一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统的制作方法

本发明涉及一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，属于智能功率模块测试。

背景技术：

1、智能功率模块ipm(intelligent powr module)不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电流检测电路，并可将检测信号送到cpu或dsp作中断处理。它由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以ipm自身不受损坏。ipm的短路和动态特性的验证技术是智能功率模块产品开发和设计过程中的关键验证技术。目前国内设备基本为针对igbt的动态和短路测试设备，没有用于ipm的动态测试设备，需要设计ipm专用接口的动态和短路测试系统。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种用于智能功率模块的动态及短路测试系统，实现对智能功率模块产品的动态参数测试和短路参数的测试。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，包括控制模块、驱动电路及功率电路；

4、控制模块，根据被测智能功率模块的产品信息及测试项目，生成控制指令并发送至功率电路，在接收到功率电路的完成标志信号后，生成控制信号并发送至驱动模块；控制模块根据接收的波形数据、控制信号的波形数据计算测试项目需要的多个参数；其中，测试项目包括动态测试及短路测试；

5、驱动电路，用于隔离控制模块和被测智能功率模块；控制信号作为驱动电路输入的pwm控制电压信号，隔离处理后输出至被测智能功率模块，被测智能功率模块按时序开通或关闭igbt；

6、功率电路，连接被测智能功率模块的各个igbt，根据接收的控制指令连通相应的igbt的测试通道，连通动作完成后发送完成标志信号至控制模块，采集测试过程中igbt的电流及ce端电压的波形数据并发送至控制模块。

7、进一步地，所述功率模块包括数据采集器、电容c1、电感l1、电源、示波器；

8、电源通过连接母线p和n对电容c1进行充电，电容c1储存能量，提供瞬态电流；电感l1提供感性负载；

9、数据采集器包括多个继电器，通过多个继电器的组合分别控制连接各igbt的测试通道的通断；数据采集器接收控制指令，根据控制指令要求，通过切换继电器的实现指令要求的igbt连通，进行动态测试或短路测试，并通过示波器获取连通时所述igbt的电流及ce端电压的波形数据并发送至控制模块。

10、进一步地，对被测智能功率模块进行动态测试时，控制模块根据接收的波形数据计算多个参数，计算方法为：

11、根据接收到的igbt电流波形数据，分别获取电流上升到10％ic位置对应时刻t2、电流上升到90％ic的位置对应时刻t3、电流下降到90％ic的位置对应时刻t7、电流下降到10％ic的位置对应时刻t8、电流上升到ic的位置对应时刻t9、电流下降到ic的位置对应时刻t10；其中，ic为igbt的额定电流；

12、根据接收到的igbt的ce端电压的波形数据，分别获取电压下降到10％vce的位置对应时刻t4、电压上升到10％vce的位置对应时刻t6；其中，vce为igbt的ce端额定电流；

13、根据接收到的pwm控制信号电压的波形数据，分别获取为电压下降的位置对应时刻t1、电压上升的位置对应时刻t5；

14、计算得到：

15、td(on)＝t2-t1

16、ton＝t3-t1

17、tr＝t3-t2

18、tc(on)＝t4-t2

19、td(off)＝t7-t5

20、tc(off)＝t8-t6

21、toff＝t8-t5

22、tf＝t8-t7

23、trr＝t10-t9

24、irr＝irmax-ic

25、

26、

27、其中，td(on)为开通延时时间，ton为开通时间，tr为电流上升时间，tc(on)为开通交叉时间，td(off)为关断延时时间，tc(off)为关断交叉时间，toff为关断时间，tf为电流下降时间，trr为反向恢复时间，irr为反向恢复电流；eoff为关断损耗，i为igbt的电流，v为igbt的ce端电压；eon为开通损耗。

28、进一步地，对被测智能功率模块进行短路测试时，控制模块根据接收的波形数据计算多个参数，计算方法为：

29、根据接收到的igbt电流波形数据，获取电流从过流保护点到开始下降为止的时间，作为短路保护延迟时间toff(sc)；获取电流最大值，作为短路保护电流。

30、进一步地，数据采集器设有k1～k10共十个继电器；其中，继电器k1和继电器k2用于切换电感l1连接到输入母线的p或者n端，继电器k3和继电器k4用于测试短路时切换公共端的线连接到输入母线的p或者n端，继电器k7、继电器k8、继电器k9、继电器k10分别用于切换u，v，w，b连接到中间的公共端。

