一种功率器件特性测试电路及方法与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种功率器件特性测试电路及方法。


背景技术：

2.目前市面上的雪崩击穿测试仪和开关时间测试仪是两套独立测量系统，当客户同时需要测试这两种参数时，需要分开的工位进行，导致测试时间长，设备投入大。另外，雪崩击穿测试仪在测量igbt器件上需要采用钳压的方式来防止被测功率器件能量过大而击穿，而目前市面上采用的方法为在被测功率器件的d、s极(或c、e极)两端并联tvs管或稳压二极管，由于不同的产品需要不一样的钳压，在新产品导入前期的调试阶段会是比较麻烦的：使用手焊方式则不易更换调试，而且容易造成测试仪和器件的损坏；使用tvs矩阵方式可以有效解决钳压可调的需求，但矩阵tvs所需要的不同型号的tvs较多，成本相应增加，另外同一型号的tvs击穿电压差异较大，不能很精准的调节钳压电压。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中功率器件开关时间测试系统及雪崩击穿测试系统二者独立的问题，从而提供一种功率器件特性测试电路及方法。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.第一方面，本发明提供一种功率器件特性测试电路，包括：第一开关电路、第二开关电路、功率电感、可调栅极驱动电阻阵列、运放电路，其中，第一开关电路，其与外接电源并联连接；第二开关电路，其与功率电感并联后形成第一支路；第一支路的第一端与第一开关电路的第一端连接，第一支路的第二端与功率器件的第一端连接；功率器件，其控制端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接，其第二端及第一开关电路的第二端均与第一接地端连接，其第二端还与第二接地端连接；可调栅极驱动电阻阵列，其第二端与运放电路的输出端连接；运放电路，其输入端与驱动信号源连接，其第一供电端与第一驱动电源连接，其第二供电端与第二驱动电源连接；第一驱动电源及第二驱动电源均与第二接地端连接；当进行开关时间测试时，控制第一开关电路断开，并且通过控制第二开关电路的通断状态，调节运放电路驱动信号源的输出状态，测量功率器件的开关时间；当进行雪崩击穿测试时，控制第一开关电路导通、第二开关电路断开，并且通过调节运放电路驱动信号源的输出状态，使功率器件雪崩击穿。
6.本发明提供的测试电路，将雪崩测试仪和开关时间测试仪一体化，在需要测量功率器件的这两种参数时，能够实现减少设备投入成本、减少被测功率器件测试初期的调试时间和减少整体测试时间，从而加快量产产品测试时间和降低测试成本。
7.在一种可选的实施方式中，第一开关电路包括第一单刀单掷继电器及第一二极管，其中，第一二极管，其阴极通过第一单刀单掷继电器与第二开关电路的第一端及外接电源的第一端连接，其阳极与功率器件的第二端连接，其阳极及功率器件的第二端、外接电源均与第二接地端连接。
8.本发明提供的测试电路，当发生雪崩击穿时，第一开关电路可以起到直通，构成功率电感的续流回路。
9.在一种可选的实施方式中，第二开关电路包括：第一可控开关，其第一端与第一开关电路的第一端及外接电源连接，其第二端与功率器件的第一端连接，用于为功率电感续流。
10.本发明提供的测试电路，第二开关电路采用无体二极管的igbt，为功率电感续流。
11.在一种可选的实施方式中，可调栅极驱动电阻阵列包括：反向并联连接的第一电阻阵列支路及第二电阻阵列支路。
12.本发明提供的测试电路，可调栅极驱动电阻阵列用于控制功率器件的导通和关断的速度。
13.在一种可选的实施方式中，还包括电源模块，电源模块包括：支撑电容、第二可控开关及程控电源，其中，支撑电容，其第一端与第二可控开关的第一端连接，其第二端与第一开关电路的第二端及第一接地端连接；第二可控开关，其二端与第一支路的第一端连接；程控电源，其与支撑电容并联连接，用于为功率器件提供测试电压。
14.在一种可选的实施方式中，还包括：钳压电路，其供电端与外接的隔离电源连接，其第一端与第一支路的第二端连接，其第二端与功率器件的控制端连接，其第三端与第二接地端连接，用于在雪崩击穿测试时，吸收电路中多余的电流，并将功率器件两端电压钳位至雪崩击穿电压。
