传输模块和第二计算机依次相连；

所述的电气参量采集存储系统，其组成包括直流电源、电压隔离端子、霍尔传感器、数据采集卡、工控机，其连接方式是：直流电源包括第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源和第二直流电源分别与电压隔离端子和霍尔传感器相连接；电压隔离端子和霍尔传感器分别与数据采集卡相连接；数据采集卡与工控机相连接；

所述的IGBT驱动电路，主要包括信号发生器、光耦信号放大电路、驱动器、抗干扰电路和直流电源，其连接方式是：信号发生器、光耦信号放大电路、驱动器、抗干扰电路依次相连；直流电源包括第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源和第二直流电源分别与光耦信号放大器和驱动器相连接；驱动器与抗干扰电路相连接。

2.如权利要求书所述的IGBT瞬态热特性测试装置，其特征为所述的驱动电路中的抗干扰电路，主要包括保护电阻R₁、15V稳压管DZ₁和反向8V稳压管DZ₂，二极管D₁和D₂，以及电阻R₂和电阻R₃，其连接方式是15V稳压管DZ₁和反向8V稳压管DZ₂串联后与保护电阻R₁并联，电阻R₂与二极管D₁正向串联，电阻R₃与二极管D₂反向串联，将正向串联电路和反向串联电路并联后与与保护电阻R₁并联。

3.如权利要求书所述的IGBT瞬态热特性测试装置，其特征为所述的驱动电路中的光耦放大电路，主要包括一个光耦放大器、电阻R₄、电容C，15V稳压管DZ₃，其连接方式是稳压管DZ₃与电阻R₄相串联后与电容C并联，并与光耦放大器相连接。

4.如权利要求1中IGBT瞬态热特性的计算方法，其特征在于，所述在恒流加热模式下，IGBT瞬态热特性的计算方法包括：

根据：

计算恒流加热过程中的瞬态热特性曲线。

5.如权利要求1中IGBT瞬态热特性测试装置的运行方法，其特征包括以下步骤：

将IGBT测试模块分别与恒流源、第一温度采集存储系统、第二温度采集存储系统、电气参量采集存储系统、驱动电路、散热器相连；其中，打开IGBT测试模块，放入第一温度采集存储系统的光纤传感器后，再对测试模块进行硅凝胶灌封；然后开始以下步骤：

(1)系统初始化，启动计算机与工控机，等待温度数据与电气参量的存储与显示；

(2)试验参数设置：

①启动恒流源，调出试验所需的电流；

②调节IGBT驱动电路中的信号发生器，设置IGBT模块的栅极驱动信号，驱动信号能够使IGBT模块处于常通态，准备为驱动器输送驱动信号；

(3)闭合主开关，使电路处于闭合状态，检查各仪表是否显示正常；

(4)启动第一温度采集存储系统和第二温度采集存储系统，分别对测试模块内部芯片温度和铜底板温度进行温度数据的存储和显示；

(5)启动电气参量采集存储系统，对测试模块的集射极电压和集电极电流进行数据的存储和显示；

(5)启动所有电源开关，使整个测试装置进行工作

(6)待第一温度采集存储系统和第二温度采集存储系统的温度数据均基本恒定后，试验完成，关闭各个电源，系统停止工作。

(7)根据下式计算瞬态热特性曲线，式(1)中T_j(t)表示采集到的结温数据，T_c(t)表示采集到的壳温数据，V_CE(t)表示采集到的集射极电压数据，I_C(t)表示采集到的集电极电流数据。

(8)一轮试验完成后，系统停止工作，如需进行下一轮试验，则重复步骤(1)～(7)。

6.如权利要求3中IGBT瞬态热特性测试装置的运行方法，其特征所述的IGBT测试模块封装方法，其组成包括IGBT模块、导热硅脂、散热片、第一温度采集存储系统中的光纤温度传感器、第二温度采集存储系统中的数字式温度传感器，其连接方式是：IGBT模块、导热硅脂和散热片依次相连；散热片经打孔处理，在IGBT测试模块内部左侧IGBT芯片对应的正下方留孔，数字式温度传感器置于孔中，打开IGBT模块上部封装，将封装内部的硅凝胶全部溶解，在打孔对应的IGBT模块内部芯片的侧面封装层上，打一个孔通入左侧的IGBT芯片上，将光纤温度传感器紧贴于IGBT内部左侧芯片上进行测温，重新利用硅凝胶灌封技术封装IGBT模块，并闭合IGBT模块上部封装，将导热硅脂均匀涂在IGBT模块铜底板和散热片上，将IGBT模块与散热片结合紧密，导热硅脂厚度为100-200μm。

7.如权利要求3中IGBT瞬态热特性测试装置的运行方法，其特征为所述的IGBT硅凝胶灌封技术对IGBT测试模块进行处理的方法，包括以下步骤：

(1)打开IGBT模块上部封装，注入环氧树脂溶解剂，待硅凝胶全部溶解后在IGBT模块距离左侧内部芯片最近的封装材料上打孔，直接通入到IGBT芯片，通过孔将第一温度采集存储系统的光纤温度传感器与IGBT芯片相接触，在模块外部固定住光纤温度传感器，然后将模块置于恒温箱中；

(2)取RTV硅胶中的A胶和B胶分别置于单独的烧杯中，各自去除沉淀后搅拌均匀；

(3)取搅拌好的A胶直接倒入塑料杯中，再倒入A胶质量十分之一的B胶，用搅拌棒顺着一个方向充分搅拌塑料杯中的胶水；

(4)将混合好的胶水静置4～6分钟；

(5)将胶水注入模块内部，使其充满整个模块，并闭合IGBT上部封装；

(6)将产品置于恒温箱中进行65℃下加热处理2小时，待固化后将模块封装好。