更新时间:2020-10-27
一、大功率IGBT动态参数测试系统主要功能介绍:1.节省人员:由2人检测改为1人检测。2.提高效率:*检测提速2倍以上,测试过程无需切换量程,无需人工对比测量值。 3.可靠性:华科智源科技SMT*检测仪将BOM,坐标及图纸进行完美核对,实时显示检测情况,避免漏检,可方便根据误差范围 对元件值合格值自动判定,对多贴,错料,极性和封装进行方便检查;传统方式*依靠人员把关,容 易出错。
华科智源大功率IGBT测试系统,可测试IGBT模块,压接式IGBT,动态特性,开关特性,栅电荷,反向恢复特性等,华科智源大功率IGBT测试系统。
华科智源大功率IGBT测试系统,IGBT动态参数测试仪,该功率半导体模块测试系统的设计、制造、检查、试验等遵循如下国内标准,但不限于以下标准。
GB 13869-2008 用电安全导则
GB19517-2004 国家电器设备安全技术规范
GB/T 15153.1-1998 运动设备及系统
GB 4208-2008 外壳防护等级(IP代码)(IEC 60529:2001,IDT)
GB/T 191-2008 包装储运图示标志
GB/T 15139-1994 电工设备结构总技术条件
GB/T 2423 电工电子产品环境试验
GB/T 3797-2005 电气控制设备
GB/T 4588.3-2002 印制板的设计和使用
GB/T 9969-2008 工业产品使用说明书总则
GB/T 6988-2008 电气技术用文件的编制
GB/T 3859.3 半导体变流器变压器和电抗器
GB/T 311.1 绝缘配合第1部分:定义、原则和规则
IEC 60747-2/GB/T 4023-1997 半导体器件分立器件和集成电路第2部分:整流二极管
IEC 60747-9:2007/GB/T 29332-2012 半导体器件分立器件第9部分:绝缘栅双极晶体管(IGBTs)
3.1.1 华科智源大功率IGBT测试系统功能与测试对象
*1)功能
测试单元具备测试IGBT模块动态参数测试。具体测试参数及指标详见表格。
*2)测试对象
被测器件主要IGBT模块。
3.1.2 IGBT模块动态测试参数及指标
华科智源大功率IGBT测试系统测试单元对IGBT模块和FRD的动态参数及其他参数的定义满足标准IEC60747-9以及IEC60747-2。如有其他需求,可自行定义。
以下参数的测试可以在不同的电压等级、电流等级、温度、机械压力、回路寄生电感以及不同的驱动回路参数下进行。
1)华科智源大功率IGBT测试系统动态测试参数
IGBT的开通和关断波形及其相关参数的定义如图2、图3所示。
图2 IGBT开通过程及其参数定义
图3 IGBT关断过程及其参数定义
表格2 华科智源大功率IGBT测试系统可测量的IGBT动态参数
参数名称 | 符号 | 参数名称 | 符号 |
开通延迟时间 | td(on) | 关断延迟时间 | td(off) |
上升时间 | tr | 下降时间 | tf |
开通时间 | ton | 关断时间 | toff |
开通损耗 | Eon | 关断损耗 | Eoff |
栅极电荷 | Qg | 拖尾时间 | tz |
短路电流 | ISC | / | / |
可测量的FRD动态参数
参数名称 | 符号 | 参数名称 | 符号 |
反向恢复电流 | IRM | 反向恢复电荷 | Qrr |
反向恢复时间 | trr | 反向恢复损耗 | Erec |
*2)动态测试参数指标
表格4华科智源大功率IGBT测试系统 IGBT动态测试参数指标
主要参数 | 测试范围 | 精度要求 | 测试条件 |
Vce 集射极电压 | 50~1500V | 200~500V±3%±1V; 500~1000V±2%±2V; 2000~1500V±1%±5V; | 200~1500V |
Ic 集射极电流 | 50~1000A | 200~500A±3%±1A; 500~1000A±3%±2A; 1000A~4000A±2%±5A; | 200~1000A |
Vge 栅极电压 | -30V~30V | -30~0V±1%±0.1V; 0~+30V±1%±0.1V | -30V~30V |
