CN109425811B - 一种igbt检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种IGBT检测电路及检测方法。所述IGBT检测电路，用于测试一第一被测IGBT，包括栅极驱动电源输入端口、第一栅极电阻、电流波形输出端口、负载电感、以及测试电源输入端口；所述第一栅极电阻的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口、第二端连接所述第一被测IGBT的栅电极；所述负载电感的第一端连接所述第一被测IGBT的发射电极、第二端连接所述电流波形输出端口；所述电流波形输出端口连接所述测试电源输入端口；所述测试电源输入端口连接所述第一被测IGBT的集电极。本发明简化了IGBT检测电路的结构，能够实现对IGBT性能的全面检测，并提高检测结果的准确度。

Description

一种IGBT检测电路及检测方法

技术领域

本发明涉及电学技术领域，尤其涉及一种IGBT检测电路及检测方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是由BJT(Bipolar Junction Transistor，双极型三极管)和MOS(Metal Oxide Semiconductor，绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)的高输入阻抗和GTR(Giant Transistor，电力晶体管)的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)不间断电源等设备上。

IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点，当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见。IGBT是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，作为国家战略性新兴产业，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源装备及白色家电等领域应用极广。

IGBT主要工作在其开关状态，理想的IGBT器件，其开关时间短、导通损耗小、关断漏电小。判断IGBT器件性能优劣最直接的办法是对IGBT的动态性能进行检测。但是，现有的IGBT动态测试方法中使用的检测电路都比较为复杂，而且检测不够全面，检测结果的精准度较低。

发明内容

本发明提供一种IGBT检测电路及检测方法，用以简化IGBT动态测试的检测电路，实现对IGBT性能的全面检测，并提高检测结果的准确度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种IGBT检测电路，用于测试一第一被测IGBT，包括栅极驱动电源输入端口、第一栅极电阻、电流波形输出端口、负载电感、以及测试电源输入端口；所述第一栅极电阻的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口、第二端连接所述第一被测IGBT的栅电极；所述负载电感的第一端连接所述第一被测IGBT的发射电极、第二端连接所述电流波形输出端口；所述电流波形输出端口连接所述测试电源输入端口；所述测试电源输入端口连接所述第一被测IGBT的集电极。

优选的，还包括第一外接续流二极管；所述第一外接续流二极管的负极连接于所述第一被测IGBT的发射电极和所述负载电感之间、正极连接所述测试电源输入端口。

优选的，还用于测试一第二被测IGBT；所述IGBT检测电路还包括反相器、第二栅极电阻、第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、第四开关元件、第二外接续流二极管；所述反相器的第一端连接于所述栅极驱动电源输入端口与所述第二栅极电阻的第一端之间、第二端与所述第一栅极电阻的第一端连接；所述第二栅极电阻的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口、第二端连接所述第二被测IGBT的栅电极；所述第一开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第三开关元件的第二端；所述第二开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第四开关元件的第二端；所述第二外接续流二极管串联于所述负载电感与所述第三开关元件之间，且所述第二外接续流二极管的正极连接于所述第二被测IGBT的集电极与负载电感之间、负极连接所述第三开关元件的第一端；所述第三开关元件串联于所述第二外接续流二极管与所述第一开关元件、第二开关元件之间，且所述第三开关元件的第一端连接所述第二外接续流二极管的负极；所述第四开关元件串联于所述第一外接续流二极管于所述第一开关元件、所述第二开关元件之间，且所述第四开关元件的第一端连接所述第一外接续流二极管的正极。

优选的，所述第一被测IGBT为IGBT模块结构的上管器件，所述第二被测IGBT为IGBT模块结构的下管器件或分立式IGBT。

优选的，所述第二被测IGBT为分立式IGBT，所述IGBT检测电路还包括第五开关元件、第三外接续流二极管；所述第五开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第三外接续流二极管的正极；所述第三外接续流二极管的负极连接所述第二被测IGBT的集电极与所述负载电感之间。

优选的，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件、所述第四开关元件、所述第五开关元件均为电流继电器。

