一种功率器件的动态特性测试装置及方法与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种功率器件的动态特性测试装置及方法。


背景技术：

2.目前市面上的开关时间测试仪和反向恢复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，测试时间长，设备投入大。另外，在调节开关时间测试中被测功率器件的上升下降时间上、或反向恢复时间测试中的didt参数条件时，目前一般是通过手工焊接更换外部的栅极串联电阻，或者使用电位器来实现的，在新产品导入前期的调试阶段会是比较麻烦的，手焊电阻不易更换调试，而且容易造成测试仪和器件的损坏；使用电位器则时间长容易变值，温飘大，容易造成测量不准确。在客户需要更换量产产品进行测试的比较频繁的应用环境中，目前的方式是非常不便的。


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的不能利用一种装置对功率器件进行开关时间测试及反向恢复时间测试的缺陷，从而提供一种功率器件的动态特性测试装置及方法。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.1第一方面，本发明实施例提供一种功率器件的动态特性测试装置，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，第一功率器件，其控制端与第二开关电路的第一端连接，其第一端与第一开关电路的第一端连接，其第二端通过功率电感与第一开关电路的第二端连接，其第二端还与第二开关电路的第二端连接；第二功率器件，其控制端与第二开关短路的第三端连接，其第一端与第一功率器件的第二端连接，其第二端与第一接地端、第一开关电路的第三端连接，其第二端还与第二开关短路的第四端连接；第一开关电路，其与外接电源连接；第二开关电路，其第五端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接，其第六端与第一驱动电源连接，其第七端与第二接地端连接，其第八端与第三接地端连接；可调栅极驱动电阻阵列，其第二端通过运放电路接入驱动信号；运放电路，其正极供电端与第二驱动电源连接，其负极供电端与第三驱动电源连接；第一驱动电源，其接地端与第三接地端连接；第二驱动电源，其接地端与第二接地端连接；第三驱动电源，其接地端与第二接地端连接；当对第二功率器件进行开关时间测试时，通过控制第一开关电路的通断状态，使得第一功率器件的第二端通过功率电感与其第一端连接；通过控制第二开关电路的通断状态，使得第一功率器件的控制端与第一驱动电源连接、第一功率器件的第二端与第三接地端连接，以及使得第二功率器件的控制端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、第二功率器件的第二端与第二接地端连接；当对第二功率器件进行反向恢复时间测试时，通过控制第一开关电路的通断状态，使得第一功率器件的第二端通过功率电感与第一功率器件的第二端连接；通过控制第二开关电路的通断状态，使得第
一功率器件的控制端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、第一功率器件的第二端与第二接地端连接，以及使得第二功率器件的控制端与第一驱动电源连接、第二功率器件的第二端与第三接地端连接。
6.在一实施例中，第一开关电路包括：第一单刀单置继电器及第二单刀单置继电器，其中，第一单刀单置继电器，其第一端与第一功率器件的第一端连接，其第二端通过功率电感与第一功率器件的第二端连接；第二单刀单置继电器，其第一端与第一单刀单置继电器的第二端连接，其第二端与第二功率器件的第二端连接；第一单刀单置继电器与第二单刀单置继电器串联连接后与外接电源连接；当对第二功率器件进行开关时间测试时，控制第一单刀单置继电器闭合、第二单刀单置继电器断开；当对第二功率器件进行反向恢复时间测试时，控制第一单刀单置继电器断开、第二单刀单置继电器闭合。