15.本发明提供的测试电路，当进行雪崩击穿测试时，钳压电路可以保护被测功率器件，防止功率器件因能量过大而雪崩击穿损坏。
16.在一种可选的实施方式中，钳压电路包括：第二单刀单掷继电器、第三单刀单掷继电器、第四单刀单掷继电器、第二二极管及第三二极管，其中，第二二极管，其阴极与外接的隔离电源的正极连接，其阳极通过第二单刀单掷继电器与功率器件的第一端连接；第三二极管，其阳极与外接的隔离电源的负极连接，其阴极通过第三单刀单掷继电器与功率器件的控制端连接，其阴极还通过第四单刀单掷继电器与第二接地端连接。
17.本发明提供的测试电路，二极管用于防止外接的隔离电源反灌，对功率器件造成损坏。
18.第二方面，本发明提供一种功率器件特性测试方法，包括：当进行开关时间测试时，控制第一开关电路断开，并且通过控制第二开关电路的通断状态、调节运放电路驱动电源的输出状态，测量功率器件的开关时间；当进行雪崩击穿测试时，控制第一开关电路导通、第二开关电路断开，并且通过调节运放电路驱动电源的输出状态，使功率器件雪崩击穿。
19.本发明提供的测试方法，通过改变第一开关电路及第二开关电路的通断状态，可实现利用同一装置进行开关时间及雪崩击穿两种测试，减少设备投入成本及整体测试时间。
20.在一种可选的实施方式中，开关时间测试的方法，包括：控制第一开关电路及第二开关电路断开，控制功率器件导通，同时外接电源提供测试电压；当功率电感电流到达第一电流预设值时，控制功率器件关断、第二开关电路导通；经过第一预设时间后，控制功率器件导通。
21.本发明提供的测试方法，控制开关电路及功率器件的通断状态及通断时序，通过示波器显示开关时间波形。
22.在一种可选的实施方式中，雪崩击穿测试的方法，包括：第一雪崩击穿测试方法及第二雪崩击穿测试方法，其中，第一雪崩击穿测试方法，包括：控制第一开关电路导通、第二开关电路断开；经过第二预设时间后，控制功率器件导通，同时外接电源提供测试电压；当功率电感电流达到第一电流预设值时，控制功率器件关断。
23.在一种可选的实施方式中，第二雪崩击穿测试方法，包括：控制第一开关电路导通，第二开关电路断开，同时外接电源提供测试电压；经过第三预设时间后，控制功率器件导通；当功率电感电流达到第一电流预设值时，控制功率器件关断。
24.在一种可选的实施方式中，还包括钳压方法，钳压方法包括：通过控制第二单刀单掷继电器、第三单刀单掷继电器、第四单刀单掷继电器的通断状态、调节外接的隔离电源的电压调整功率器件两端电压，并将功率器件两端电压钳位至雪崩击穿电压。
25.本发明提供的测试方法，通过控制单刀单掷继电器的通断状态及调节外接的隔离电源的电压，控制功率器件钳位至雪崩击穿电压，防止过电压击穿损坏功率器件。
26.在一种可选的实施方式中，钳压方法包括：控制第二单刀单掷继电器及第三单刀单掷继电器导通、第四单刀单掷继电器断开，调节外接的隔离电源的电压；在调节外接的隔离电源的电压的过程中，当功率器件的雪崩击穿电压大于外接的隔离电源电压与功率器件的阈值电压之和时，控制功率器件导通；在调节外接的隔离电源的电压的过程中，当功率器件的雪崩击穿电压小于外接的隔离电源电压与功率器件的阈值电压之和时，控制功率器件关断；在调节外接的隔离电源的电压的过程中，当功率器件两端电压上升至第一电压预设值时，控制功率器件导通；在调节外接的隔离电源的电压的过程中，当功率器件的雪崩击穿电压等于外接的隔离电源电压与功率器件的阈值电压之和时，停止调节外接的隔离电源的电压，使功率器件两端电压钳位至当前外接的隔离电源电压与功率器件阈值电压之和。
27.在一种可选的实施方式中，钳压方法包括：控制第二单刀单掷继电器及第四单刀单掷继电器导通、第三单刀单掷继电器断开，调节外接的隔离电源的电压；在调节外接的隔离电源的电压的过程中，当功率器件的雪崩击穿电压大于外接的隔离电源的电压时，控制功率器件导通；在调节外接的隔离电源的电压的过程中，当功率器件的雪崩击穿电压等于外接的隔离电源的电压时，停止调节外接的隔离电源的电压，使功率器件两端电压钳位至当前外接的隔离电源的电压。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例的功率器件特性测试电路的一个具体示例的组成图；