本发明还提供了一种IGBT检测方法，包括如下步骤：提供一IGBT检测电路，用于测试一第一被测IGBT；所述IGBT检测电路包括：栅极驱动电源输入端口、第一栅极电阻、电流波形输出端口、负载电感、以及测试电源输入端口；所述第一栅极电阻的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口、第二端连接所述第一被测IGBT的栅电极；所述负载电感的第一端连接所述第一被测IGBT的发射电极、第二端连接所述电流波形输出端口；所述电流波形输出端口连接所述测试电源输入端口；所述测试电源输入端口连接所述第一被测IGBT的集电极；所述栅极驱动电源输入端口，与一低压示波器探头连接，用于检测所述第一被测IGBT的栅电极与发射电极之间的电压；所述测试电源输入端口，与一高压示波器探头连接，用于检测所述第一被测IGBT的集电极与发射电极之间的电压；所述电流波形输出端口，与一电流示波器探头连接，用于检测所述第一被测IGBT的集电极上的电流；调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从关断状态向导通状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的开通参数；调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从导通状态向关断状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的关断参数。

优选的，所述IGBT检测电路还包括第一外接续流二极管；所述第一外接续流二极管的负极连接所述第一被测IGBT的发射电极和所述负载电感之间、正极连接所述测试电源输入端口。

优选的，还用于测试一第二被测IGBT；所述IGBT检测电路还包括：反相器、第二栅极电阻、第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、第四开关元件、第二外接续流二极管；所述反相器的第一端连接于所述栅极驱动电源输入端口与所述第二栅极电阻的第一端之间、第二端与所述第一栅极电阻的第一端连接；所述第二栅极电阻的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口、第二端连接所述第二被测IGBT的栅电极；所述第一开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第三开关元件的第二端；所述第二开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第四开关元件的第二端；所述第二外接续流二极管串联于所述负载电感与所述第三开关元件之间，且所述第二外接续流二极管的正极连接于所述第二被测IGBT的集电极与负载电感之间、负极连接所述第三开关元件的第一端；所述第三开关元件串联于所述第二外接续流二极管与所述第一开关元件、第二开关元件之间，且所述第三开关元件的第一端连接所述第二外接续流二极管的负极；所述第四开关元件串联于所述第一外接续流二极管与所述第一开关元件、所述第二开关元件之间，且所述第四开关元件的第一端连接所述第一外接续流二极管的正极。

优选的，还包括如下步骤：断开所述第一开关元件、所述第三开关元件，闭合所述第二开关元件、所述第四开关元件；调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从关断状态向导通状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的开通参数；调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从导通状态向关断状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的关断参数。

优选的，还包括如下步骤：断开所述第二开关元件、所述第四开关元件，闭合所述第一开关元件、所述第三开关元件；调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第二被测IGBT从关断状态向导通状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第二被测IGBT的开通参数；调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第二被测IGBT从导通状态向关断状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第二被测IGBT的关断参数。

优选的，所述IGBT检测方法还包括如下步骤：闭合所述第一开关元件，断开所述第二开关元件、所述第三开关元件、所述第四开关元件；调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第二被测IGBT处于导通状态，所述测试电源输入端口通过所述第二被测IGBT对所述负载电感充电；所述栅极驱动电源输入端口接地，使得所述第一被测IGBT和所述第二被测IGBT都处于关断状态，所述负载电感通过所述第一被测IGBT的第一被测续流二极管进行放电；调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第二被测IGBT再次处于导通状态，所述负载电感恢复充电状态，所述第一被测IGBT的第一被测续流二极管进入第一反向恢复状态，记录第一反向恢复状态时所述高压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的第一被测续流二极管的参数。

优选的，所述第二被测IGBT为分立式IGBT，所述IGBT检测电路还包括第五开关元件、第三外接续流二极管；所述第五开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第三外接续流二极管的正极；所述第三外接续流二极管的负极连接所述第二被测IGBT的集电极与所述负载电感之间。

优选的，所述IGBT检测方法还包括如下步骤：断开所述第一开关元件、所述第三开关元件、所述第四开关元件、所述第五开关元件，闭合所述第二开关元件；所述栅极驱动电源输入端口接地，使得第二被测IGBT处于关断状态；闭合所述第五开关元件，使得所述测试电源输入端口通过所述第三外接续流二极管对所述负载电感充电；断开所述第五开关元件，使得所述负载电感对所述第二被测IGBT的第二被测续流二极管进行放电；闭合所述第五开关元件，使得所述测试电源输入端口通过所述第三外接续流二极管对所述负载电感充电，所述第二被测IGBT的第二被测续流二极管进入第二反向恢复状态，记录所述第二反向恢复状态时所述高压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第二被测IGBT的第二被测续流二极管的参数。