7.在一实施例中，第二开关电路包括：第一双刀双置继电器及第二双刀双置继电器，其中，第一双刀双置继电器，其第一端与第一功率器件的控制端连接，其第二端与第一功率器件的第二端连接，其第三端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接，其第四端与第一驱动电源连接，其第五端与第二接地端连接，其第六端与第三接地端连接；第二双刀双置继电器，其第一端与第二功率器件的控制端连接，其第二端与第二功率器件的第二端连接，其第三端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接，其第四端与第一驱动电源连接，其第五端与第二接地端连接，其第六端与第三接地端连接；当对第二功率器件进行开关时间测试时，控制第一双刀双置继电器的第一端与其第四端连接、第一双刀双置继电器的第二端与其第六端连接，控制第二双刀双置继电器的第一端与其第三端连接、第二双刀双置继电器的第二端与其第五端连接；当对第二功率器件进行反向恢复时间测试时，控制第一双刀双置继电器的第一端与其第三端连接、第一双刀双置继电器的第二端与其第五端连接，控制第二双刀双置继电器的第一端与其第四端连接、第二双刀双置继电器的第二端与其第六端连接。
8.在一实施例中，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。
9.在一实施例中，第一电阻阵列支路包括：第一二极管、多个第一电阻及多个第一可控开关，其中，每个第一电阻并联一个第一可控开关；全部的第一电阻串联连接后的第一端与第一二极管的阴极连接，全部的第一电阻串联连接后的第二端与可调栅极驱动电阻阵列的第二端连接；第一二极管的阳极通过运放电路接入驱动信号。
10.在一实施例中，第二电阻阵列支路包括：第二二极管、多个第二电阻及多个第二可控开关，其中，每个第二电阻并联一个第二可控开关；全部的第二电阻串联连接后的第一端与第二二极管的阴极连接，全部的第二电阻串联连接后的第二端与可调栅极驱动电阻阵列的第二端连接；第二二极管的阳极通过运放电路接入驱动信号。
11.在一实施例中，功率器件的动态特性测试装置还包括：电源模块，其与第一开关电路并联连接，其用于提供测试电源。
12.在一实施例中，电源模块包括：第一电容、第二电容、可控开关及程控电源，其中，第一电容，其第一端与第一功率器件的第一端连接，其第二端与第二功率器件的第二端连接；第二电容，其第一端通过可控开关与第一电容的第一端连接，第二端与第二功率器件的第二端连接；程控电源，其与第二电容并联连接；当对第二功率器件进行开关时间测试、反向恢复时间时，控制可控开关闭合。
13.第二方面，本发明实施例提供一种功率器件的动态特性测试方法，包括：当对第二功率器件进行开关时间测试时，通过控制第一开关电路的通断状态，使得第一功率器件的第二端通过功率电感与其第一端连接；通过控制第二开关电路的通断状态，使得第一功率器件的控制端与第一驱动电源连接、第一功率器件的第二端与第三接地端连接，以及使得第二功率器件的控制端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、第二功率器件的第二端与第二接地端连接；当对第二功率器件进行反向恢复时间测试时，通过控制第一开关电路的通断状态，使得第一功率器件的第二端通过功率电感与第一功率器件的第二端连接；通过控制第二开关电路的通断状态，使得第一功率器件的控制端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、第一功率器件的第二端与第二接地端连接，以及使得第二功率器件的控制端与第一驱动电源连接、第二功率器件的第二端与第三接地端连接。
14.在一实施例中，对第二功率器件进行开关时间测试过程，还包括：控制第一功率器件关断、第二功率器件导通；当功率电感的电流达到第一预设值时，控制第二功率器件关断；经过第一预设时间之后，控制第二功率器件导通。
15.在一实施例中，对第二功率器件进行反向恢复时间测试过程，还包括：控制第一功率器件关断、第二功率器件导通；经过第二预设时间之后，控制第一功率器件导通、第二功率器件关断；当功率电感的电流达到第二预设值时，控制第一功率器件关断；经过第三预设时间之后，控制第一功率器件导通。
16.本发明技术方案，具有如下优点：
17.本发明提供的功率器件的动态特性测试装置及方法，将开关时间测试及反向恢复时间测试通过栅极驱动复用方式实现，从而实现减少设备成本、减少dut测试初期的调试时间和减少整体测试时间，并且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。
附图说明
18.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。
19.图1为本发明实施例提供的测试装置的一个具体示例的组成图；
20.图2为本发明实施例提供的测试装置的电路结构图；
21.图3为本发明实施例提供的可调栅极驱动电阻阵列的电路结构图；
22.图4为本发明实施例提供的可调栅极驱动电阻阵列的开通回路；
23.图5为本发明实施例提供的可调栅极驱动电阻阵列的关断回路；
24.图6为本发明实施例提供的开关时间测量回路简化图；