30.图2为本发明实施例的功率器件特性测试电路的一个具体电路结构图；
31.图3为本发明实施例的功率器件特性测试电路的另一具体电路结构图；
32.图4为本发明实施例的开关时间测试电路的一个具体电路结构图；
33.图5为本发明实施例的开关时间测试过程的一个时序图；
34.图6、7均为本发明实施例的开关时间测试过程中的一个电流流向图；
35.图8为本发明实施例的雪崩击穿测试电路的一个具体电路结构图；
36.图9为本发明实施例的雪崩击穿测试过程的一个时序图；
37.图10为本发明实施例的雪崩击穿测试过程的另一时序图；
38.图11、12均为本发明实施例的雪崩击穿测试过程中的一个电流流向图；
39.图13为本发明实施例的钳压电路的一个具体电路结构图；
40.图14为本发明实施例的钳压电路的另一具体电路结构图。
具体实施方式
41.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
45.本发明实施例提供一种功率器件特性测试电路，将雪崩测试仪和开关时间测试仪一体化，在客户同时需要测量功率器件的这两种参数时，能够实现减少设备投入成本、减少被测功率器件测试初期的调试时间和减少整体测试时间。此发明可以为客户加快量产产品测试时间和降低测试成本，为普及应用铺平道路。
46.根据本发明实施例，提供一种功率器件特性测试电路，如图1所示，包括：第一开关电路1、第二开关电路2、功率电感l、可调栅极驱动电阻阵列3、运放电路4。
47.如图1所示，第一开关电路1，其与外接电源并联连接；第二开关电路2，其与功率电感l并联后形成第一支路，第一支路的第一端与第一开关电路1的第一端连接，第一支路的第二端与功率器件dut的第一端连接；功率器件dut，其控制端与可调栅极驱动电阻阵列3的第一端连接，其第二端及第一开关电路1的第二端均与第一接地端p_gnd连接，其第二端还与第二接地端vg_gnd连接。
48.如图1所示，可调栅极驱动电阻阵列3，其第二端与运放电路4的输出端连接；运放电路4，其输入端与驱动信号源vg连接，其第一供电端与第一驱动电源vg+连接，其第二供电端与第二驱动电源vg-连接；第一驱动电源vg+及第二驱动电源vg-均与第二接地端vg_gnd
连接。
49.如图1所示，当进行开关时间测试时，控制第一开关电路1断开，并且通过控制第二开关电路2的通断状态，调节运放电路4及驱动电源的输出状态，测量功率器件dut的开关时间。
50.具体地，当对功率器件dut进行开关时间测试时，控制第一开关电路1断开，在不同时刻控制第二开关电路2的通断状态，通过控制驱动电源在不同时刻的输出状态控制功率器件dut通断状态，测量功率器件dut的开关时间。其中，开关时间测试具体操作流程为现有技术成熟的测试流程，在此不再赘述。
51.图1中，当进行雪崩击穿测试时，控制第一开关电路1导通、第二开关电路2断开，并且通过调节运放电路4驱动信号源vg的输出状态，使功率器件dut雪崩击穿。
52.具体地，当对功率器件dut进行雪崩击穿测试时，控制第一开关电路1导通、第二开关电路2断开，使功率器件dut与功率电感l串联，通过控制驱动信号源vg在不同时刻的输出状态控制功率器件dut通断状态，测量功率器件dut的雪崩击穿参数。其中，雪崩击穿测试具体操作流程为现有技术成熟的测试流程，在此不再赘述。
53.在一些可选的实施方式中，如图2所示，第一开关电路1包括第一单刀单掷继电器k1及第一二极管d1，其中，第一二极管d1，其阴极通过第一单刀单掷继电器k1与第二开关电路2(即s2)的第一端及外接电源的第一端连接，其阳极与功率器件dut的第二端连接，其阳极及功率器件dut的第二端、外接电源均与第二接地端vg_gnd连接。
54.具体地，当进行开关时间测试时，控制第一单刀单掷继电器k1断开；当进行雪崩击穿测试时，控制第一单刀单掷继电器k1闭合，构成功率电感的续流回路。
55.在一些可选的实施方式中，如图2所示，第二开关电路包括2：第一可控开关s2，其第一端与第一开关电路1的第一端及外接电源连接，其第二端与功率器件dut的第一端连接，用于为功率电感l续流。
56.可选地，第一可控开关s2采用无体二极管的igbt，为功率电感l续流。
