一种高频高压功率二极管的开关功耗测量方法技术

本发明专利技术涉及一种高频高压功率二极管的开关功耗测量方法，设计一种测量系统，避开复杂波形的不准确的估算，通过在线模拟高频整流电路中得出电流电压数据，计算正向功耗PF和反向功耗PR，并得出高频高压功率二极管热平衡后，总功耗P相对应的热平衡稳定温度Ta；再重新通过给高频高压功率二极管一个正向直流恒流电源，使高频高压功率二极管温度达到Ta,得出此时直流恒流电源输出功率，该输出功率与总功耗相同，逆向得出总功耗P。优点是设计巧妙，使用合理，本测量方法与现有技术比较，测得的数据准确，可操作性强且更方便，可以为高频高压功率二极管的设计和应用研究提供准确并有实际意义的数据。意义的数据。意义的数据。

【技术实现步骤摘要】
一种高频高压功率二极管的开关功耗测量方法


[0001]本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种高频高压功率二极管的开关功耗测量方法。

技术介绍

[0002]高频高压功率二极管的开关功耗（含开启和关断两个过程），目前的资料是采用电流电压波形进行理论估算，未见实测方法的相关研究资料。由于高频高压功率二极管开启过程和关断过程电流电压时间参数三者关系复杂，虽然可以通过示波器进行观察，但由于不同生产厂家芯片工艺的差别，上述两个过程的电流电压波形均不能用确定的函数关系来表达，因此目前现有的通过理论估算的方法得到的数据不准确，对高频高压功率二极管研发及整机应用设计有一定的局限性。
[0003]高频高压功率二极管的总功耗P=PF（正向功耗）+PR（反向功耗）+PT（开关功耗）；PT含反向截止转正向导通过程的开启效应、正向导通转反向截止过程的关断效应两个过程，由于关断效应过程中VR较大trr较长于开启效应，因此PT主要取决于后者。关断过程由两部分组成：正向导通期贮存电荷的泄放过程和vr对PN结电容再充电过程，对应的时间分别用ts、tf表示，合计总称为反向恢复时间trr（trr=ts+tf）。PT≈∫
0trr
vr*irpdt/trr,trr是当前工作条件下芯片温度对应的反向恢复时间，与常温下检测的数值不同，芯片温度越高则trr越长，但两者不是线性关系。由于vr、irp波形复杂，并不能用一个确定的函数来表达。
[0004]因此，目前用理论估算的方法得到的数据不准确。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种高频高压功率二极管的开关功耗测量方法，方法巧妙，合理，避开复杂波形的测量和不准确的估算，通过找出一种可行的测量方法，测得PT。
[0006]本专利技术的技术方案：一种高频高压功率二极管的开关功耗测量方法，设计一种测量系统，避开复杂波形的不准确的估算，通过在线模拟高频整流电路中得出电流电压数据，计算正向功耗PF和反向功耗PR，并得出高频高压功率二极管热平衡后，总功耗P相对应的热平衡稳定温度Ta；再重新通过给高频高压功率二极管一个可调正向直流恒流电源，使高频高压功率二极管温度也达到热平衡稳定温度Ta,得出此时直流恒流电源输出功率，该输出功率与总功耗相同，逆向得出总功耗P，最后运算得出开关功耗PT=高频高压功率二极管的总功耗P
‑
正向功耗PF
‑
反向功耗PR。
[0007]所述的通过在线模拟高频整流电路中得出电流电压数据，计算正向功耗PF和反向功耗PR；测量PF、PT：PF=VF*IF*t1/t,即高频高压功率二极管正向压降*正向导通电流*正程占空比；PR=VR*IR*t2/t,即高频高压功率二极管上面施加的反向电压*反向漏电流*逆程
占空比；对高频整流电路中的高频高压功率二极管正反向工作参数VF、IF、VR、IR、t1、t2、t进行取样和测量；通过模拟高频整流电源对待试高频高压功率二极管做功，得出正向检测电路中的电压VF、电流IF，反向检测电路中的电压VR、电流IR，待试高频高压功率二极管表面正常工作时的恒温Ta，脉冲检测电路或示波器得出的一个脉冲周期t、高频高压功率二极管正向导通时间t1、高频高压功率二极管反向截止时间t2。
[0008]所述的高频高压功率二极管热平衡后，总功耗P和热平衡稳定温度Ta有对应确定性关系，通过该方式得出总功耗P；1）在待试高频高压功率二极管的管体中部表面固定紧贴温度传感器可以测量出待试高频高压功率二极管热平衡即温度稳定不变时的热平衡稳定温度Ta；2）通过给待试高频高压功率二极管施加可调正向直流恒流电源的方式，让待试高频高压功率二极管产生功耗，由待试高频高压功率二极管的管体中部表面热平衡稳定温度Ta
→
P逆向得到P的数据；具体方法如下：通过控制开关，断开电路高频整流输入信号源，在待试高频高压功率二极管两端线路板上焊接点接入可调正向直流恒流电源，通过调整直流恒流源电压U、电流IFx,使高频高压功率二极管进入正向直流导通状态，此时待试高频高压功率二极管的管体中部的测温热电偶测得温升为Tx，继续调节恒流源的电流,直到使高频高压功率二极管热平衡后的温升等同热平衡稳定温度Ta,记录此时直流恒流源电压U、电流Ifa，则此时直流恒流电源的输出功率=U*Ifa，即可等效为高频工作状态下高频高压功率二极管的总功耗P=U*Ifa。
