测试电路及测试系统的制作方法

本实用新型涉及电子元件测试领域，尤其涉及一种测试电路及测试系统。

背景技术：

在晶闸管的选型参数中，抗电压上升率(dv/dt)是晶闸管的一个重要考量参数。在含有晶闸管开关的电路中，由于受雷电或操作等影响，正常平稳的电路中产生陡波，从而产生较大的电压变化，加载在晶闸管上的电压也因此产生较大的电压变化率，使得晶闸管从关闭状态转换到开启状态。晶闸管抵抗这种电压变化情况(陡波情况)，一般用参数抗电压上升率(dv/dt)表示，也可称之为静态抗电压上升率。

但是作为开关元器件，在整个开关整个过程中，除了关闭到开启这个阶段，还必须考虑从开启到关闭这个阶段。即在晶闸管有较大电流的通态下，有可能本该执行关闭的晶闸管会产生没有关闭的情况，即关不了。与从关闭到开启的状态不同(前者是在无电流状态下，出现陡波，即起电压变化，由于电压变化导致开启动作)，而后者是在有较大电流的通态下，当电流下降到晶闸管维持电流ih之下，器件将会关闭，这时会有电压加到器件两端，如果电压变化的斜率过快，会导致器件再次导通，考察晶闸管在这种由开到关的情况下，抵抗电压变化的能力，被称为动态抗电压上升率(dv/dt)。

静态抗电压上升率和动态抗电压上升率两者因为状态不一样，测试方法及考量方法不能替用。测试晶闸管静态抗电压上升率参数，市面上有相应的一些简易测试工具或设备。但针对晶闸管的动态抗电压上升率，目前市面上即没有相应测试工具或设备，也没有相应的考量方法。

技术实现要素：

本公开一些实施例提供一种测试电路，包括：包括门极，第一电极和第二电极的双向晶闸管；电感，其第一端电连接至所述第二电极；第一电容，其第一电极板与所述电感的第二端通过第一节点电连接，第二电极板通过第二节点与所述第一电极电连接；第一电阻，与所述第一电容并联在第一节点和第二节点之间；以及直流电源，其正极通过第二电阻电连接至第一节点，其负极电连接至第二节点。

在一些实施例中，测试电路还包括：门极控制装置，用于向所述门极提供开启信号。

在一些实施例中，所述开启信号为脉冲信号。

在一些实施例中，所述直流电源为直流稳压电源，所述直流稳压电源输出的电压是连续可调的。

在一些实施例中，测试电路还包括：串联的第一开关、第三电阻及第二电容，所述串联的第一开关、第三电阻及第二电容与所述双向晶闸管并联在所述电感的第一端和所述第二节点之间。

在一些实施例中，所述第二电容为可调电容。

在一些实施例中，测试电路，还包括：至少一个支路，与所述双向晶闸管并联在所述电感的第一端和所述第二节点之间，其中，所述至少一个支路中的每一个包括串接的开关、电阻及电容。

在一些实施例中，测试电路还包括：二极管，串接在所述直流电源和所述第二电阻之间，其中，所述二极管的阳极与所述直流电源的正极电连接，所述二极管的阴极与所述第二电阻电连接。