31、进一步地，控制信号接入数据采集器的点为rly点，当rly点对地接通后，继电器线圈中有电压，继电器接通；控制信号为高时继电器接通，rly点为低时，继电器关断。

32、进一步地，母排用于电容c1和被测智能功率模块之间的连接，母排的接口连接到被测智能功率模块的pn级。

33、进一步地，通过信号发生器、光耦产生和发送pwm控制信号；信号发生器用于生成双脉冲pwm控制信号，通过光耦对双脉冲pwm控制信号进行隔离传输给被测智能功率模块。

34、本发明与现有技术相比的优点在于：

35、(1)本发明通过控制电路及功率电路设计，实现通道间的自动切换、参数的自动化采集和参数的自动计算，实现对智能功率模块产品的动态参数测试和短路参数的测试。

36、(2)本发明进行了合理的结构和硬件设计，母排用于储能电容和产品之间的连接，母排的接口正好可以连接到产品的pn级，这样的设计能够减少pn之间的面积，减少寄生电感对动态测试、短路测试的影响，提高智能功率模块的动态测试、短路测试的准确性。

技术特征：

1.一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，其特征在于，包括控制模块、驱动电路及功率电路；

2.根据权利要求1所述的一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，其特征在于，所述功率模块包括数据采集器、电容c1、电感l1、电源、示波器；

3.根据权利要求2所述的一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，其特征在于，对被测智能功率模块进行动态测试时，控制模块根据接收的波形数据计算多个参数，计算方法为：

4.根据权利要求2所述的一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，其特征在于，对被测智能功率模块进行短路测试时，控制模块根据接收的波形数据计算多个参数，计算方法为：

5.根据权利要求2所述的一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，其特征在于，数据采集器设有k1～k10共十个继电器；其中，继电器k1和继电器k2用于切换电感l1连接到输入母线的p或者n端，继电器k3和继电器k4用于测试短路时切换公共端的线连接到输入母线的p或者n端，继电器k7、继电器k8、继电器k9、继电器k10分别用于切换u，v，w，b连接到中间的公共端。

6.根据权利要求5所述的一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，其特征在于，控制信号接入数据采集器的点为rly点，当rly点对地接通后，继电器线圈中有电压，继电器接通；控制信号为高时继电器接通，rly点为低时，继电器关断。

7.根据权利要求2所述的一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，其特征在于，母排用于电容c1和被测智能功率模块之间的连接，母排的接口连接到被测智能功率模块的pn级。

8.根据权利要求1所述的一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，其特征在于，通过信号发生器、光耦产生和发送pwm控制信号；信号发生器用于生成双脉冲pwm控制信号，通过光耦对双脉冲pwm控制信号进行隔离传输给被测智能功率模块。

技术总结
本发明公开了一种用于对智能功率模块进行动态及短路测试的系统，包括控制模块、驱动电路及功率电路。控制模块先生成控制指令并发送至功率电路，再生成控制信号并发送至驱动模块；同时根据接收的波形数据、控制信号的波形数据计算测试项目需要的多个参数。驱动电路将控制信号隔离处理后输出至被测智能功率模块，被测智能功率模块按时序开通或关闭IGBT。功率电路连接被测智能功率模块的各个IGBT，根据接收的控制指令连通相应的IGBT的测试通道，采集测试过程中IGBT的电流及CE端电压的波形数据并发送至控制模块。本发明通过通道间的自动切换、参数的自动化采集和参数的自动计算，实现对智能功率模块产品的动态参数测试和短路参数的测试。

技术研发人员：陈庆,张明华,张彬彬,王宁宁,李海波,胡文婷,曹晨磊,李燕,梁祥辉,陈滔,飞景明,孙晓峰,樊鹏波,向语嫣,李松玲,彭聪辉,詹晓燕,王春子,安琪,邵春盛,叶媛媛,范里蓉,刘萍
受保护的技术使用者：北京卫星制造厂有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/16