25.图7为本发明实施例提供的开关时间测量时序图；
26.图8、9均为本发明实施例提供的开关时间测量过程中电流方向；
27.图10为本发明实施例提供的反向恢复时间测量回路简化图；
28.图11为本发明实施例提供的反向恢复时间测量时序图；
29.图12、13均为本发明实施例提供的反向恢复时间测量过程中电流方向。
具体实施方式
30.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。
31.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。
32.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。
33.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。
34.本发明实施例提供一种功率器件的动态特性测试装置，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。
35.如图1所示，第一功率器件hdut，其控制端与第二开关电路2的第一端连接，其第一端与第一开关电路1的第一端连接，其第二端通过功率电感l与第一开关电路1的第二端连接，其第二端还与第二开关电路2的第二端连接。
36.如图1所示，第二功率器件dut，其控制端与第二开关短路的第三端连接，其第一端与第一功率器件hdut的第二端连接，其第二端与第一接地端p_gnd、第一开关电路1的第三端连接，其第二端还与第二开关短路的第四端连接。
37.具体地，第一功率器件hdut与第二功率器件dut可以均为被测功率器件，但是在每次测试中，仅能对其中一个功率器件进行开关时间测试及反向恢复时间测试。
38.如图1所示，第一开关电路1，其与外接电源连接；该外接电源为可控电源，即其幅值、开关时间等参数均为可控的。
39.如图1所示，第二开关电路2，其第五端与可调栅极驱动电阻阵列3的第一端连接，其第六端与第一驱动电源vee连接，其第七端与第二接地端vg_gnd连接，其第八端与第三接地端gnd连接。
40.具体地，第二开关电路2可以为开关通道选通电路，即第二开关电路2内部各支路的通断状态，可以确定第一功率器件hdut的控制端及第二功率器件dut的控制端是否与第一驱动电源vee或可调栅极驱动电阻阵列3连接，以及确定第一功率器件hdut的第二端及第二功率器件dut的第二端是否与第二接地端vg_gnd或第三接地端gnd连接，以构成开关时间测试回路及反向恢复时间测试回路。
41.如图1所示，可调栅极驱动电阻阵列3，其第二端通过运放电路4接入驱动信号，其中，驱动信号由驱动信号源vg输出，该驱动信号用于驱动第一功率器件hdut及第二功率器件dut导通或关断。
42.如图1所示，运放电路4，其正极供电端与第二驱动电源vg+连接，其负极供电端与第三驱动电源vg-连接。
43.本发明实施例中，第一驱动电源vee，其接地端与第三接地端gnd连接；第二驱动电源vg+，其接地端与第二接地端vg_gnd连接；第三驱动电源vg-，其接地端与第二接地端vg_gnd连接，即第一驱动电源vee与第二驱动电源vg+、第三驱动电源vg-均不共地，而第二驱动电源vg+及第三驱动电源vg-共地。
44.具体地，当对第二功率器件dut进行开关时间测试时，通过控制第一开关电路1的通断状态，使得第一功率器件hdut的第二端通过功率电感l与其第一端连接；通过控制第二开关电路2的通断状态，使得第一功率器件hdut的控制端与第一驱动电源vee连接、第一功率器件hdut的第二端与第三接地端gnd连接，以及使得第二功率器件dut的控制端与可调栅极驱动电阻阵列3的第一端连接、第二功率器件dut的第二端与第二接地端vg_gnd连接。
45.具体地，当对第二功率器件dut进行反向恢复时间测试时，通过控制第一开关电路1的通断状态，使得第一功率器件hdut的第二端通过功率电感l与第一功率器件hdut的第二端连接；通过控制第二开关电路2的通断状态，使得第一功率器件hdut的控制端与可调栅极驱动电阻阵列3的第一端连接、第一功率器件hdut的第二端与第二接地端vg_gnd连接，以及使得第二功率器件dut的控制端与第一驱动电源vee连接、第二功率器件dut的第二端与第三接地端gnd连接。
46.需要说明的是，以上对第一开关电路1及第二开关电路2的控制方法均为对第二功率器件dut进行动态特性测试时的方法，而对第一功率器件hdut进行动态测试时，对第一开关电路1及第二开关的控制方法可以参照以上方法进行适应性更改即可。
47.在一具体实施例中，如图2所示，第一开关电路1包括：第一单刀单置继电器k1及第二单刀单置继电器k2。
