[发明专利]一种功率器件电学参数测量电路及测量方法

说明书

本发明公开了一种功率器件电学参数测量电路及测量方法，测量电路包括：信号控制电路和参数测量电路；信号控制电路包含直流DC电源、储能电容C1、变压器原边线圈T1和控制三极管Q2；参数测量电路包含变压器副边线圈T2、保护二极管D2、开关S1、开关S2、待测三极管Q1和待测二极管D1；信号控制电路和参数测量电路通过变压器T完成信号传递。上述利用开关使变压器原边产生脉冲导通电流，该电流信号流过变压器初级线圈时，变压器磁芯中产生的交流磁通促使次级线圈中感应出脉冲电压和脉冲电流，感应的脉冲电流信号会流经串联在次级线圈中的待测功率器件，因而可得到待测功率器件的I‑V电学特性；操作灵活，成本低；扩大了测试范围，提升了测试效率。

技术领域

本发明涉及一种功率器件电学参数测量电路及测量方法，属于电子电路技术领域。

背景技术

作为半导体装置中实现开关控制、能量转换的核心单元，功率电力电子器件常被内置于变换器、逆变器等功率模块中，用于电路整流、功率放大和变频/变压等，同时具有低功耗节能等优点。实际应用中，产品工程师通过对比不同器件的电学参数来选取合适的目标器件，常参考器件产品datasheet手册。因而，针对不同特性和结构的功率器件，选取或设计合适的电学参数测量方法来表征其性能尤为重要。例如，电学电压-电流曲线(I-V曲线)是提取器件标称电压或电流等级的关键电学指标，并且电流随电压的变化趋势也反映了器件的内阻变化，进一步可计算出器件的导通损耗以及功率最优值。

目前业界常用的I-V曲线表征是基于KEYSIGHT B1505A功率器件分析仪的快速脉冲扫描，其内置HCSMU、MCSMU、UHC、UHV等电流电压模块。利用双HCSMU组合适配器，B1505A标配的最大脉冲电流为40A，此配置成本相对较低。如果采用N1265A超高电流扩展器及封装插座，脉冲电流可以达到500A，并且在电流40A到500A之间无其它产品。所以，当功率器件的最高电流为100A时，必须利用500A测试单元进行电学参数表征，配备超高电流测试单元会大幅增加成本，并且实际使用上限也可能远低于测试极限，造成资源浪费。

因此，设计一种简单精准的I-V电学曲线测试电路用于表征功率器件的电学参数，有利于降低成本，并且可根据实际情况灵活调节测试上限，合理利用测试资源。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种功率器件电学参数测量电路及测量方法。利用开关使变压器原边产生脉冲导通电流，该电流信号流过变压器初级线圈时，变压器磁芯中产生的交流磁通促使次级线圈中感应出脉冲电压和脉冲电流；感应的脉冲电流信号会流经串联在次级线圈中的待测功率器件，因而可得到待测功率器件的I-V电学特性；脉冲电流信号的脉冲周期和脉冲幅值均可以依据功率器件特性进行变更，操作灵活，成本低；同时，测试电路中集成了功率三极管和功率二极管，扩大了测试范围，提升了测试效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种功率器件电学参数测量电路，包括信号控制电路和参数测量电路；信号控制电路和参数测量电路通过变压器T完成信号传递；

信号控制电路包含直流DC电源、储能电容C1、变压器原边线圈T1和控制三极管Q2；储能电容C1并联在直流DC电源的两端；变压器原边线圈T1的一端连接DC直流电源的正极，变压器原边线圈T1的另一端连接控制三极管Q2的漏极，控制三极管Q2的源极连接DC直流电源的负极；

参数测量电路包含变压器副边线圈T2、保护二极管D2、开关S1、开关S2、待测三极管Q1和待测二极管D1；变压器副边线圈T2的一端连接保护二极管D2的阳极，开关S1的一端与开关S2的一端并接于保护二极管D2的阴极，待测三极管Q1的漏极连接开关S1的另一端，待测二极管D1的阳极连接开关S2的另一端，待测三极管Q1的源极和待测二极管D1的阴极并接于副边线圈T2的另一端。

待测三极管Q1和控制三极管Q2的导通和关断受前级驱动控制。优选，前级驱动采用SILICON LABS公司生产的Si827x驱动芯片。