在一些实施例中，所述第一电容与所述电容在所述双向晶闸管导通时构成谐振电路，所述谐振电路的谐振频率等于市电频率。

本公开一些实施例提供一种测试系统，包括：前述实施例所述的测试电路；以及示波器，显示所述双向晶闸管第一电极侧和第二电极侧之间的电压，并显示流过所述第一电极的电流。

采用本公开提供的测试电路及测试系统，可以方便有效的测试双向晶闸管的动态抗电压上升率(动态dv/dt)。

附图说明

通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。

图1为本公开一些实施例提供的测试电路图；

图2为本公开一些实施例提供的测试系统的示意图；

图3示出了双向晶闸管两电极侧之间的电压以及流过双向晶闸管的电流的变化曲线，其中双向晶闸管在测试过程中可以关断；

图4示出了双向晶闸管两电极侧之间的电压以及流过双向晶闸管的电流的变化曲线，其中双向晶闸管在测试过程中不能关断；

图5示出了双向晶闸管两电极侧之间的电压以及流过双向晶闸管的电流的变化曲线，其中双向晶闸管在测试过程中位于即将不能关断的临界状态；

图6为图5中箭头所指部分的放大图；以及

图7为本公开一些实施例提供的测试电路图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

需要说明的是，虽然术语“第一”、“第二”等可以在此用于描述各种部件、构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些部件、构件、元件、区域、层和/或部分不应受到这些术语限制。而是，这些术语用于将一个部件、构件、元件、区域、层和/或部分与另一个相区分。因而，例如，下面讨论的第一部件、第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被称为第二部件、第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分，而不背离本公开的教导。

晶体闸流管(thyristor)简称晶闸管，又可称做可控硅整流器，晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。双向晶闸管是晶闸管的一种，包括门极和两个主电极，只要向门极输入开启信号，双向晶闸管的两个主电极即相互导通。

本公开提供一种测试电路，该测试电路包括：包括门极，第一电极和第二电极的双向晶闸管；电感，其第一端电连接至所述第二电极；第一电容，其第一电极板与所述电感的第二端通过第一节点电连接，第二电极板通过第二节点与所述第一电极电连接；第一电阻，与所述第一电容并联在第一节点和第二节点之间；以及直流电源，其正极通过第二电阻电连接至第一节点，其负极电连接至第二节点。采用示波器即可以方便快捷地测试双向晶闸管的动态抗电压上升率(动态dv/dt)。

图1为本公开一些实施例提供的测试电路，如图1所示，测试电路10包括双向晶闸管vt，电感l，第一电容c1，第一电阻r1，第二电阻r2以及直流电源dc。

具体地，双向晶闸管vt包括门极g，第一电极mt1和第二电极mt2，在门极g给入开启信号时，例如为大于晶闸管vt的阀值电压信号和/或阈值电流信号，只要第一电极mt1和第二电极mt2之间存在电压差，双向晶闸管vt即会处于导通状态，流过双向晶闸管vt由电压高的一侧流向电压低的一侧。

电感l的第一端le1与双向晶闸管vt的第二电极mt2电连接；第一电容c1的第一电极板ce1与电感l的第二端le2通过第一节点j1电连接，第一电容c1的第二电极板ce2通过第二节点j2与双向晶闸管vt的第一电极mt1电连接。

第一电阻r1与第一电容c1并联在第一节点j1和第二节点j2之间，直流电源dc的正极通过第二电阻r2电连接至第一节点j1，直流电源dc的负极电连接至第二节点j2。

在一些实施例中，如图1所示，测试电路10还包括门极控制装置gc，门极控制装置gc配置为向双向晶闸管vt的门极g提供开启信号，以使得双向晶闸管vt处于导通状态，当电流下降到晶闸管维持电流ih之下，器件将会关闭，这时会有电压加到器件两端，进而测试双向晶闸管vt的动态抗电压上升率(动态dv/dt)。

在一些实施例中，开启信号例如为脉冲信号，具体地为单次脉冲信号，在触发双向晶闸管vt处于导通状态后低于需要触发双向晶闸管vt导通的阈值。门极控制装置gc可以为脉冲电流源或脉冲电压源，以提供上述脉冲信号。

在一些实施例中，直流电源dc为直流稳压电源，直流稳压电源输出的电压是连续可调的，例如可以从0v至300v连续可调，用于向测试电路提供不同的电压，便于测试双向晶闸管vt的动态抗电压上升率(动态dv/dt)。

在一些实施例中，测试电路10还包括串联的第一开关k1、第三电阻r3及第二电容c2，串联的第一开关k1、第三电阻r3及第二电容c2与双向晶闸管vt并联在电感l的第一端le1和第二节点j2之间。其中第三电阻r3的阻值可以为100ω～300ω，电容c2为可调电容，其电容值例如为在0.001μf～1μf的范围内可调，例如可调节至0.001μf、0.01μf、0.1μf等。

在一些实施例中，测试电路10还包括串接在直流电源dc和第二电阻r2之间的二极管d，二极管d的阳极与直流电源dc的正极电连接，二极管d的阴极与第二电阻r2电连接。二极管d的设置可以防止第二电阻r2上的电流反向流向直流电源dc的正极，对直流电源dc造成损坏。

