一种功率开关器件栅极电荷的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种功率开关器件栅极电荷的测量系统及方法。所述系统包括双脉冲测试平台，双脉冲测试平台包括：栅极驱动电路接被测器件的栅极，其包括双脉冲发生器、驱动电路和电阻负载，双脉冲发生器与驱动电路相连，电阻负载串联于驱动电路和被测器件的栅极之间；漏极电源接被测器件的漏极，漏极电源为电压源和负载的组合，其用于使被测器件达到所要求的测量条件。本发明专利技术在维持较高测量准确度的情况下，提供了一种更简易、便捷及低成本的功率开关器件栅极电荷的测量方案。关器件栅极电荷的测量方案。关器件栅极电荷的测量方案。

【技术实现步骤摘要】
一种功率开关器件栅极电荷的测量系统及方法


[0001]本专利技术属于功率开关器件栅极电荷的测量
，具体涉及一种功率开关器件栅极电荷的测量系统及方法。

技术介绍

[0002]直流输电技术的进步和电力电子技术的发展，使得对电力电子器件的特性研究越来越重要。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的特性研究包括静态特性研究和动态特性研究，静态特性往往由datasheet(数据表)可得出，而动态特性需人为测量得到。在目前国标及IEC(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)标准中，动态特性的测量均基于双脉冲测量。通过测量动态过程中的电压Vce、电流Ie波形来反映其动态特性，因此测量回路的设计和波形的精准化测量直接决定了所得动态过程的正确性。
[0003]栅极电荷是IGBT动态测量的重要参数之一，栅极电荷测量时，要求栅极电流为恒流。如图1所示，为现有简化的栅极电荷测量的电路，图1中，栅极G和漏极D分别接入恒流源，栅极G的恒流源为便于通过电流与时间的乘积计算得到栅极电荷，假设电流为i，则此电流固定不变，则只需知道充电时间t，即可算出栅极电荷Qg＝i*t。漏极D的浮动恒流源则是确保被测器件能处于所要求的被测条件Id之下。但是该方案主要存在以下两个问题：1、因恒定的电流源价格比较昂贵，需要使用昂贵的专业设备进行测量，花费较大；2、自搭电路需采用浮动恒流源的方案，比较难实现。
[0004]如何提供一种在维持较高测量准确度的情况下，更简易、便捷及低成本的功率开关器件栅极电荷的测量方案，是一个急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种功率开关器件栅极电荷的测量系统及方法，从而克服现有技术的不足。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：一种功率开关器件栅极电荷的测量系统，包括：双脉冲测试平台，所述双脉冲测试平台包括：
[0007]栅极驱动电路，接被测器件的栅极，其包括双脉冲发生器、驱动电路和电阻负载，所述双脉冲发生器与驱动电路相连，所述电阻负载串联于所述驱动电路和所述被测器件的栅极之间；
[0008]漏极电源，接被测器件的漏极，所述漏极电源为感性负载或阻性负载，其用于使被测器件达到所要求的测量条件，所述测量条件包括流过被测器件的电流及被测器件两端的电压。
[0009]在一优选实施例中，所述电阻负载的电阻为0.5KΩ～1kΩ。
[0010]在一优选实施例中，所述感性负载包括相并联的电感和二极管。
[0011]在一优选实施例中，所述阻性负载包括电阻。
[0012]在一优选实施例中，所述系统还包括给整个系统供电的直流电源，所述直流电压在0V～2000V之间可调。
[0013]在一优选实施例中，所述系统还包括第一辅助电源和第二辅助电源，所述第一辅助电源接所述双脉冲测试平台，所述第二辅助电源接所述双脉冲发生器。
[0014]本专利技术实施例还提供了另外一种技术方案：一种功率开关器件栅极电荷的测量方法，所述方法包括：
[0015]S100，驱动电路在双脉冲发生器的激发下给所述被测器件的栅极充电，通过与被测器件相连的示波器得到被测器件的栅极电荷波形，进而计算出栅极电荷；
[0016]S200，采用感性负载和阻性负载相结合的测量方式，再通过校准计算得出所述测量条件下的栅极电荷。
[0017]在一优选实施例中，所述S100中，通过积分流过所述电阻负载的电流来计算得到被测器件的栅极电荷，并由所述示波器示出。
[0018]在一优选实施例中，所述S200包括：
[0019]S201，使用感性负载测量在第一电压和第一电流下的第一栅极电荷；
[0020]S202，使用阻性负载测量在第一电压和第二电流下的第二栅极电荷，以及用阻性负载测量在第二电压和第二电流下的第三栅极电荷；