本发明提供的IGBT检测电路及检测方法，简化了IGBT检测电路的结构，能够实现对IGBT性能的全面检测，并提高检测结果的准确度。

附图说明

附图1是本发明第一具体实施方式的IGBT检测电路的示意图；

附图2A是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第一被测IGBT时的等效电路图；

附图2B是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第一被测IGBT从关断到开通状态时的波形图；

附图3A是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT时的等效电路图；

附图3B是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT从关断到开通状态时的波形图；

附图3C是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT时开通参数测试结果示意图；

附图3D是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT时关断参数测试结果示意图；

附图4A是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第一被测IGBT的第一被测续流二极管时的等效电路图；

附图4B是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第一被测IGBT的第一被测续流二极管时的波形图；

附图5A是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT的第二被测续流二极管时的等效电路图；

附图5B是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT的第二被测续流二极管时的波形图；

附图5C是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT的第二被测续流二极管时的测试结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的IGBT检测电路及检测方法的具体实施方式做详细说明。

第一具体实施方式

本具体实施方式提供了一种IGBT检测电路，附图1是本发明具体实施方式的IGBT检测电路的示意图。

如图1所示，本具体实施方式提供的IGBT检测电路，用于测试一第一被测IGBT 11。所述IGBT检测电路包括栅极驱动电源输入端口VGG、第一栅极电阻Rg1、电流波形输出端口13、负载电感L、以及测试电源输入端口VCC；所述第一栅极电阻Rg1的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口VGG、第二端连接所述第一被测IGBT 11的栅电极；所述负载电感L的第一端连接所述第一被测IGBT 11的发射电极、第二端连接所述电流波形输出端口13；所述电流波形输出端口13连接所述测试电源输入端口VCC；所述测试电源输入端口VCC连接所述第一被测IGBT 11的集电极。所述栅极驱动电源输入端口VGG，用于向所述第一被测IGBT 11的栅电极提供驱动电源，且所述栅极驱动电源输入端口VGG优选为可编程电压模块。所述测试电源输入端口VCC，用于向所述第一被测IGBT 11的集电极提供电压和功率输出。在本具体实施方式中，所述第一栅极电阻Rg1优选为阻值可调的电阻，以调节所述第一被测IGBT 11开通和关断的延迟时间。所述负载电感L优选为电感量可调的电感。

在采用本具体实施方式提供的IGBT检测电路对所述第一被测IGBT 11进行测试的过程中，所述栅极驱动电源输入端口VGG与一低压示波器探头VGE连接，以检测接入电路的被测IGBT的栅电极与发射电极之间的电压；所述测试电源输入端口VCC与一高压示波器探头VCE连接，以检测接入电路的被测IGBT的集电极与发射电极之间的电压波形或被测IGBT自带的被测续流二极管的电压波形；所述电流波形输出端口13与一电流示波器探头连接，以检测接入电路的被测IGBT的沟道电流波形或者被测IGBT自带的待测续流二极管的电流波形。

本具体实施方式提供的IGBT检测电路，电路整体结构简单，且可以同时对关断参数和开通参数进行检测，例如开通延迟时间Tdon、关断延迟时间Tdoff、电流上升时间Tr、电流下降时间Tf、开通损耗Eon、关断损耗Eoff，使得对于IGBT的检测更加全面，检测结果更加可靠。

为了能够对没有自带续流二极管的IGBT进行测试，以扩展本具体实施方式提供的IGBT检测电路的应用范围，优选的，如图1所示，本具体实施方式提供的IGBT检测电路还包括第一外接续流二极管D1；所述第一外接续流二极管D1的负极连接于所述第一被测IGBT11的发射电极和所述负载电感L之间、正极连接所述测试电源输入端口VCC。具体来说，所述负载电感L的第一端连接所述第一外接续流二极管D1的负极、第二端连接所述电流波形输出端口13。所述第一外接续流二极管D1用于测试不具有自带续流二极管的第一被测IGBT11时，为与所述第一被测IGBT 11连接的负载电感L提供续流电路。