本公开一些实施例提供一种测试系统100，如图2所示，测试系统100包括前述任一实施例中的测试电路10和示波器20，示波器20配置为显示双向晶闸管vt第一电极侧和第二电极侧之间的电压，并显示流过第一电极mt1的电流。具体地，示波器20的两电压探头分别电连接在双向晶闸管vt两侧导线，即第一电极侧导线和第二电极侧导线，并且双向晶闸管vt第一电极侧的导线上接入电流检测互感器，再将电流检测互感器接入示波器20。

以下将详细介绍测试系统100的工作原理：

首先，在图1所示的测试电路10中，第一开关k1处于开路状态下，测试双向晶闸管vt本身的动态抗电压上升率。

具体地，在第一开关k1处于开路状态时，包括串联的第一开关k1、第三电阻r3及第二电容c2的支路并未接入测试电路中。

门极控制装置gc向双向晶闸管vt的门极g提供开启信号之前，双向晶闸管vt处于未导通状态，相当于电感l第一端le1与第二节点j2之间断路，第一电阻r1和第二电阻r2串接，直流电源dc对第一电容c1进行充电，第一电容充电后的电压等于第一电阻r1上的分压。第一电阻r1的电阻可以为10kω至100kω，第二电阻r2的电阻可以为1kω至10kω。例如，在一些实施例中，第一电阻r1的电阻例如为100kω，第二电阻r2的电阻例如为1kω，此时，第一电阻r1上的分压约等于直流电源dc提供的电压。

随后门极控制装置gc向双向晶闸管vt的门极g提供开启信号，双向晶闸管vt处于导通状态，通过双向晶闸管vt的电流由具有较高电压的第二电极mt2流向具有较低电压的第一电极mt1。双向晶闸管vt处于导通状态时电阻很小，由此，第一电容c1和电感l及双向晶闸管vt所在的回路形成lc振荡回路，第一电阻r1被短路，由于第二电阻r2具有较高的电阻值，由直流电源dc产生的经第二电阻r2，电感l以及双向晶闸管vt的电流很小，一般小于双向晶闸管vt的维持电流，几乎可以忽略。

此时lc振荡回路中，第一电容c1的第一电极板ce1具有高电位，第二电极板ce2具有低电位，第一电容c1放电，电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，第一电容c1上的电量在减少，第一电容c1放电完毕时电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大，第一电容c1的第一电极板ce1和第二极板ce2具有相同的电位，随后第一电容c1被反向充电，电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，第一电容c1上电量在增加，其中，第一电极板ce1相对于第二电极板ce2具有较低电位。第一电容c1反向充电完毕时电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流为0，由于lc振荡回路中感应电流会经历逐渐增大达到峰值后逐渐减小至0的过程，当回路中感应电流接近0时，此时流经双向晶闸管vt的电流(由第二电极mt2至第一电极mt1)小于双向晶闸管vt的维持电流，通常会导致双向晶闸管vt关断。

在上述过程中，示波器20显示的双向晶闸管vt两电极侧之间的电压v以及流过双向晶闸管vt的电流i如图3所示。结合图2所示，门极控制装置gc在t0时刻向双向晶闸管vt的门极g提供开启信号，在t0时刻之前，双向晶闸管vt处于关断状态，双向晶闸管vt两电极侧之间的电压v基本上等于第一电容c1由直流电源dc充电后的电压，约等于直流电源dc的输出电压，第一电极板ce1相对于第二电极板ce2具有较高电位，第二电极mt2侧的电位高于第一电极mt1侧的电位，流过双向晶闸管vt的电流i为0a。在t0时刻，门极控制装置gc向双向晶闸管vt的门极g提供开启信号，双向晶闸管vt导通，电流i从双向晶闸管vt的第二电极mt2流向第一电极mt1，从t0时刻到t1时刻，第一电容c1放电，电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流i在逐渐增加，第一电容c1上的电量在减少，在t1时刻，第一电容c1放电完毕时电场能为零，磁场能达到最大，回路中电流i达到峰值，从t1时刻到t2时刻，第一电容c1被反向充电，电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流i逐渐减小，第一电容c1上电量在增加，其中，第一电极板ce1相对于第二电极板ce2具有较低电位。从t0时刻到t2时刻，双向晶闸管vt处于导通状态，双向晶闸管vt导通状态下的电阻很小，基本上可以忽略不计，双向晶闸管vt两电极侧之间的电压v基本上处于0v。在t2时刻，回路中电流i的减小至双向晶闸管vt的维持电流，接近0a，此时，双向晶闸管vt被关断，因此在t2时刻之后，双向晶闸管vt两电极侧之间的电压v基本上等于第一电容c1反向充电后的电压，不考虑回路能量损耗，约等于直流电源dc的输出电压，第一电极板ce1相对于第二电极板ce2具有较低电位，第二电极mt2侧的电位低于第一电极mt1侧的电位，流过双向晶闸管vt的电流i为0a。