48.如图2所示，第一单刀单置继电器k1，其第一端与第一功率器件hdut的第一端连接，其第二端通过功率电感l与第一功率器件hdut的第二端连接；第二单刀单置继电器k2，其第一端与第一单刀单置继电器k1的第二端连接，其第二端与第二功率器件dut的第二端连接；第一单刀单置继电器k1与第二单刀单置继电器k2串联连接后与外接电源连接。
49.具体地，当对第二功率器件dut进行开关时间测试时，控制第一单刀单置继电器k1闭合、第二单刀单置继电器k2断开；当对第二功率器件dut进行反向恢复时间测试时，控制第一单刀单置继电器k1断开、第二单刀单置继电器k2闭合。
50.在一具体实施例中，如图2所示，第二开关电路2包括：第一双刀双置继电器k3及第二双刀双置继电器k4。
51.如图2所示，第一双刀双置继电器k3，其第一端与第一功率器件hdut的控制端连接，其第二端与第一功率器件hdut的第二端连接，其第三端与可调栅极驱动电阻阵列3的第一端连接，其第四端与第一驱动电源vee连接，其第五端与第二接地端vg_gnd连接，其第六端与第三接地端gnd连接。
52.如图2所示，第二双刀双置继电器k4，其第一端与第二功率器件dut的控制端连接，其第二端与第二功率器件dut的第二端连接，其第三端与可调栅极驱动电阻阵列3的第一端连接，其第四端与第一驱动电源vee连接，其第五端与第二接地端vg_gnd连接，其第六端与第三接地端gnd连接。
53.具体地，当对第二功率器件dut进行开关时间测试时，控制第一双刀双置继电器k3的第一端与其第四端连接、第一双刀双置继电器k3的第二端与其第六端连接，控制第二双刀双置继电器k4的第一端与其第三端连接、第二双刀双置继电器k4的第二端与其第五端连接。
54.具体地，当对第二功率器件dut进行反向恢复时间测试时，控制第一双刀双置继电器k3的第一端与其第三端连接、第一双刀双置继电器k3的第二端与其第五端连接，控制第二双刀双置继电器k4的第一端与其第四端连接、第二双刀双置继电器k4的第二端与其第六端连接。
55.在一具体实施例中，功率器件的动态特性测试装置还包括：电源模块，其与第一开关电路1并联连接，其用于提供测试电源。
56.可选地，如图2所示，电源模块包括：第一电容c1、第二电容c2、第三可控开关s1及程控电源hv_power，其中，第一电容c1，其第一端与第一功率器件hdut的第一端连接，其第二端与第二功率器件dut的第二端连接；第二电容c2，其第一端通过第三可控开关s1与第一电容c1的第一端连接，第二端与第二功率器件dut的第二端连接；程控电源hv_power，其与第二电容c2并联连接；当对第二功率器件dut进行开关时间测试、反向恢复时间时，控制第三可控开关s1闭合。
57.参考图2，在测试第二功率器件dut的开关时间参数时，第一单刀单置继电器k1闭合、第二单刀单置继电器k2释放，第一双刀双置继电器k3和第二双刀双置继电器k4是通过同一个控制信号控制，此时拓扑状态为：第一功率器件hdut的g、s极分别连接到第一驱动电源vee的gnd和vee，第一功率器件hdut此时为栅极负压关压断状态；第二功率器件dut的g、s极分别连接到可调栅极驱动电阻阵列3的gf/gs端和vg_gnd，此时驱动信号源vg可控制第二功率器件dut的开通和关断。
58.在一具体实施例中，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。
59.可选地，如图3所示，第一电阻阵列支路包括：第一二极管d1、多个第一电阻(pr1～pr8)及多个第一可控开关(k_pr1～k_pr8)，其中，每个第一电阻并联一个第二可控开关；全部的第一电阻串联连接后的第一端与第一二极管的阴极连接，全部的第一电阻串联连接后的第二端与可调栅极驱动电阻阵列3的第二端连接；第一二极管的阳极通过运放电路4接入驱动信号。
60.可选地，如图3所示，第二电阻阵列支路包括：第二二极管d2、多个第二电阻(nr1～nr8)及多个第二可控开关(k_nr1～k_nr8)，其中，每个第二电阻并联一个第二可控开关；全部的第二电阻串联连接后的第一端与第二二极管的阴极连接，全部的第二电阻串联连接后的第二端与可调栅极驱动电阻阵列3的第二端连接；第二二极管的阳极通过运放电路4接入驱动信号。
61.参考图3，pr1～pr8、k_pr1～k_pr8；nr1～nr8、k_nr1～k_nr8分别是利用继电器和电阻组成的可调栅极驱动电阻阵列3，按照1248码的编码方式选择电阻的阻值，1ω、2ω、4ω
……
128ω，开通回路和关断回路各8个，因此r_p和r_n分别连续可调范围为0ω～255ω，步进量为1ω。