为了实现对IGBT模块的检测，优选的，如图1所示，本具体实施方式提供的IGBT检测电路还用于测试一第二被测IGBT 12；所述IGBT检测电路还包括反相器INV、第二栅极电阻Rg2、第一开关元件K1、第二开关元件K2、第三开关元件K3、第四开关元件K4、第二外接续流二极管D2。所述反相器INV的第一端连接于所述栅极驱动电源输入端口VGG与所述第二栅极电阻Rg2的第一端之间、第二端与所述第一栅极电阻Rg1的第一端连接。所述反相器INV用于确保所述第一被测IGBT 11于所述第一被测IGBT 12不会同时开启。所述第二栅极电阻Rg2的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口VGG、第二端连接所述第二被测IGBT 12的栅电极；所述第一开关元件K1的第一端连接所述测试电源输入端口VCC、第二端连接所述第三开关元件K3的第二端；所述第二开关元件K2的第一端连接所述测试电源输入端口VCC、第二端连接所述第四开关元件K2的第二端；所述第二外接续流二极管D2串联于所述负载电感L与所述第三开关元件K3之间，且所述第二外接续流二极管D2的正极连接于所述第二被测IGBT 12的集电极与负载电感L之间、负极连接所述第三开关元件K3的第一端；所述第三开关元件K3串联于所述第二外接续流二极管D2与所述第一开关元件K1、第二开关元件K2之间，且所述第三开关元件K3的第一端连接所述第二外接续流二极管D2的负极；所述第四开关元件K4串联于所述第一外接续流二极管D1于所述第二开关元件K2之间，且所述第四开关元件K4的第一端连接所述第一外接续流二极管D1的正极。在本具体实施方式中，所述第二栅极电阻Rg2优选为阻值可调的电阻，以调节所述第二被测IGBT 12开通和关断的延迟时间。通过分别控制所述第一开关元件K1、所述第二开关元件K2、所述第三开关元件K3、所述第四开关元件K4的开关状态，以实现分别对所述第一被测IGBT 11、第二被测IGBT 12动态性能的测试，满足了IGBT模块测试的需求，提高了IGBT测试的效率及准确率。所述第二续流二极管D2用于测试不具有自带续流二极管的第二被测IGBT 12时，为与第二被测IGBT 12连接的负载电感L提供续流电路。

优选的，所述第一被测IGBT 11为IGBT模块结构的上管器件，所述第二被测IGBT12为IGBT模块结构的下管器件或分立式IGBT。采用这种结构，本具体实施方式的IGBT检测电路，即可实现对IGBT模块的测试，也可以实现对分立式IGBT的测试，扩大了IGBT检测电路的应用领域，提高了IGBT测试的效率及准确率。

为了实现对分立式IGBT自带的续流二极管的检测，优选的，所述第二被测IGBT 12为分立式IGBT，所述IGBT检测电路还包括第五开关元件K5、第三外接续流二极管D3；所述第五开关元件K5的第一端连接所述测试电源输入端口VCC、第二端连接所述第三外接续流二极管D3的正极；所述第三外接续流二极管D3的负极连接所述第二被测IGBT 12的集电极与所述负载电感L之间。

为了增强整个电路结构控制的灵活性，以进一步提高检测结果的准确性及测试效率，优选的，所述第一开关元件K1、所述第二开关元件K2、所述第三开关元件K3、所述第四开关元件K4、所述第五开关元件K5均为电流继电器。

本具体实施方式提供的IGBT检测电路，简化了IGBT检测电路的结构，能够实现对IGBT性能的全面检测，并提高检测结果的准确度。

第二具体实施方式

本具体实施方式提供了一种IGBT检测方法，包括如下步骤：

步骤S11，提供一IGBT检测电路，用于测试一第一被测IGBT。本具体实施方式的IGBT检测电路与第一具体实施方式中的图1相同。如图1所示，所述IGBT检测电路包括：栅极驱动电源输入端口VGG、第一栅极电阻Rg1、电流波形输出端口13、负载电感L、以及测试电源输入端口VCC；所述第一栅极电阻Rg1的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口VGG、第二端连接所述第一被测IGBT 11的栅电极；所述负载电感L的第一端连接所述第一被测IGBT 11的发射电极、第二端连接所述电流波形输出端口13；所述电流波形输出端口13连接所述测试电源输入端口VCC；所述测试电源输入端口VCC连接所述第一被测IGBT 11的集电极。所述栅极驱动电源输入端口VGG，用于向所述第一被测IGBT 11的栅电极提供驱动电源，且所述栅极驱动电源输入端口VGG优选为可编程电压模块。所述测试电源输入端口VCC，用于向所述第一被测IGBT 11的集电极提供电压和功率输出。在本具体实施方式中，所述第一栅极电阻Rg1优选为阻值可调的电阻，以调节所述第一被测IGBT 11开通和关断的延迟时间。所述负载电感L优选为电感量可调的电感。所述电流波形输出端口13用于检测第一被测IGBT 11的沟道电流波形或者所述第一被测IGBT 11的第一待测续流二极管D4的电流波形。所述栅极驱动电源输入端口VGG，用于与一低压示波器探头VGE连接；所述测试电源输入端口VCC，用于与一高压示波器探头VCE连接；所述电流波形输出端口13，用于与一电流示波器探头连接。