57.在一些可选的实施方式中，如图2所示，可调栅极驱动电阻阵列3包括：反向并联连接的第一电阻阵列支路及第二电阻阵列支路。
58.可选地，如图2所示，第一电阻阵列支路包括第四二极管d4及第一可调电阻电路r_p，第四二极管的阳极与运放电路4的输出端连接；第二电阻阵列支路包括第五二极管d5及第二可调电阻电路r_n，第五二极管的阴极与运放电路4的输出端连接。
59.在一些可选的实施方式中，如图2所示，还包括电源模块5，电源模块5包括：支撑电容c、第二可控开关s1及程控电源hv_power，其中，支撑电容c，其第一端与第二可控开关s1的第一端连接，其第二端与第一开关电路1(即k1与d1的串联支路)的第二端及第一接地端p_gnd连接；第二可控开关s1，其二端与第一支路的第一端连接；程控电源hv_power，其与支撑电容c并联连接，用于为功率器件dut提供测试电压。
60.具体地，当进行开关时间测试时，控制第二可控开关s1导通，程控电源hv_power与支撑电容c共同为功率器件dut提供测试电压；当进行雪崩测试时，通过控制第二可控开关s1及功率器件dut的导通时序控制测试电压的接入时序，测量功率器件dut的雪崩击穿参数。
61.在一些可选的实施方式中，如图3所示，还包括：钳压电路6，其供电端与外接的隔
离电源vclamp连接，其第一端与第一支路(即s2与功率电感l的并联支路)的第二端连接，其第二端与功率器件dut的控制端连接，其第三端与第二接地端vg_gnd连接，用于在雪崩击穿测试时，吸收电路中多余的电流，并将功率器件dut两端电压钳位至雪崩击穿电压。
62.具体地，通过调节外接的隔离电源vclamp的电压可以调节功率器件dut两端电压，当功率器件dut两端电压等于雪崩击穿电压时，外接的隔离电源vclamp的电压固定为当前电压值，使功率器件dut两端电压钳位至雪崩击穿电压；当功率器件dut两端电压大于雪崩击穿电压时，钳压电路6吸收电路中多余的电流防止功率器件dut雪崩击穿。
63.在一些可选的实施方式中，如图3所示，钳压电路6包括：第二单刀单掷继电器k2、第三单刀单掷继电器k3、第四单刀单掷继电器k4、第二二极管d2及第三二极管d3，其中，第二二极管d2，其阴极与外接的隔离电源vclamp的正极连接，其阳极通过第二单刀单掷继电器k2与功率器件dut的第一端连接；第三二极管d3，其阳极与外接的隔离电源vclamp的负极连接，其阴极通过第三单刀单掷继电器k3与功率器件dut的控制端连接，其阴极还通过第四单刀单掷继电器k4与第二接地端vg_gnd连接。
64.具体地，第二二极管d2及第三二极管d3用于防止外接的隔离电源vclamp反灌，对功率器件dut造成损坏。
65.在本发明实施例中提供一种功率器件特性测试方法，该方法应用于以上实施例及其可选的实施方式，该方法包括：
66.(1)当进行开关时间测试时，控制第一开关电路断开，并且通过控制第二开关电路的通断状态、调节运放电路驱动电源的输出状态，测量功率器件的开关时间。
67.(2)当进行雪崩击穿测试时，控制第一开关电路导通、第二开关电路断开，并且通过调节运放电路驱动电源的输出状态，使功率器件雪崩击穿。
68.在一些可选的实施方式中，开关时间测试的方法，包括：
69.控制第一开关电路及第二开关电路断开，控制功率器件导通，同时外接电源提供测试电压；当功率电感电流到达第一电流预设值时，控制功率器件关断、第二开关电路导通；经过第一预设时间后，控制功率器件导通。
70.具体地，在测试功率器件dut的开关时间参数时，第一单刀单掷继电器k1～第四单刀单掷继电器k4释放，开关时间测量回路如图4所示。
71.图4中，程控电源hv_power、电容c，用于给功率器件dut提供vds电压；功率电感l作为功率器件dut的串联电感负载，用于减慢ids电流的上升速度；第一可控开关s2，通过时序控制为功率电感l起到续流的作用；可调栅极驱动电阻阵列(r_p，r_n)控制功率器件dut的导通和关断的速度；i_sense电流传感器用于检测ids的实时值；vgs、vds、ids，分别连接示波器oscilloscope测量通道，测量对应的开关时间波形。
