一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路及测试方法技术

本发明专利技术公开了一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路及测试方法，可以实现准确的测量功率器件的共源电感，同时可以低成本的搭建测试电路，针对不同的封装形式和大小测量器件的共源电感。相比于以前的测量方式，本发明专利技术的测量方法不仅能够实现对确定布局后的功率器件的共源电感准确测量，同时可以将功率回路和驱动回路之间的耦合效应考虑在内，对功率器件的共源电感进行测量。件的共源电感进行测量。件的共源电感进行测量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路及测试方法


[0001]本专利技术电力电子
，尤其涉及一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路及测试方法。

技术介绍

[0002]宽禁带半导体器件，如SiC
‑
MOSFET和GaN
‑
HEMT，与传统Si
‑
MOSFET相比，由于其优异的开关特性和更低的导通电阻，正在迅速发展，被认为是最有前景的功率器件，可以用于提高功率转换器的效率和功率密度。然而，随着开关频率的增加，一些由于寄生参数导致的问题而变得更加严重，例如误触发、增加的开关损耗和电压过冲等。而共源电感作为功率回路与驱动回路耦合的部分，被认为是增加开关损耗、破坏功率器件开关特性和导致误触发的主要原因。
[0003]为了进一步提高电源转换器的开关速度，选择具有较小共源电感的功率器件具有重要的工程意义。但是，制造商通常不会提供功率器件的共源电感参数。这主要有两个原因：一方面，共源电感的大小与布局有关，另一方面，使用网络分析仪和阻抗分析仪等常规测试方法测试共源电感将非常困难，因为共源电感通常非常小。当然，许多使用有限元分析(FEA)来提取共源电感的方法。但是，FEA提取需要半导体封装的准确内部结构，否则提取的CSI会与实际值有一定的偏差。一方面，制造商并未提供设备的内部结构，这使得FEA方法的使用变得困难；另一方面，共源电感作为耦合部分存在，对于功率回路和驱动回路之间的解耦提取寄生电感要求较高，因此仿真提取得不到共源电感的准确值。