步骤S12，调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从关断状态向导通状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的开通参数，例如开通延迟时间Tdon、电流上升时间Tr、电流下降时间Tf、开通损耗Eon。

步骤S13，调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从导通状态向关断状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的关断参数，例如关断延迟时间Tdoff、电流下降时间Tf、关断损耗Eoff。

在上述对第一被测IGBT 11进行检测的过程中，所述高压示波器探头VCE测试的是所述第一被测IGBT 11的集电极与发射电极之间的电压波形，所述低压示波器探头VGE测试的是所述第一被测IGBT 11的栅电极与发射电极之间的电压波形，所述电流示波器探头测试的是所述第一被测IGBT 11的集电极-发射极电流波形。

本具体实施方式提供的IGBT检测方法，电路整体结构简单，操作便捷，且可以同时对开通参数和关断参数进行检测，使得对于IGBT的检测更加全面，检测结果更加可靠。

为了能够对没有自带续流二极管的IGBT进行测试，以扩展本具体实施方式提供的IGBT检测电路的应用范围，优选的，如图1所示，本具体实施方式提供的IGBT检测电路还包括第一外接续流二极管D1；所述第一外接续流二极管D1的负极连接所述第一被测IGBT 11的发射电极和所述负载电感之间、正极连接所述测试电源输入端口VCC。具体来说，所述负载电感L的第一端连接所述第一外接续流二极管D1的负极、第二端连接所述电流波形输出端口13。所述第一续外接流二极管D1用于测试不具有自带续流二极管的第一被测IGBT 11时，为与所述第一被测IGBT 11连接的负载电感L提供续流电路。

为了实现对IGBT模块的检测，如图1所示，本具体实施方式提供的IGBT检测电路还用于测试一第二被测IGBT 12；所述IGBT检测电路还包括反相器INV、第二栅极电阻Rg2、第一开关元件K1、第二开关元件K2、第三开关元件K3、第四开关元件K4、第二外接续流二极管D2。所述反相器INV的第一端连接于所述栅极驱动电源输入端口VGG与所述第二栅极电阻Rg2的第一端之间、第二端与所述第一栅极电阻Rg1的第一端连接。所述反相器INV用于确保所述第一被测IGBT 11于所述第一被测IGBT 12不会同时开启。所述第二栅极电阻Rg2的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口VGG、第二端连接所述第二被测IGBT 12的栅电极；所述第一开关元件K1的第一端连接所述测试电源输入端口VCC、第二端连接所述第三开关元件K3的第二端；所述第二开关元件K2的第一端连接所述测试电源输入端口VCC、第二端连接所述第四开关元件K2的第二端；所述第二外接续流二极管D2串联于所述负载电感L与所述第三开关元件K3之间，且所述第二外接续流二极管D2的正极连接于所述第二被测IGBT 12的集电极与负载电感L之间、负极连接所述第三开关元件K3的第一端；所述第三开关元件K3串联于所述第二外接续流二极管D2与所述第一开关元件K1、第二开关元件K2之间，且所述第三开关元件K3的第一端连接所述第二外接续流二极管D2的负极；所述第四开关元件K4串联于所述第一外接续流二极管D1于所述第二开关元件K2之间，且所述第四开关元件K4的第一端连接所述第一外接续流二极管D1的正极。在本具体实施方式中，所述第二栅极电阻Rg2优选为阻值可调的电阻，以调节所述第二被测IGBT 12开通和关断的延迟时间。通过分别控制所述第一开关元件K1、所述第二开关元件K2、所述第三开关元件K3、所述第四开关元件K4的开关状态，以实现分别对所述第一被测IGBT 11、第二被测IGBT 12动态性能的测试，满足了IGBT模块测试的需求，提高了IGBT测试的效率及准确率。所述第二续流二极管D2用于测试不具有自带续流二极管的第二被测IGBT 12时，为第二被测IGBT 12连接的负载电感L提供续流电路。

优选的，所述第一被测IGBT 11为IGBT模块结构的上管器件，所述第二被测IGBT12为IGBT模块结构的下管器件或分立式IGBT。采用这种结构，本具体实施方式的IGBT检测电路，即可实现对IGBT模块的测试，也可以实现对分立式IGBT的测试，扩大了IGBT检测电路的应用领域，提高了IGBT测试的效率及准确率。