Qg 栅极电荷 | 400~20000nC | Ig: 0~50A±3%±0.1mA; | 400~20000nC |
tp 脉冲宽度 | 10μs~200μs | 10μs~200μs; 动态测试时需满足在脉宽条件下可得到稳定可测的波形 | 10μs~200μs 可设定 |
Rg 栅极电阻 | 2,3.3,4.7,6.8,10,15,20, 33,47,68 | 10个阻值,阻值可任意排列组合(便于更换) | 0~30Ω |
L 负载电感值 | 20μH~2000μH(七档) | 20μH、50μH、100μH、200μH、500μH、1000μH、2000μH可自动切换; 感值±5%±5uH; 相应感值档需满足对应测试电流能力 | 20μH~2000μH(七档) |
测试回路杂散电感 | 小于150nH | 小于150nH | 小于150nH |
td(on)、td(off) 开通/关断延迟 | 10~1000ns | 10~200±2%±2ns;200~1000±2%±5ns | |
tr、tf 上升/下降时间 | 10~1000ns | 10~200±2%±2ns;200~1000±2%±5ns; | |
Eon、Eoff 开通/关断能量 | 1~5000mJ | 1~50mJ±2%±0.1mJ; 50~200mJ±2%±1mJ; 200~1000mJ±2%±2mJ; 1000~5000mJ±1%±5mJ; | |
表格5 二极管反向恢复测试
主要参数 | 测试范围 | 精度要求 | 测试条件 |
IFM 正向电流 | 50~1000A | 50~200A±3%±1A; 200~1000A±3%±2A; | 50~1000A |
Vcc 二极管电压 | 50~1500V | 200~500V±3%±1V; 500~1500V±2%±2V; | 200~1500V |
IRM 反向恢复电流 | 50~1000A | 50~200A±3%±1A; 200~1000A±2%±2A; | 50~1000A |
Qrr 反向关断电荷 | 1~20000μC | 1~50μC±3%±0.1 μC; 50~200μC±3%±1 μC; 200~1000μC±3%±2 μC; 1000~5000μC±2%±5 μC; 5000~20000μC±2%±10μC; | 1~20000μC |
trr 反向恢复时间 | 20~2000ns | 20~100±3%±1ns;100~500±3%±2ns; 500~2000±2%±5ns; | 20~2000ns |
Erec 反向关断能量损失 | 1~5000mJ | 1~50mJ±3%±0.1mJ;50~200mJ±3%±1mJ; 200~1000mJ±2%±2mJ; 1000~5000mJ±1%±5mJ | 1~5000mJ |
-di/dt 电流变化率 | 100~2000A/μs | 100~2000A/μs | 100~2000A/μs |
表格6 IGBT短路测试
主要参数 | 测试范围 | 精度要求 | 测试条件 |
Vce 集射极电压 | 200~1500V | 200~1000V±2%±2V; 1000~1500V±1%±5V; | 200~1500V |
一次短路电流 | 200~1000A | 200~500A±3%±1A; 500~1000A±2%±2A; | 200~1000A |
tp 脉冲宽度 | 5~50μs | 5~50μs 典型值10us | 5~50μs |
Vge 栅极电压 | 10~30V | 10~+30V±1%±0.1V | 10~25V |
3.1.3反偏安全工作区参数及指标
表格7 IGBT安全工作区测试
单脉冲安全工作区测试 | 集电极电压VCE 50V-1500V | 50~100V±3%±1V;100~500V±3%±2V; 500~1500V±2%±5V; |
集电极电流Ic 20A-2000A | 20~100A±3%±1A;100~500A±3%±2A; 500A~2000A±2%±5A; | |