72.开关时间测试的测量时序图如图5所示，在状态ii时，驱动信号源vg控制功率器件dut为导通状态。此时大电流回路按图6中虚线流动，由于功率电感l的存在会使电流减慢上升速度。
73.如图5所示，当i_sense电流传感器通过后级的检测回路检测到ids电流到达设定值iset时，驱动信号源vg控制功率器件dut关断，到达状态iii，此时第一可控开关s2开通，为功率电感l续流，电流回路按图7中虚线流动。第一可控开关s2起到作为功率电感l的续流二极管的作用。
74.如图5所示，状态iv时，驱动信号源vg控制功率器件dut再次进入导通状态，此时的电流回路参考图6。vgs、vds和ids的波形由示波器采样后通过上位机的处理并输出开关时间参数的测试结果，如tdon、tr、tdoff、tf、eon、eoff等，此处不再赘述。
75.在一些可选的实施方式中，雪崩击穿测试的方法，包括：第一雪崩击穿测试方法及第二雪崩击穿测试方法。
76.具体地，(1)当驱动信号源vg使功率器件dut导通时，第二可控开关s1同时提供vdd电压，在此开关时序作用下的雪崩击穿测试方法为第一雪崩击穿测试方法；(2)当驱动信号源vg使功率器件dut导通之前的一段时间内，控制第二可控开关s1提前输出vdd电压，在此开关时序作用下的雪崩击穿测试方法为第二雪崩击穿测试方法。
77.具体地，在测试功率器件dut的雪崩击穿参数时，第一单刀单掷继电器k1闭合，第二单刀单掷继电器k2～第四单刀单掷继电器k4释放，第一可控开关s2关断，雪崩击穿测量回路如图8所示。程控电源hv_power、电容c，用于提供ids电流；功率电感l，作为电流回路的串联电感负载，控制ids的上升速度；可调栅极驱动电阻阵列(r_p，r_n)控制功率器件dut的导通和关断的速度，用于控制测量时的di/dt电流上升速率参数；i_sense电流传感器，用于检测ids的实时值；vgs、vds、ids，分别连接示波器oscilloscope测量通道，测量对应的开关时间波形。
78.具体地，在已经提供供电电压vdd的功率器件dut上用方波驱动信号源vg激励，至id到达设定值时关闭第一驱动电源vg+到第二驱动电源vg-。功率电感电流不能突变，在功率器件dut的d极上面产生一个高电压bvdss，将功率器件dut击穿，发生雪崩击穿。
79.在一些可选的实施方式中，第一雪崩击穿测试方法，包括：
80.控制第一开关电路导通、第二开关电路断开；经过第二预设时间后，控制功率器件导通，同时外接电源提供测试电压；当功率电感电流达到第一电流预设值时，控制功率器件关断。
81.第一雪崩击穿测试的测量时序图如图9所示，在状态ii时，驱动信号源vg控制功率器件dut为导通状态，此时大电流回路按图11中虚线流动，由于功率电感l的存在使电流线性逐渐上升。
82.如图9所示，当i_sense电流传感器通过后级的检测回路检测到ids电流到达设定值iset时，驱动信号源vg控制功率器件dut关断，到达状态iii，电流回路按图12中虚线流动。由于功率电感电流不能突变，在功率器件dut的d极上面产生一个高电压bvdss，将在功率器件dut击穿，发生雪崩击穿。第一二极管d1起到功率器件dut击穿后直通、功率电感l的续流作用。vgs、vds和ids的波形由示波器采样后通过上位机的处理并输出雪崩测试参数的测试结果，此处不再赘述。
83.在一些可选的实施方式中，第二雪崩击穿测试方法，包括：控制第一开关电路导通，第二开关电路断开，同时外接电源提供测试电压；经过第三预设时间后，控制功率器件导通；当功率电感电流达到第一电流预设值时，控制功率器件关断。
84.第二雪崩击穿测试的测量时序图如图10所示。
85.需要说明的是，第二雪崩击穿测试方法可根据客户的不同测试需求进行选择，在此不作赘述。
86.在一些可选的实施方式中，还包括钳压方法，以图3为例，钳压方法包括：通过控制
第二单刀单掷继电器k2、第三单刀单掷继电器k3、第四单刀单掷继电器k4的通断状态、调节外接的隔离电源vclamp的电压调整功率器件dut两端电压，并将功率器件dut两端电压钳位至雪崩击穿电压。
87.在一些可选的实施方式中，以图3为例，钳压方法包括：
88.控制第二单刀单掷继电器k2及第三单刀单掷继电器k3导通、第四单刀单掷继电器k4断开，调节外接的隔离电源vclamp的电压。