附图2A是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第一被测IGBT时的等效电路图，附图2B是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第一被测IGBT从关断到开通状态时的波形图。为了实现单独对所述第一被测IGBT的检测，优选的，如图1、2A-2B所示，所述IGBT检测方法还包括如下步骤：

AA)断开所述第一开关元件K1、所述第三开关元件K3，闭合所述第二开关元件K2、所述第四开关元件K4。

AB)调整所述栅极驱动电源输入端口VGG的输入电压，使得所述第一被测IGBT 11从关断状态向导通状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头VCE、所述低压示波器探头VGE、所述电流示波器探头检测到的波形IC，得到如图2B所示的波形图；根据记录的波形计算所述第一被测IGBT 11的开通参数，例如开通延迟时间Tdon、电流上升时间Tr、电流下降时间Tf、开通损耗Eon。

AC)调整所述栅极驱动电源输入端口VGG的输入电压，使得所述第一被测IGBT 11从导通状态向关断状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头VCE、所述低压示波器探头VGE、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT 11的关断参数，例如关断延迟时间Tdoff、电流下降时间Tf、关断损耗Eoff。在步骤AB、步骤AC中，所述高压示波器探头VCE测试的是所述第一被测IGBT 11的集电极与发射电极之间的电压波形，所述低压示波器探头VGE测试的是所述第一被测IGBT 11的栅电极与发射电极之间的电压波形，所述电流示波器探头测试的是所述第一被测IGBT 11的集电极-发射极电流波形。

附图3A是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT时的等效电路图，附图3B是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT从关断到开通状态时的波形图，附图3C是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT时开通参数测试结果示意图，附图3D是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT时关断参数测试结果示意图。为了实现单独对第二被测IGBT的检测，优选的，如图1、3A-3D所示，所述IGBT检测方法还包括如下步骤：

BA)断开所述第二开关元件K2、所述第四开关元件K4，闭合所述第一开关元件K1、所述第三开关元件K3；

BB)调整所述栅极驱动电源输入端口VGG的输入电压，使得所述第二被测IGBT 12从关断状态向导通状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头VCE、所述低压示波器探头VGE、所述电流示波器探头检测到的波形IC，得到如图3B所示的波形图；根据记录的波形计算所述第二被测IGBT 12的开通参数，例如开通延迟时间Tdon、电流上升时间Tr、电流下降时间Tf、开通损耗Eon，最后得到的测试结果如图3C所示，同时，图3C中还给出了根据波形图计算各开通参数的公式。

BC)调整所述栅极驱动电源输入端口VGG的输入电压，使得所述第二被测IGBT 12从导通状态向关断状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头VCE、所述低压示波器探头VGE、所述电流示波器探头检测到的波形IC，根据记录的波形计算所述第二被测IGBT 12的关断参数，例如关断延迟时间Tdoff、电流下降时间Tf、关断损耗Eoff，最后得到的测试结果如图3D所示，同时，图3D中还给出了根据波形图计算各关断参数的公式。其中，根据测试波形计算IGBT的各参数的公式与现有技术相同，在此不再赘述。在步骤BB、步骤BC中，所述高压示波器探头VCE测试的是所述第二被测IGBT 12的集电极与发射电极之间的电压波形，所述低压示波器探头VGE测试的是所述第二被测IGBT 12的栅电极与发射电极之间的电压波形，所述电流示波器探头测试的是所述第二被测IGBT 12的集电极-发射极电流波形。

附图4A是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第一被测IGBT的第一被测续流二极管时的等效电路图，附图4B是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第一被测IGBT的第一被测续流二极管时的波形图。为了实现对第一被测IGBT的续流二极管的检测，优选的，如图1、4A-4B所示，所述IGBT检测方法还包括如下步骤：

CA)闭合所述第一开关元件K1，断开所述第二开关元件K2、所述第三开关元件K3、所述第四开关元件K4；

CB)调整所述栅极驱动电源输入端口VGG的输入电压，使得所述第二被测IGBT 12处于导通状态，所述测试电源输入端口VCC通过所述第二被测IGBT 12对所述负载电感L充电；

CD)所述栅极驱动电源输入端口VGG接地，使得所述第一被测IGBT 11和所述第二被测IGBT 12都处于关断状态，所述负载电感L通过所述第一被测IGBT 11的第一被测续流二极管D4进行放电；

