一种测量功率开关管动态驱动电压的方法技术

本发明专利技术提供一种测量功率开关管动态驱动电压的方法，包括获得实测驱动电压、开关管栅极寄生电阻电压、测量点间封装寄生电感电压；将开关管栅极寄生电阻电压、测量点间封装寄生电感电压从实测驱动电压中减去，即获得所需的开关管芯片上实际的驱动电压；能够获得开关管芯片上实际的驱动电压，确保了测试结果的正确性，提高了测量精度，为器件的动态过程分析提供了正确的数据，该动态过程包含开关过程和串扰，对器件研发和电路应用起到指导作用。对器件研发和电路应用起到指导作用。对器件研发和电路应用起到指导作用。

【技术实现步骤摘要】
一种测量功率开关管动态驱动电压的方法


[0001]本专利技术涉及一种测量功率开关管动态驱动电压的方法。

技术介绍

[0002]Si MOSFET、SiC MOSFET、IGBT以及GaN HEMT，其主要的动态过程包括开关过程和串扰(crosstalk)，其动态过程中的动态驱动电压测量结果对器件研发和电路应用起到指导作用。
[0003]传统的半导体开关器件的非开尔文封装形式具有三个引脚，以MOSFET为例，有漏极(D)、源极(S)、栅极(G)三个引脚，其等效电路如图1所示。驱动电路是与G引脚和S引脚相连，功率回路与D引脚和S引脚相连。随着技术的发展，器件的开关速度越来越快，上述问题愈发严重。各厂商推出了开尔文封装形式。以MOSFET为例，有漏极(D)、源极(PS)、栅极(G)、开尔文源极(KS)四个引脚，其等效电路如图2所示。驱动电路是与G引脚和KS引脚相连，主回路与D引脚和PS引脚相连。这样避免了驱动回路和主功率换流回路拥有公用线路，实现了两个回路解耦。
[0004]现阶段进行功率半导体开关器件动态驱动电压测量时，采用的方法是直接将电压探头接在器件的引脚上进行测量，对于IGBT，则接栅极和发射极引脚；对于Si MOSFET、SiC MOSFET以及GaN HEMT，则接栅极和漏极引脚。
[0005]现有方法的缺点在于，电压探头只能接在器件的引脚上，无法直接接触开关管芯片，那么测试点之间就包含了器件封装的寄生参数和芯片的寄生参数。测量点间封装寄生电感包括封装引脚和框架的寄生电感、封装键合线的寄生电感；芯片的寄生参数为芯片的栅极寄生电阻。因此在进行动态驱动电压测试时，这些寄生参数上的压降也会被测量并被算进驱动电压中，这就使得测量结果为芯片上真实的驱动电压与电压探头测量点之间包含的寄生参数上电压之和，造成了测量结果与芯片上真实的驱动电压存在区别，大大影响了测量结果的正确性和准确度，从而对器件分析和应用电路设计造成负面影响。
[0006]现有的测试方法获得的驱动电压波形与芯片上真实的驱动电压具有明显差异，会导致开关过程分析时出现与理论分析矛盾的情况，同时还容易误导器件研发和电路应用，造成资源浪费和项目进度延期。并且，现有的测试方法会导致串扰驱动电压波形与芯片上串扰真实的驱动电压波形具有明显差异，会导致对串扰过程分析时出现与理论分析矛盾的情况，同时还容易误导器件研发和电路应用，造成资源浪费、项目进度延期或降低电路可靠性。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种测量功率开关管动态驱动电压的方法，能够获得开关管芯片上实际的驱动电压，确保了测试结果的正确性，提高了测量精度，为器件的动态过程(包含开关过程和串扰)分析提供了正确的数据，对器件研发和电路应用起到指导作用。
[0008]本专利技术是这样实现的：一种测量功率开关管动态驱动电压的方法，具体包括如下步骤：
[0009]步骤1、获得实测驱动电压、开关管栅极寄生电阻电压、测量点间封装寄生电感电压；
[0010]步骤2、将开关管栅极寄生电阻电压、测量点间封装寄生电感电压从实测驱动电压中减去，即获得所需的开关管芯片上实际的驱动电压。
[0011]进一步地，所述实测驱动电压通过示波器和电压探头进行测量获得，电压探头测量点在器件封装引脚上。
[0012]进一步地，所述开关管栅极寄生电阻电压为驱动电流I
G
和开关管栅极寄生电阻R
G(int)
相乘的乘积；其中I
G
使用电流探头、罗氏线圈、电流波形分析仪或采样电阻中的任一方式测量获得；R
G(int)
使用curve tracer或阻抗分析仪测量获得。
[0013]进一步地，