62.图3中，开通回路和关断回路利用二极管的正向导通原理来区分，当驱动信号源vg
控制驱动芯片输出dut导通信号时，此时驱动芯片输出vg+电平，为正压，此时驱动回路电流ig的方向如图4所示。当驱动信号源vg控制驱动芯片输出dut截止信号时，此时驱动芯片输出vg-电平，为负压，此时驱动回路电流ig的方向如图5所示。
63.本发明实施例提供一种功率器件的动态特性测试方法，包括：
64.(1)当对第二功率器件进行开关时间测试时，通过控制第一开关电路的通断状态，使得第一功率器件的第二端通过功率电感与其第一端连接；通过控制第二开关电路的通断状态，使得第一功率器件的控制端与第一驱动电源连接、第一功率器件的第二端与第三接地端连接，以及使得第二功率器件的控制端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、第二功率器件的第二端与第二接地端连接；
65.(2)当对第二功率器件进行反向恢复时间测试时，通过控制第一开关电路的通断状态，使得第一功率器件的第二端通过功率电感与第一功率器件的第二端连接；通过控制第二开关电路的通断状态，使得第一功率器件的控制端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、第一功率器件的第二端与第二接地端连接，以及使得第二功率器件的控制端与第一驱动电源连接、第二功率器件的第二端与第三接地端连接。
66.在一具体实施例中，对第二功率器件进行开关时间测试过程，还包括：
67.控制第一功率器件关断、第二功率器件导通；当功率电感的电流达到第一预设值时，控制第二功率器件关断；经过第一预设时间之后，控制第二功率器件导通。
68.开关时间测量回路如图6所示，程控电源hv_power、高压电容组(c1，c2)用于给第二功率器件dut提供vds电压；功率电感l作为dut的串联电感负载，用于减慢ids电流的上升速度；可调栅极驱动电阻阵列(r_p，r_n)控制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；此时第一功率器件hdut为关断状态，其体二极管起到作为功率电感的续流二极管的作用；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。
69.开关时间测试的测量时序图如图7所示。图7中，在状态ii时，驱动信号源vg控制第二功率器件dut为导通，此时大电流回路按图8虚线流动，功率电感存在减慢电流上升速度。
70.图7中，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控制第二功率器件dut关断，到达状态iii，此时电流回路如图9所示。第一功率器件hdut的体二极管起到作为功率电感的续流二极管的作用。
71.图7中，状态iv时vg控制dut再次进入导通状态，此时的电流回路参考图8。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。
72.在一具体实施例中，对第二功率器件进行反向恢复时间测试过程，还包括：
73.(1)控制第一功率器件关断、第二功率器件导通；
74.(2)经过第二预设时间之后，控制第一功率器件导通、第二功率器件关断；
75.(3)当功率电感的电流达到第二预设值时，控制第一功率器件关断；
76.(4)经过第三预设时间之后，控制第一功率器件导通。
77.在测试反向恢复时间时，第一单刀单置继电器k1释放、第二单刀单置继电器k2闭合，第一双刀双置继电器k3和第二双刀双置继电器k4是通过同一个控制信号控制，此时状态为：第一功率器件hdut的g、s极分别连接到可调栅极驱动电阻阵列的gf/gs端和vg_gnd，
此时驱动信号源vg驱动信号可控制第一功率器件hdut的开通和关断；第二功率器件dut的g、s极分别连接到第一驱动电源vee的gnd和vee，第二功率器件dut为栅极负压关断状态。
78.反向恢复时间测量回路简化如图10所示。程控电源hv_power、高压电容组(c1，c2)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)控制第一功率器件hdut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；此时第二功率器件dut为关断状态，其体二极管起到作为功率电感的续流二极管的作用；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。