CE)调整所述栅极驱动电源输入端口VGG的输入电压，使得所述第二被测IGBT 12再次处于导通状态，所述负载电感L恢复充电状态，所述第一被测IGBT 12的第一被测续流二极管D4进入第一反向恢复状态，记录第一反向恢复状态时所述高压示波器探头VCE、所述电流示波器探头检测到的波形Irr，得到如图4B所示的波形，Irr为所述电流示波器探头检测到的波形；根据记录的波形计算所述第一被测IGBT 11的第一被测续流二极管D4的参数，例如反向恢复时间Trr、反向恢复峰值电压VRRpk、反向恢复损耗Erec。其中，根据测试波形计算IGBT自带的续流二极管的各参数的公式与现有技术相同，在此不再赘述。在本步骤中，所述高压示波器探头VCE测试的是所述第一被测IGBT 11自带的第一被测续流二极管D4正负极之间的电压波形，所述电流示波器探头测试的是所述第一被测IGBT 11自带的第一被测续流二极管D4上反向恢复电流的波形。

为了实现对分立式IGBT自带的续流二极管的检测，优选的，如图1所示，所述第二被测IGBT 12为分立式IGBT，所述IGBT检测电路还包括第五开关元件K5、第三外接续流二极管D3；所述第五开关元件K5的第一端连接所述测试电源输入端口VCC、第二端连接所述第三外接续流二极管D3的正极；所述第三外接续流二极管D3的负极连接所述第二被测IGBT 12的集电极与所述负载电感L之间。

为了增强整个电路结构控制的灵活性，以进一步提高检测结果的准确性及测试效率，优选的，所述第一开关元件K1、所述第二开关元件K2、所述第三开关元件K3、所述第四开关元件K4、所述第五开关元件K5均为电流继电器。

附图5A是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT的第二被测续流二极管时的等效电路图，附图5B是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT的第二被测续流二极管时的波形图，附图5C是本发明第二具体实施方式的IGBT检测方法检测第二被测IGBT的第二被测续流二极管时的测试结果示意图。为了实现对第二被测IGBT的第二被测续流极管的检测，优选的，如图1、5A-5B所示，所述IGBT检测方法还包括如下步骤：

DA)断开所述第一开关元件K1、所述第三开关元件K3、所述第四开关元件K4、所述第五开关元件K5，闭合所述第二开关元件K2；

DB)所述栅极驱动电源输入端口VGG接地，使得第二被测IGBT 12处于关断状态；

DC)闭合所述第五开关元件K5，使得所述测试电源输入端口VCC通过所述第三外接续流二极管D3对所述负载电感L充电；

DD)断开所述第五开关元件K5，使得所述负载电感L对所述第二被测IGBT 12的第二被测续流二极管D5进行放电；

DE)闭合所述第五开关元件K5，使得所述测试电源输入端口VCC通过所述第三外接续流二极管D3对所述负载电感L充电，所述第二被测IGBT 12的第二被测续流二极管D5进入第二反向恢复状态，记录所述第二反向恢复状态时所述高压示波器探头VCE、所述电流示波器探头检测到的波形Irr，得到如图5B所示的波形；根据记录的波形计算所述第二被测IGBT12的第二被测续流二极管D5的参数，例如反向恢复时间Trr、反向恢复峰值电压VRRpk、反向恢复损耗Erec，最后得到的测试结果如图5C所示，同时，图5C中还给出了根据波形图计算各开通参数的公式，图中，Qrr为反向恢复电荷。在本步骤中，所述高压示波器探头VCE测试的是所述第二被测IGBT 12自带的第二被测续流二极管D5正负极之间的电压波形，所述电流示波器探头测试的是所述第二被测IGBT 12自带的第二被测续流二极管D5上反向恢复电流的波形。

本具体实施方式提供的IGBT检测电路及检测方法，简化了IGBT检测电路的结构，能够实现对IGBT性能的全面检测，并提高检测结果的准确度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种IGBT检测电路，用于测试一第一被测IGBT的开通延迟时间、关断延迟时间、电流上升时间、电流下降时间、开通损耗和关断损耗，其特征在于，包括栅极驱动电源输入端口、第一栅极电阻、电流波形输出端口、负载电感、以及测试电源输入端口；

所述第一栅极电阻的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口、第二端连接所述第一被测IGBT的栅电极；所述负载电感的第一端连接所述第一被测IGBT的发射电极、第二端连接所述电流波形输出端口；所述电流波形输出端口连接所述测试电源输入端口；所述测试电源输入端口连接所述第一被测IGBT的集电极；