然而当直流电源dc的电压较高时，在进行上述测试时，如图4所示，在t2时刻之前，双向晶闸管vt两电极侧之间的电压v以及流过双向晶闸管vt的电流i的变化与图3所示类似，在t2时刻，回路中电流i的减小至双向晶闸管vt的维持电流，接近0a，此时，双向晶闸管vt被关断，双向晶闸管vt两电极侧之间的电压v瞬间由0v变为约等于直流电源dc的输出的较高的电压，第二电极mt2侧的电位低于第一电极mt1侧的电位，此时电压的变化率即上升率dv/dt较高，导致双向晶闸管vt在t2时刻瞬间被再次开启，即在t2时刻，由于电压上升率dv/dt较高，导致双向晶闸管vt不能关断，在t2之后，双向晶闸管vt两电极侧之间的电压v基本上处于0v，回路中电流i反向逐渐增加，从第一电极mt1流向第二电极mt2。

可以在第一开关k1处于开路状态下，逐渐增大直流电源dc的输出电压，例如每次增加0.5v，进行上述测试，由此可以获得上述测试电路中双向晶闸管vt即将不能关断的直流电源dc的临界输出电压。

采用该直流电源dc的临界输出电压时，双向晶闸管vt两电极侧之间的电压v以及流过双向晶闸管vt的电流i的变化曲线如图5所示，图6为图5中箭头所指部分的放大图，如图6所示的下降的电压v的变化率dv/dt即可以认为双向晶闸管vt本身的动态抗电压上升率。

在上述图3-5中，靠上的曲线为双向晶闸管vt两电极侧之间的电压v曲线，靠下的曲线为流过双向晶闸管vt的电流i的曲线。

在一些实施例中，通常双向晶闸管vt的使用环境为市电电压(例如为220v，50hz交流电)，因此，可以使得测试电路10中第一电容c1与所电容l在所述双向晶闸管vt导通时构成的谐振电路的谐振频率等于市电频率，例如为50hz。

然后，在图1所示的测试电路10中，第一开关k1处于闭合状态下，采用类似方式测试双向晶闸管vt并联第三电阻r3及第二电容c2的串联支路后的动态抗电压上升率，以模拟双向晶闸管vt在正常使用时，例如并接电容的情况下的动态抗电压上升率。

并且可以通过调接第二电容c2的容值，采用上述类似方式测试双向晶闸管vt并联不同电容值的电容时的动态抗电压上升率。

本公开一些实施例提供一种测试上述电路10’，其与前述实施例所述的测试电路10基本相同，以下主要介绍测试电路10’与测试电路10的不同之处。

如图7所示，测试电路10’包括至少一个支路，例如3个，与所述双向晶闸管vt并联在所述电感l的第一端le1和所述第二节点j2之间。每个支路包括串接的开关、电阻及电容。不同支路中的电阻阻值不同或相同，不同支路中的电容容值不同，例如三个支路中的电阻均为100ω，三个支路中的电容分别为0.001μf、0.01μf、0.1μf。由此可以通过选择闭合支路中开关来选择不同的支路中的与电阻及电容与晶闸管vt并联。同样可以测试双向晶闸管vt并联不同电容值的电容时的动态抗电压上升率。

虽然本实用新型总体构思的一些实施例已被图示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变、组合，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。