79.反向恢复时间测量时序如图11所示。图11中，驱动信号源vg控制第一功率器件hdut导通，如图12。此时大电流回路按虚线流动，功率电感存在使电流线性逐渐上升。由于电流回路没有经过ids电流传感器，此刻示波器的ids波形为0。
80.参考图11，当i_sense电流传感器通过后级的检测回路检测到电流值到达设定值imax时，驱动信号源vg控制第一功率器件hdut关断，到达状态iii，此时电流回路如图13所示。第二功率器件dut的体二极管起到作为功率电感的续流二极管的作用。而反向恢复时间测试目的为测试第二功率器件dut体二极管的反相恢复时间参数。
81.参考图11，状态iv时，驱动信号源vg控制第一功率器件hdut再次导通，此时的电流回路参考图12。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，此处亦不再赘述。
82.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种功率器件的动态特性测试装置，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，第一功率器件，其控制端与所述第二开关电路的第一端连接，其第一端与所述第一开关电路的第一端连接，其第二端通过所述功率电感与所述第一开关电路的第二端连接，其第二端还与所述第二开关电路的第二端连接；第二功率器件，其控制端与所述第二开关短路的第三端连接，其第一端与所述第一功率器件的第二端连接，其第二端与第一接地端、所述第一开关电路的第三端连接，其第二端还与所述第二开关短路的第四端连接；第一开关电路，其与外接电源连接；第二开关电路，其第五端与所述可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接，其第六端与第一驱动电源连接，其第七端与第二接地端连接，其第八端与第三接地端连接；可调栅极驱动电阻阵列，其第二端通过所述运放电路接入驱动信号；运放电路，其正极供电端与第二驱动电源连接，其负极供电端与第三驱动电源连接；第一驱动电源，其接地端与所述第三接地端连接；第二驱动电源，其接地端与所述第二接地端连接；第三驱动电源，其接地端与所述第二接地端连接；当对第二功率器件进行开关时间测试时，通过控制所述第一开关电路的通断状态，使得所述第一功率器件的第二端通过所述功率电感与其第一端连接；通过控制所述第二开关电路的通断状态，使得所述第一功率器件的控制端与所述第一驱动电源连接、所述第一功率器件的第二端与第三接地端连接，以及使得所述第二功率器件的控制端与所述可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、所述第二功率器件的第二端与第二接地端连接；当对第二功率器件进行反向恢复时间测试时，通过控制所述第一开关电路的通断状态，使得所述第一功率器件的第二端通过所述功率电感与第一功率器件的第二端连接；通过控制所述第二开关电路的通断状态，使得所述第一功率器件的控制端与所述可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、所述第一功率器件的第二端与第二接地端连接，以及使得所述第二功率器件的控制端与所述第一驱动电源连接、所述第二功率器件的第二端与第三接地端连接。2.根据权利要求1所述的功率器件的动态特性测试装置，其特征在于，所述第一开关电路包括：第一单刀单置继电器及第二单刀单置继电器，其中，第一单刀单置继电器，其第一端与所述第一功率器件的第一端连接，其第二端通过所述功率电感与所述第一功率器件的第二端连接；第二单刀单置继电器，其第一端与所述第一单刀单置继电器的第二端连接，其第二端与所述第二功率器件的第二端连接；所述第一单刀单置继电器与所述第二单刀单置继电器串联连接后与外接电源连接；当对第二功率器件进行开关时间测试时，控制所述第一单刀单置继电器闭合、所述第二单刀单置继电器断开；当对第二功率器件进行反向恢复时间测试时，控制第一单刀单置继电器断开、所述第二单刀单置继电器闭合。3.根据权利要求1所述的功率器件的动态特性测试装置，其特征在于，所述第二开关电路包括：第一双刀双置继电器及第二双刀双置继电器，其中，