89.如图13所示，在调节外接的隔离电源vclamp的电压的过程中，当功率器件dut的雪崩击穿电压大于外接的隔离电源vclamp的电压与功率器件dut的阈值电压之和时，控制功率器件dut导通。
90.具体地，当雪崩击穿电压bvdss大于隔离电源vclamp的电压与功率器件dut阈值电压vth的和，即bvdss》vclamp+vth时，功率器件dut导通，此时功率器件dut两端的电压下降。
91.如图13所示，在调节外接的隔离电源vclamp的电压的过程中，当功率器件dut的雪崩击穿电压小于外接的隔离电源vclamp电压与功率器件dut的阈值电压之和时，控制功率器件dut关断。
92.具体地，当bvdss《vclamp+vth时，控制功率器件dut关断。
93.如图13所示，在调节外接的隔离电源vclamp的电压的过程中，当功率器件dut两端电压上升至第一电压预设值时，控制功率器件dut导通。
94.具体地，当控制功率器件dut关断后，功率器件dut两端电压上升至第一电压预设值，控制功率器件dut继续导通，第二二极管d2及第三二极管d3吸收电路中多余的电流。
95.如图13所示，在调节外接的隔离电源vclamp的电压的过程中，当功率器件dut的雪崩击穿电压等于外接的隔离电源vclamp的电压与功率器件dut的阈值电压之和时，停止调节外接的隔离电源vclamp的电压，使功率器件dut两端电压钳位至当前外接的隔离电源vclamp的电压与功率器件dut阈值电压之和。
96.具体地，当bvdss＝vclamp+vth时，停止调节外接的隔离电源vclamp的电压，此时功率器件dut两端电压钳位至vclamp+vth，防止功率器件dut因雪崩击穿而损坏。
97.在一些可选的实施方式中，以图3为例，钳压方法包括：
98.控制第二单刀单掷继电器k2及第四单刀单掷继电器k4导通、第三单刀单掷继电器k3断开，调节外接的隔离电源vclamp的电压。
99.如图14所示，在调节外接的隔离电源vclamp的电压的过程中，当功率器件dut的雪崩击穿电压大于外接的隔离电源vclamp的电压时，控制功率器件dut导通。
100.具体地，当雪崩击穿电压bvdss大于外接的隔离电源vclamp的电压，即bvdss》vclamp时，第二二极管d2及第三二极管d3吸收电路中多余的电流。
101.如图14所示，在调节外接的隔离电源vclamp的电压的过程中，当功率器件dut的雪崩击穿电压等于外接的隔离电源vclamp的电压时，停止调节外接的隔离电源vclamp的电压，使功率器件dut两端电压钳位至当前外接的隔离电源vclamp的电压。
102.具体地，当雪崩击穿电压bvdss等于外接的隔离电源vclamp的电压，即bvdss》vclamp时，停止调节外接的隔离电源vclamp的电压，此时功率器件dut两端电压钳位至vclamp，防止功率器件dut因雪崩击穿而损坏。
103.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明
的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种功率器件特性测试电路，其特征在于，包括：第一开关电路、第二开关电路、功率电感、可调栅极驱动电阻阵列、运放电路，其中，第一开关电路，其与外接电源并联连接；第二开关电路，其与所述功率电感并联后形成第一支路；所述第一支路的第一端与第一开关电路的第一端连接，所述第一支路的第二端与功率器件的第一端连接；功率器件，其控制端与所述可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接，其第二端及所述第一开关电路的第二端均与第一接地端连接，其第二端还与第二接地端连接；可调栅极驱动电阻阵列，其第二端与所述运放电路的输出端连接；运放电路，其输入端与驱动信号源连接，其第一供电端与第一驱动电源连接，其第二供电端与第二驱动电源连接；所述第一驱动电源及所述第二驱动电源均与所述第二接地端连接；当进行开关时间测试时，控制第一开关电路断开，并且通过控制第二开关电路的通断状态，调节运放电路驱动信号源的输出状态，测量所述功率器件的开关时间；当进行雪崩击穿测试时，控制第一开关电路导通、第二开关电路断开，并且通过调节运放电路驱动信号源的输出状态，使所述功率器件雪崩击穿。