[0021]S203，根据校准原理，得到被测器件在测量条件下的栅极电荷，所述测量条件为被测器件在第二电压和第一电流下。
[0022]在一优选实施例中，所述栅极电荷＝第一栅极电荷+(第三栅极电荷
‑
第二栅极电荷)。
[0023]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果至少在于：
[0024]1、相较于现有的专业设备测量栅极电荷的方案，本专利技术采用双脉冲测试平台，在维持较高测量准确度的情况下，更简易、便捷的实现功率开关器件的栅极电荷测量。
[0025]2、使用电压源和较大的栅阻来代替栅极驱动电路；使用感性负载测试与阻性负载测试相结合的方法替代漏极的恒流源，从而可以代替现有昂贵的专业设备，从而降低整个测量方案的实现成本。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，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。
[0027]图1是现有简化的栅极电荷测量的电路示意图；
[0028]图2是本专利技术测量系统的电路示意图；
[0029]图3是本专利技术测量方法的流程示意图；
[0030]图4是本专利技术漏极电源标准的原理示意图。
[0031]附图标记：1、直流电源，2、双脉冲测试平台，21、双脉冲发生器，22、驱动电路，3、第一辅助电源，4、第二辅助电源，5、示波器。
具体实施方式
[0032]通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本专利技术。本文中揭示本专利技术的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本专利技术的示范性，本专利技术可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本专利技术的代表性基础。
[0033]如图2所示，本专利技术实施例所揭示的一种功率开关器件栅极电荷的测量系统，主要利用双脉冲测试平台代替现有昂贵的专业设备来更简单、准确的测试功率开关器件的栅极电荷。这里的栅极电荷是指某段时间内，流过功率开关器件栅极的所有电流之和。
[0034]本实施例中，测量系统具体包括直流电源1、双脉冲测试平台2、第一辅助电源3、第二辅助电源4和示波器5，其中，直流电源1与双脉冲测试平台2相连，用于给整个双脉冲测试平台2提供高压直流电，本实施例中，直流电源1为可调直流电源，其直流电压在0V～2000V之间可调。
[0035]双脉冲测试平台2用于测量被测器件DUT的栅极电荷。本实施例中，双脉冲测试平台2具体包括栅极驱动电路和漏极电源，其中，栅极驱动电路接被测器件的栅极G，用于给被测器件的栅极G提供测量所需的恒流源。本实施例中，栅极驱动电路具体包括双脉冲发生器21、驱动电路22和电阻负载(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率开关器件栅极电荷的测量系统，其特征在于，所述系统包括：双脉冲测试平台，所述双脉冲测试平台包括：栅极驱动电路，接被测器件的栅极，其包括双脉冲发生器、驱动电路和电阻负载，所述双脉冲发生器与驱动电路相连，所述电阻负载串联于所述驱动电路和所述被测器件的栅极之间；漏极电源，接被测器件的漏极，所述漏极电源为感性负载或阻性负载，其用于使被测器件达到所要求的测量条件，所述测量条件包括流过被测器件的电流及被测器件两端的电压。2.根据权利要求1所述的一种功率开关器件栅极电荷的测量系统，其特征在于：所述电阻负载的电阻为0.5KΩ～1kΩ。3.根据权利要求1所述的一种功率开关器件栅极电荷的测量系统，其特征在于：所述感性负载包括相并联的电感和二极管。4.根据权利要求1所述的一种功率开关器件栅极电荷的测量系统，其特征在于：所述阻性负载包括电阻。5.根据权利要求1所述的一种功率开关器件栅极电荷的测量系统，其特征在于：所述系统还包括给整个系统供电的直流电源，所述直流电压在0V～2000V之间可调。6.根据权利要求5所述的一种功率开关器件栅极电荷的测量系统，其特征在于：所述系统还包括第一辅助电源和第二辅助电源，所述第一辅助电源接所述双脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大勇，杜睿，
申请(专利权)人：苏州华太电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：