[0009]经以上测量，将已检测得出了具体数据：t、t1、t2、VF、IF、VR、IR、Ta、U、IFa送入PLC控制显示器，自动计算得到开关功耗PT，PT=P
‑
PF
‑
PR=U*Ifa
‑
VF*IF*t1/t
‑
VR*IR*t2。
[0010]所述的一种测量系统包括高频整流电源、直流恒流电源、开关、待试高频高压功率二极管、电压表、正向电流表、反向电流表、温升检测部、脉冲检测部、滤波电容和负载电阻，待试高频高压功率二极管的正极一侧连接开关的一端，开关的另一端可选择控制连接高频整流电源或者直流恒流电源的正极端部，待试高频高压功率二极管的负极一侧通过第一线路连接高频整流电源或直流恒流电源的负极端部且该第一线路上面还串联有正向电流表，正向电流表外侧还并联有一反向电流表，待试高频高压功率二极管的两极端部连接安装有电压表，温升检测部固定在待试高频高压功率二极管表面；待试高频高压功率二极管的正极一侧还通过信号线连接有脉冲检测部；直流恒流电源上面还设计有电压/电流显示模块；滤波电容的两端与负载电阻并联连接，且滤波电容和负载电阻两端同时串联在所述的第一线路上面，滤波电容和负载电阻的一端连接正向电流表的负极一端，滤波电容和负载电阻的另一端连接高频整流电源或直流恒流电源的负极端部。
[0011]所述的温升检测部包括温度传感器，脉冲检测部包括脉冲检测电路或示波器，所述高频高压功率二极管的开关功耗测量系统还包括PLC控制显示器，PLC控制显示器通过导线分别连接温度传感器、脉冲检测电路或示波器、电压表、正向电流表、反向电流表、电压/电流显示模块。
[0012]所述的正向电流表前端串联有一个正向安全二极管，反向电流表前端串联有一个反向安全二极管；正向电流表和正向安全二极管串联电路与反向电流表和反向安全二极管串联电路进行并联连接。
[0013]所述的待试高频高压功率二极管的两极预先安装在线路板上面，线路板的一端连接开关，线路板的另一端连接正向电流表的正极端部。
[0014]本专利技术的优点是方法巧妙合理，操作简单，通过模拟高频整流电源对待试高频高压功率二极管做功，得出正向检测电路中的电压、电流（VF、IF），反向检测电路中的电压、电流（VR、IR），待试高频高压功率二极管表面正常工作时的恒温（Ta），脉冲检测得出的一个脉冲周期t、高频高压功率二极管正向导通时间t1、高频高压功率二极管反向截止时间t2；再通过模拟直流恒流电源对待试高频高压功率二极管做功，调整电流大小使待试高频高压功率二极管表面热平衡稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频高压功率二极管的开关功耗测量方法，高频高压功率二极管的总功耗P=正向功耗PF+反向功耗PR+开关功耗PT；其特征在于，设计一种测量系统，避开复杂波形的不准确的估算，通过在线模拟高频整流电路中得出电流电压数据，计算正向功耗PF和反向功耗PR，并得出高频高压功率二极管热平衡后，总功耗P相对应的热平衡稳定温度Ta；再重新通过给高频高压功率二极管一个可调正向直流恒流电源，使高频高压功率二极管温度也达到热平衡稳定温度Ta,得出此时直流恒流电源输出功率，该输出功率与总功耗相同，逆向得出总功耗P，最后运算得出开关功耗PT=高频高压功率二极管的总功耗P
‑
正向功耗PF
‑
反向功耗PR。2.根据权利要求1所述的一种高频高压功率二极管的开关功耗测量方法，其特征在于，所述的通过在线模拟高频整流电路中得出电流电压数据，计算正向功耗PF和反向功耗PR；测量PF、PT：PF=VF*IF*t1/t,即高频高压功率二极管正向压降*正向导通电流*正程占空比；PR=VR*IR*t2/t,即高频高压功率二极管上面施加的反向电压*反向漏电流*逆程占空比；对高频整流电路中的高频高压功率二极管正反向工作参数VF、IF、VR、IR、t1、t2、t进行取样和测量；通过模拟高频整流电源对待试高频高压功率二极管做功，得出正向检测电路中的电压VF、电流IF，反向检测电路中的电压VR、电流IR，待试高频高压功率二极管表面正常工作时的恒温Ta，脉冲检测电路或示波器得出的一个脉冲周期t、高频高压功率二极管正向导通时间t1、高频高压功率二极管反向截止时间t2。3.根据权利要求1所述的一种高频高压功率二极管的开关功耗测量方法，其特征在于，所述的高频高压功率二极管热平衡后，总功耗P和热平衡稳定温度Ta有对应确定性关系，通过该方式得出总功耗P；1）在待试高频高压功率二极管的管体中部表面固定紧贴温度传感器可以测量出待试高频高压功率二极管热平衡即温度稳定不变时的热平衡稳定温度Ta；2）通过给待试高频高压功率二极管施加可调正向直流恒流电源的方式，让待试高频高压功率二极管产生功耗，由待试高频高压功率二极管的管体中部表面热平衡稳定温度Ta
→
P逆向得到P的数据；具体方法如下：通过控制开关，断开电路高频整流输入信号源，在待试高频高压功率二极管两端线路板上焊接点接入可调正向直流恒流电源，通过调整直流恒流源电压U、电流IFx,使高频高压功率二极管进入正向直流导通状态，此时待试高频高压功率二极管的管体中部的测温热电偶测得温升为Tx，继续调节恒流源的电流,直到使高频高压功率二极管热平衡后的温升等同热平衡稳定温度Ta,记录此...

【专利技术属性】
技术研发人员：许铁华，李宁生，
申请(专利权)人：江苏皋鑫电子有限公司，
类型：发明
国别省市：