[发明专利]一种用于IGBT动态特性测量的装置及方法

权利要求书

1.一种用于绝缘栅双极型晶体管动态特性测量的装置，其特征在于，主要包括：调压器、变压器、整流桥、母线电容、放电电阻、第一继电器、第二继电器、主控制板、副控制板、保护电路、IGBT功率模块、负载电感、电流传感器、屏蔽箱、示波器；

其中，调压器的输入端接入市电220V，调压器的输出端通过第一继电器与变压器的输入端相连；变压器的输出端与整流桥相连；整流桥的输出端与母线电容并联，整流桥输出的直流电用于对母线电容的充电；放电电阻通过第二继电器与母线电容并联，用于母线电容电压的放电；IGBT功率模块与母线电容并联；屏蔽箱为双层屏蔽箱，电流传感器置于屏蔽箱的第一层中，示波器置于屏蔽箱的第二层中，示波器及电流传感器与外电路的连线通过屏蔽箱中的引线口引入，在接好电路后用锡箔纸将屏蔽箱的引线口封住；示波器自带电压探头用于测量下IGBT管的集电极和发射极的两端电压、栅极触发信号以及发射极端电流；

所述保护电路分为六个输入端：C1输入端、G1输入端、E1输入端、C2输入端、G2输入端、E2输入端和五个输出端：A1输出端、A2输出端、A3输出端、A4输出端、A5输出端；

其中，C1输入端通过串联的D2正向二极管、D1正向二极管和A1输出端相连；

G1输入端分别通过两路并联的电路和A2输出端相连，其中一路电路由一个D8反向二极管和一个R1电阻串联所组成，另外一路由一个D7正向二极管和一个R2电阻串联所组成；

E1输入端和A3输出端相连，并且A2输出端和A3输出端之间并联一个D3双向瞬态抑制二极管和一个R5电阻；

C2输入端通过串联的D4正向二极管、D5正向二极管和A3输出端相连；

G2输入端分别通过两路并联的电路和A4输出端相连，其中一路电路由一个D10反向二极管和一个R3电阻串联所组成，另外一路由一个D9正向二极管和一个R4电阻串联所组成；

E2输入端和A5输出端相连，并且A4输出端和A5输出端之间并联一个D6双向瞬态抑制二极管和一个R6电阻；

C1输入端、G1输入端、E1输入端、C2输入端、G2输入端、E2输入端分别和副控制板上的饱和度检测输入驱动器通道A、栅极驱动器输出通道A、公共地接线端通道A、饱和度检测输入驱动器通道B、栅极驱动器输出通道B、公共地接线端通道B相连；

A1输出端、A2输出端、A3输出端、A4输出端、A5输出端分别和IGBT功率模块中的上IGBT管集电极、上IGBT管栅极、上IGBT管发射极和下IGBT管集电极连接点、下IGBT管栅极、下IGBT管发射极相连；保护电路对于IGBT功率模块起到过流、过压保护以及保护栅极电阻、释放栅极电荷的作用；

所述IGBT功率模块包括上IGBT管和下IGBT管；其中上IGBT管和下IGBT管串联，上IGBT管的发射极和下IGBT管的集电极相连，上IGBT管的集电极和下IGBT管的发射极分别和母线电容的两端相连；IGBT功率模块依次通过保护电路、副控制板和主控制板相连；主控制板是以DSP为核心控制器件，通过光电耦合器件输出0～15V的控制信号到副控制板；副控制板是以Eice DRIVER驱动芯片为核心器件，将控制信号转化为±15V的IGBT驱动信号，并通过保护电路来控制IGBT功率模块；上IGBT管始终处于关断状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流传感器为PEARSON线圈，待测的发射极电流的导线在PEARSON线圈中的走向保持正中间垂直穿过，PEARSONG线圈的输出端与示波器相连，用于测量下IGBT管的发射极电流。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负载电感与上IGBT管并联，负载电感起到充电作用，使得下IGBT管电流在导通时电流升高到待测电流值；要求第二次导通时负载电感电流不得低于第一次关断时的95％，即其中，时间常数τ＝L/(R₀+R₁)，i₁为第一次关断时负载电感电流，i₂为第二次导通时负载电感电流，则负载电感值L为：L≥20(R₀+R₁)t，其中，R₀为二极管正向导通电阻，R₁为负载电感直流电阻，t为两次脉冲间的间隔时间；负载电感为带抽头的大电抗器，使得测试回路适用于多个电压等级的IGBT测试。