2.根据权利要求1所述的测试电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一单刀单掷继电器及第一二极管，其中，第一二极管，其阴极通过第一单刀单掷继电器与所述第二开关电路的第一端及外接电源的第一端连接，其阳极与所述功率器件的第二端连接，其阳极及所述功率器件的第二端、所述外接电源的第二端均与所述第二接地端连接。3.根据权利要求1所述的测试电路，其特征在于，所述第二开关电路包括：第一可控开关，其第一端与所述第一开关电路的第一端及外接电源连接，其第二端与所述功率器件的第一端连接，用于为所述功率电感续流。4.根据权利要求1所述的测试电路，其特征在于，所述可调栅极驱动电阻阵列包括：反向并联连接的第一电阻阵列支路及第二电阻阵列支路。5.根据权利要求1所述的测试电路，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块包括：支撑电容、第二可控开关及程控电源，其中，支撑电容，其第一端与所述第二可控开关的第一端连接，其第二端与所述第一开关电路的第二端及第一接地端连接；第二可控开关，其二端与所述第一支路的第一端连接；程控电源，其与所述支撑电容并联连接，用于为所述功率器件提供测试电压。6.根据权利要求1所述的测试电路，其特征在于，还包括：钳压电路，其供电端与外接的隔离电源连接，其第一端与所述第一支路的第二端连接，其第二端与所述功率器件的控制端连接，其第三端与所述第二接地端连接，用于在雪崩击穿测试时，吸收电路中多余的电流，并将所述功率器件两端电压钳位至雪崩击穿电压。7.根据权利要求6所述的测试电路，其特征在于，所述钳压电路包括：第二单刀单掷继电器、第三单刀单掷继电器、第四单刀单掷继电器、第二二极管及第三二极管，其中，第二二极管，其阴极与所述外接的隔离电源的正极连接，其阳极通过所述第二单刀单掷继电器与所述功率器件的第一端连接；
第三二极管，其阳极与所述外接的隔离电源的负极连接，其阴极通过所述第三单刀单掷继电器与所述功率器件的控制端连接，其阴极还通过所述第四单刀单掷继电器与所述第二接地端连接。8.一种功率器件特性测试方法，其特征在于，包括：当进行开关时间测试时，控制第一开关电路断开，并且通过控制第二开关电路的通断状态、调节运放电路驱动电源的输出状态，测量所述功率器件的开关时间；当进行雪崩击穿测试时，控制第一开关电路导通、第二开关电路断开，并且通过调节运放电路驱动电源的输出状态，使所述功率器件雪崩击穿。9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述开关时间测试的方法，包括：控制第一开关电路及第二开关电路断开，控制功率器件导通，同时外接电源提供测试电压；当功率电感电流到达第一电流预设值时，控制功率器件关断、第二开关电路导通；经过第一预设时间后，控制功率器件导通。10.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述雪崩击穿测试的方法，包括：第一雪崩击穿测试方法及第二雪崩击穿测试方法，其中，第一雪崩击穿测试方法，包括：控制第一开关电路导通、第二开关电路断开；经过第二预设时间后，控制功率器件导通，同时外接电源提供测试电压；当功率电感电流达到第一电流预设值时，控制功率器件关断。11.根据权利要求10所述的测试方法，其特征在于，所述第二雪崩击穿测试方法，包括：控制第一开关电路导通，第二开关电路断开，同时外接电源提供测试电压；经过第三预设时间后，控制功率器件导通；当功率电感电流达到第一电流预设值时，控制功率器件关断。

技术总结
本发明涉及电力电子技术领域，公开了一种功率器件特性测试电路及方法，将开关时间测试及雪崩击穿测试装置一体化，实现了减少设备投入成本、减少被测功率器件测试初期的调试时间和减少整体测试时间，加快量产产品测试时间，降低测试成本。降低测试成本。降低测试成本。


技术研发人员：何嘉辉 陈希辰 叶永全 钟有权
受保护的技术使用者：佛山市联动科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/23