负载电感(Lload) | 1mH、10mH、50mH、100mH自动切换 | |
双脉冲安全工作区测试 | 集电极电压VCE 50V-1500V | 50~100V±3%±1V;100~500V±3%±2V; 500~1500V±2%±5V; |
集电极电流Ic 20A-2000A | 20~100A±3%±1A;100~500A±3%±2A; 500A~2000A±2%±5A; | |
负载电感(Lload) | 1mH、10mH、50mH、100mH自动切换 |
3.1.4保护安全功能
本测试单元应具备完善的保护功能,除可有效保护操作人员不受事故伤害外,还在发生故障时不会造成设备自身的较大损坏,通过采取更换小型部件的方式即可修复。保护功能包括但不限于如下功能:
本测试单元包括动态参数测试部分,主要组成材料及其要求如下所示。
3.2.1 动态参数测试部分主要材料清单
表格12动态参数测试部分组成
序号 | 组成部分 | 单位 | 数量 |
1 | 可调充电电源 | 套 | 1 |
2 | 直流电容器 | 个 | 8 |
3 | 动态测试负载电感 | 套 | 1 |
4 | 安全工作区测试负载电感 | 套 | 1 |
5 | 补充充电回路限流电感L | 个 | 1 |
6 | 短路保护放电回路 | 套 | 1 |
7 | 正常放电回路 | 套 | 1 |
8 | 高压大功率开关 | 个 | 5 |
9 | 尖峰抑制电容 | 个 | 1 |
10 | 主回路正向导通晶闸管 | 个 | 2 |
11 | 动态测试续流二极管 | 个 | 2 |
12 | 安全工作区测试续流二极管 | 个 | 3 |
13 | 被测器件旁路开关 | 个 | 1 |
14 | 工控机及操作系统 | 套 | 1 |
15 | 数据采集与处理单元 | 套 | 1 |
16 | 机柜及其面板 | 套 | 1 |
17 | 压接夹具及其配套系统 | 套 | 1 |
18 | 加热装置 | 套 | 1 |
19 | 其他辅件 | 套 | 1 |
3.3.1 动态参数测试单元技术要求
3.3.1.1 环境条件
3.3.1.2动态参数测试部分主要材料技术要求
1)可调充电电压源
用来给电容器充电,实现连续可调的直流母线电压,满足动态测试、短路电流的测试需求。
2)直流电容器
分为支撑电容、储能电容,分别用于补偿充电和实验时的大电流放电,满足动态测试、短路电流、反偏安全工作区的测试需求。至少包含8mF的容量。
3)动态测试负载电感
4)安全工作区测试负载电感
5)大功率IGBT动态参数测试系统补充充电回路限流电感
限制充电回路中的di/dt。
6)大功率IGBT动态参数测试系统短路保护放电回路
紧急情况下快速放电,保证紧急情况时快速使设备处于安全电位。
7)大功率IGBT动态参数测试系统正常放电回路
用于设备正常关机时放电,使设备处于安全电位。
8)大功率IGBT动态参数测试系统高压大功率开关
9)大功率IGBT动态参数测试系统尖峰抑制电容
用于防止关断瞬态过程中的IGBT器件电压过冲。
11)大功率IGBT动态参数测试系统动态测试续流二极管
用于防止测试过程中的过电压。
12)大功率IGBT动态参数测试系统安全工作区测试续流二极管
13)大功率IGBT动态参数测试系统被测器件旁路开关
被测安全接地开关,设备不运行时,被测接地。
14)大功率IGBT动态参数测试系统工控机及操作系统
用于控制及数据处理,采用定制化系统,主要技术参数要求如下:
15)大功率IGBT动态参数测试系统数据采集与处理单元
用于数据采集及数据处理,主要技术参数要求如下:
16)大功率IGBT动态参数测试系统机柜及其面板
用于安装固定试验回路及单元;主要技术参数要求如下;
17)大功率IGBT动态参数测试系统压接夹具及其配套系统
18)其他辅件
除上述主要部件以外,动态测试部分还包括:高压开关及其放电回路、电压反馈电路、电容接地限流电阻、限制电流变化率电感、功率回路限流电阻、主回路保护电流取样电流互感器、Qg测试电路等。
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