[0014]对于非开尔文封装器件，所述测量点间封装寄生电感电压为L
S(pkg
‑
M)
和dI
DS
/dt相乘的乘积与L
G(pkg
‑
M)
和dI
G
/dt相乘的乘积之和，其中dI
DS
/dt为I
DS
的时间变化率，dI
G
/dt为I
G
的时间变化率，其中I
G
和I
DS
使用电流探头、罗氏线圈、电流波形分析仪或采样电阻中的任一方式测量获得；L
S(pkg
‑
M)
为测量点间源极/发射极封装寄生电感，L
G(pkg
‑
M)
测量点间栅极封装寄生电感，L
S(pkg
‑
M)
和L
G(pkg
‑
M)
可使用阻抗分析仪测量或电磁仿真软件仿真获得；
[0015]对于开尔文封装器件，所述测量点间寄生电感电压为L
G(pkg
‑
M)
和dI
G
/dt相乘的乘积与L
KS(pkg
‑
M)
和dI
G
/dt相乘的乘积之和，其中dI
G
/dt为I
G
的时间变化率，其中I
G
使用电流探头、罗氏线圈、电流波形分析仪或采样电阻中的任一方式测量获得；L
G(pkg
‑
M)
为测量点间栅极封装寄生电感，L
KS(pkg
‑
M)
为测量点间驱动源极/发射极封装寄生电感，L
G(pkg
‑
M)
和L
KS(pkg
‑
M)
使用阻抗分析仪测量或电磁仿真软件仿真获得。
[0016]本专利技术具有如下优点：
[0017]本专利技术可以获得更加准确的器件开关过程驱动电压波形，能够为器件的开关过程分析提供正确的数据，从而得到正确的结论。在器件的研发和电路的应用提供有力的数据，不会导致器件的浪费，便于项目进度控制。
[0018]可以获得更加准确的器件串扰驱动电压波形，能够为器件的串扰特性分析、电路应用时对串扰进行抑制提供正确的数据，从而能够得到正确的结论。
附图说明
[0019]下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0020]图1是现有技术中非开尔文封装等效电路图。
[0021]图2是现有技术中开尔文封装等效电路图。
[0022]图3为本专利技术一种测量功率开关管动态驱动电压的方法流程图。
[0023]图4为本专利技术非开尔文封装栅极电压测量等效电路示意图。
[0024]图5为本专利技术开尔文封装栅极电压测量等效电路示意图。
具体实施方式
[0025]如图3所示，本专利技术一种测量功率开关管动态驱动电压的方法，具体包括如下步
骤：
[0026]步骤1、获得实测驱动电压、开关管栅极寄生电阻电压、测量点间封装寄生电感电压，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量功率开关管动态驱动电压的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1、获得实测驱动电压、开关管栅极寄生电阻电压、测量点间封装寄生电感电压；步骤2、将开关管栅极寄生电阻电压、测量点间封装寄生电感电压从实测驱动电压中减去，即获得所需的开关管芯片上实际的驱动电压。2.如权利要求1所述的一种测量功率开关管动态驱动电压的方法，其特征在于，所述实测驱动电压通过示波器和电压探头进行测量获得，电压探头测量点在器件封装引脚上。3.如权利要求1所述的一种测量功率开关管动态驱动电压的方法，其特征在于，所述开关管栅极寄生电阻电压V
RG(int)
为驱动电流I
G
和开关管栅极寄生电阻R
G(int)
相乘的乘积；其中I
G
使用电流探头、罗氏线圈、电流波形分析仪或采样电阻中的任一方式测量获得；R
G(int)
使用curvetracer或阻抗分析仪测量获得。4.如权利要求1所述的一种测量功率开关管动态驱动电压的方法，其特征在于，对于非开尔文封装器件，所述测量点间封装寄生电感电压为L
S(pkg
‑
M)
和dI
DS
/dt相乘的乘积与L
G(pkg
‑
M)
和dI
G
/dt相乘的乘积之和，其中dI
DS
/dt为I
DS
的时间变化率，dI
G
/dt为I
G
的时间变化率，其中I
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高远，陈彤，
申请(专利权)人：泰科天润半导体科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：