技术实现思路

>[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路及测试方法，能够准确的提取功率器件的共源电感值。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路，包括功率MOSFET Q1、功率MOSFET Q2、电感L、输入电容Cin、脉冲信号发生器Vg1、驱动电压源Vg2、驱动输入电容C1、测试电阻R1、同轴电阻R2和输入电压源Vin，所述功率MOSFET Q1的漏极分别与所述电感L的一端、所述输入电容Cin的正极和所述输入电压源Vin的正极连接，所述功率MOSFET Q1的源极分别与所述功率MOSFET Q1的栅极、所述电感L的另一端和所述功率MOSFET Q2的漏极连接，所述功率MOSFET Q2的栅极与所述脉冲信号发生器Vg1的正极连接，所述脉冲信号发生器Vg1的负极与所述功率MOSFET Q2的源极连接，所述驱动电压源Vg2的正极与所述驱动输入电容C1的一端连接，所述驱动电压源Vg2的负极分别与所述驱动输入电容C1的另一端和所述测试电阻R1的一端连接，所述测试电阻R1的另一端与所述同轴电阻R2的一端连接，所述同轴电阻R2的另一端分别与所述输入电容Cin的负极和所述输入电压源Vin的负极连接；所述脉冲信号发生器Vg1的负极和所述功率MOSFET Q2的源极用于连接待测功率器件Q3的漏极，所述驱动电压源Vg2的正极和所述驱动输入电容C1的一端用于连接待测功率器件Q3的栅极，所
述测试电阻R1的另一端和所述同轴电阻R2的一端用于连接待测功率器件Q3的源极。
[0007]进一步地，所述功率MOSFET Q1和所述功率MOSFET Q2的耐流值和耐压值均不小于所述待测功率器件Q3的耐流值和耐压值。
[0008]进一步地，所述测试电阻R1的阻值远大于所述待测功率器件Q3的栅源阻抗值Z
gs
，且远小于用于测试所述测试电阻R1电压的示波器探头的输入阻抗值Z
in
。
[0009]进一步地，所述待测功率器件Q3的栅源阻抗值Z
gs
和所述示波器探头的输入阻抗值Z
in
的计算公式为：
[0010][0011][0012]其中，
[0013][0014]C
ds
＝C
oss
‑
C
gd
[0015]C
gs
＝C
iss
‑
C
gd
[0016]式中，R
s3
为待测功率器件Q3源极寄生电阻仿真提取结果；R
on
为待测功率器件Q3的导通电阻；ω为电流振荡角频率；C
gd
为米勒电容；C
gs
为待测功率器件Q3在0V条件下的栅源寄生电容值；C
ds
为待测功率器件Q3在0V条件下的漏源寄生电容值；L
s3
为待测功率器件Q3源极寄生电感仿真提取结果；R
p
为示波器探头等效输入电阻；C
p
为示波器探头等效输入电容；L
p
为示波器探头等效输入电感。
[0017]一种功率器件的共源电感的测试方法，应用所述的测试电路，将待测功率器件Q3的漏极分别与所述脉冲信号发生器Vg1的负极和所述功率MOSFET Q2的源极连接，将待测功率器件Q3的栅极分别与所述驱动电压源Vg2的正极和所述驱动输入电容C1的一端连接，待测功率器件Q3的源极分别与所述测试电阻R1的另一端和所述同轴电阻R2的一端连接，具体包括以下步骤：
[0018]步骤1、将所述驱动电压源Vg2的电压调节为待测功率器件Q3的开通电压，使得待测功率器件Q3持续导通；
[0019]步骤2、调节所述脉冲信号发生器Vg1发出第一脉冲信号和第二脉冲信号，且第一脉冲信号的导通时间大于第二脉冲信号的导通时间；
[0020]步骤3、当所述第二脉冲信号的上升沿到来时，测量待测功率器件Q3的漏极电流信号I
d3
，并读取电流信号I
d3
的振荡频率f1，判断所述振荡频率f1与所需测量频率f的大小是否相同，如果相同，则执行步骤4；如果不相同，则调节所述输入电压源Vin的电压值，并返回步骤2，直至所述振荡频率f1与所述所需测量频率f相同；
[0021]步骤4、当所述第二脉冲信号的上升沿到来时，测量所述测试电阻R1的电压信号V
R1
和待测功率器件Q3的漏极电流信号I
d3
；
[0022]步骤5、读取所述测试电阻R1的电压信号V
R1
在某一振荡周期下的峰峰值ΔV
R1
、所述待测功率器件Q3的电流信号I
d3
在同一振荡周期下的峰峰值ΔI
d3
以及所述所需测量频率
f，根据所述峰峰值ΔV
R1
、所述峰峰值ΔI
d3
以及所述所需测量频率f计算得到待测功率器件Q3的共源电感L
s
。
[0023]进一步地，步骤5中，所述根据所述峰峰值ΔV
R1
、峰峰值ΔI
d3
以及所需测量频率f计算得到待测功率器件Q3的共源电感L
s
，具体为：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路，其特征在于，包括功率MOSFET Q1、功率MOSFET Q2、电感L、输入电容Cin、脉冲信号发生器Vg1、驱动电压源Vg2、驱动输入电容C1、测试电阻R1、同轴电阻R2和输入电压源Vin，所述功率MOSFET Q1的漏极分别与所述电感L的一端、所述输入电容Cin的正极和所述输入电压源Vin的正极连接，所述功率MOSFET Q1的源极分别与所述功率MOSFET Q1的栅极、所述电感L的另一端和所述功率MOSFET Q2的漏极连接，所述功率MOSFET Q2的栅极与所述脉冲信号发生器Vg1的正极连接，所述脉冲信号发生器Vg1的负极与所述功率MOSFET Q2的源极连接，所述驱动电压源Vg2的正极与所述驱动输入电容C1的一端连接，所述驱动电压源Vg2的负极分别与所述驱动输入电容C1的另一端和所述测试电阻R1的一端连接，所述测试电阻R1的另一端与所述同轴电阻R2的一端连接，所述同轴电阻R2的另一端分别与所述输入电容Cin的负极和所述输入电压源Vin的负极连接；所述脉冲信号发生器Vg1的负极和所述功率MOSFET Q2的源极用于连接待测功率器件Q3的漏极，所述驱动电压源Vg2的正极和所述驱动输入电容C1的一端用于连接待测功率器件Q3的栅极，所述测试电阻R1的另一端和所述同轴电阻R2的一端用于连接待测功率器件Q3的源极。2.根据权利要求1所述的一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路，其特征在于，所述功率MOSFET Q1和所述功率MOSFET Q2的耐流值和耐压值均不小于所述待测功率器件Q3的耐流值和耐压值。3.根据权利要求1所述的一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路，其特征在于，所述测试电阻R1的阻值远大于所述待测功率器件Q3的栅源阻抗值Z
gs
，且远小于用于测试所述测试电阻R1电压的示波器探头的输入阻抗值Z
in
。4.根据权利要求3所述的一种用于测试功率器件的共源电感的测试电路，其特征在于，所述待测功率器件Q3的栅源阻抗值Z
gs
和所述示波器探头的输入阻抗值Z
in
的计算公式为：的计算公式为：其中，C
ds
＝C
oss
‑
C
gd
C
gs
＝C
iss
‑
C
gd
式中，R
s3
为待测功率器件Q3源极寄生电阻仿真提取结果；R
on
为待测功率器件Q3的导通电阻；ω为电流振荡角频率；C
gd
为米勒电容；C
gs
为待测功率器件Q3在0V条件下的栅源寄生电容值...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳芮，杨旭，王康平，陈文洁，魏吉文，魏高昊，陈桥梁，
申请(专利权)人：龙腾半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：