第一双刀双置继电器，其第一端与所述第一功率器件的控制端连接，其第二端与所述第一功率器件的第二端连接，其第三端与所述可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接，其第四端与所述第一驱动电源连接，其第五端与所述第二接地端连接，其第六端与所述第三接地端连接；第二双刀双置继电器，其第一端与所述第二功率器件的控制端连接，其第二端与所述第二功率器件的第二端连接，其第三端与所述可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接，其第四端与所述第一驱动电源连接，其第五端与所述第二接地端连接，其第六端与所述第三接地端连接；当对第二功率器件进行开关时间测试时，控制所述第一双刀双置继电器的第一端与其第四端连接、第一双刀双置继电器的第二端与其第六端连接，控制第二双刀双置继电器的第一端与其第三端连接、第二双刀双置继电器的第二端与其第五端连接；当对第二功率器件进行反向恢复时间测试时，控制第一双刀双置继电器的第一端与其第三端连接、第一双刀双置继电器的第二端与其第五端连接，控制所述第二双刀双置继电器的第一端与其第四端连接、第二双刀双置继电器的第二端与其第六端连接。4.根据权利要求1所述的功率器件的动态特性测试装置，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4所述的功率器件的动态特性测试装置，其特征在于，所述第一电阻阵列支路包括：第一二极管、多个第一电阻及多个第一可控开关，其中，每个第一电阻并联一个第一可控开关；全部的第一电阻串联连接后的第一端与所述第一二极管的阴极连接，全部的第一电阻串联连接后的第二端与所述可调栅极驱动电阻阵列的第二端连接；所述第一二极管的阳极通过所述运放电路接入驱动信号。6.根据权利要求4所述的功率器件的动态特性测试装置，其特征在于，所述第二电阻阵列支路包括：第二二极管、多个第二电阻及多个第二可控开关，其中，每个第二电阻并联一个第二可控开关；全部的第二电阻串联连接后的第一端与所述第二二极管的阴极连接，全部的第二电阻串联连接后的第二端与所述可调栅极驱动电阻阵列的第二端连接；所述第二二极管的阳极通过所述运放电路接入驱动信号。7.根据权利要求1所述的功率器件的动态特性测试装置，其特征在于，还包括：电源模块，其与所述第一开关电路并联连接，其用于提供测试电源。8.根据权利要求7所述的功率器件的动态特性测试装置，其特征在于，所述电源模块包括：第一电容、第二电容、可控开关及程控电源，其中，第一电容，其第一端与所述第一功率器件的第一端连接，其第二端与所述第二功率器件的第二端连接；第二电容，其第一端通过所述可控开关与所述第一电容的第一端连接，第二端与所述第二功率器件的第二端连接；程控电源，其与所述第二电容并联连接；当对第二功率器件进行开关时间测试、反向恢复时间时，控制所述可控开关闭合。9.一种功率器件的动态特性测试方法，其特征在于，包括：
当对第二功率器件进行开关时间测试时，通过控制第一开关电路的通断状态，使得第一功率器件的第二端通过功率电感与其第一端连接；通过控制第二开关电路的通断状态，使得第一功率器件的控制端与第一驱动电源连接、第一功率器件的第二端与第三接地端连接，以及使得第二功率器件的控制端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、第二功率器件的第二端与第二接地端连接；当对第二功率器件进行反向恢复时间测试时，通过控制第一开关电路的通断状态，使得第一功率器件的第二端通过功率电感与第一功率器件的第二端连接；通过控制第二开关电路的通断状态，使得第一功率器件的控制端与可调栅极驱动电阻阵列的第一端连接、第一功率器件的第二端与第二接地端连接，以及使得第二功率器件的控制端与第一驱动电源连接、第二功率器件的第二端与第三接地端连接。10.根据权利要求9所述的功率器件的动态特性测试方法，其特征在于，对第二功率器件进行开关时间测试过程，还包括：控制第一功率器件关断、第二功率器件导通；当功率电感的电流达到第一预设值时，控制第二功率器件关断；经过第一预设时间之后，控制第二功率器件导通。11.根据权利要求9所述的功率器件的动态特性测试方法，其特征在于，对第二功率器件进行反向恢复时间测试过程，还包括：控制第一功率器件关断、第二功率器件导通；经过第二预设时间之后，控制第一功率器件导通、第二功率器件关断；当功率电感的电流达到第二预设值时，控制第一功率器件关断；经过第三预设时间之后，控制第一功率器件导通。

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的动态特性测试装置及方法，将开关时间测试及反向恢复时间测试通过栅极驱动复用方式实现，从而实现减少设备成本、减少DUT测试初期的调试时间和减少整体测试时间，并且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。铺平道路。铺平道路。


技术研发人员：何嘉辉 黎志辉 陈希辰 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：2023.04.27
技术公布日：2023/8/24