还包括第一外接续流二极管；所述第一外接续流二极管的负极连接于所述第一被测IGBT的发射电极和所述负载电感之间、正极连接所述测试电源输入端口；

还用于测试一第二被测IGBT的开通延迟时间、关断延迟时间、电流上升时间、电流下降时间、开通损耗和关断损耗；所述IGBT检测电路还包括反相器、第二栅极电阻、第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、第四开关元件、第二外接续流二极管；所述反相器的第一端连接于所述栅极驱动电源输入端口与所述第二栅极电阻的第一端之间、第二端与所述第一栅极电阻的第一端连接；所述第二栅极电阻的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口、第二端连接所述第二被测IGBT的栅电极；所述第一开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第三开关元件的第二端；所述第二开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第四开关元件的第二端；所述第二外接续流二极管串联于所述负载电感与所述第三开关元件之间，且所述第二外接续流二极管的正极连接于所述第二被测IGBT的集电极与负载电感之间、负极连接所述第三开关元件的第一端；所述第三开关元件串联于所述第二外接续流二极管与所述第一开关元件、第二开关元件之间，且所述第三开关元件的第一端连接所述第二外接续流二极管的负极；所述第四开关元件串联于所述第一外接续流二极管与所述第一开关元件、第二开关元件之间，且所述第四开关元件的第一端连接所述第一外接续流二极管的正极；

所述第一被测IGBT为IGBT模块结构的上管器件，

所述第二被测IGBT为分立式IGBT，所述IGBT检测电路还包括第五开关元件、第三外接续流二极管；所述第五开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第三外接续流二极管的正极；所述第三外接续流二极管的负极连接于所述第二被测IGBT的集电极与所述负载电感之间；

所述栅极驱动电源输入端口用于与一低压示波器探头连接，以检测接入电路的第一被测IGBT或第二被测IGBT的栅电极与发射电极之间的电压；所述测试电源输入端口与一高压示波器探头连接，以检测接入电路的第一被测IGBT或第二被测IGBT的集电极与发射电极之间的电压波形或第一被测IGBT或第二被测IGBT自带的被测续流二极管的电压波形；所述电流波形输出端口与一电流示波器探头连接，以检测接入电路的第一被测IGBT或第二被测IGBT的沟道电流波形或者第一被测IGBT或第二被测IGBT自带的待测续流二极管的电流波形。

2.根据权利要求1所述的IGBT检测电路，其特征在于，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件、所述第四开关元件、所述第五开关元件均为电流继电器。

3.一种IGBT检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一IGBT检测电路，用于测试一第一被测IGBT的开通延迟时间、关断延迟时间、电流上升时间、电流下降时间、开通损耗和关断损耗；所述IGBT检测电路包括：栅极驱动电源输入端口、第一栅极电阻、电流波形输出端口、负载电感、以及测试电源输入端口；所述第一栅极电阻的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口、第二端连接所述第一被测IGBT的栅电极；所述负载电感的第一端连接所述第一被测IGBT的发射电极、第二端连接所述电流波形输出端口；所述电流波形输出端口连接所述测试电源输入端口；所述测试电源输入端口连接所述第一被测IGBT的集电极；所述栅极驱动电源输入端口，用于与一低压示波器探头连接，以检测接入电路的第一被测IGBT或第二被测IGBT的栅电极与发射电极之间的电压；所述测试电源输入端口，用于与一高压示波器探头连接，以检测接入电路的第一被测IGBT或第二被测IGBT的集电极与发射电极之间的电压波形或第一被测IGBT或第二被测IGBT自带的被测续流二极管的电压波形；所述电流波形输出端口，用于与一电流示波器探头连接，以检测接入电路的第一被测IGBT或第二被测IGBT的沟道电流波形或者第一被测IGBT或第二被测IGBT自带的待测续流二极管的电流波形；

调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从关断状态向导通状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的开通参数；

调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从导通状态向关断状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的关断参数；

所述IGBT检测电路还包括第一外接续流二极管；所述第一外接续流二极管的负极连接于所述第一被测IGBT的发射电极和所述负载电感之间、正极连接所述测试电源输入端口；

还用于测试一第二被测IGBT的开通延迟时间、关断延迟时间、电流上升时间、电流下降时间、开通损耗和关断损耗；所述IGBT检测电路还包括：反相器、第二栅极电阻、第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、第四开关元件、第二外接续流二极管；所述反相器的第一端连接于所述栅极驱动电源输入端口与所述第二栅极电阻的第一端之间、第二端与所述第一栅极电阻的第一端连接；所述第二栅极电阻的第一端连接所述栅极驱动电源输入端口、第二端连接所述第二被测IGBT的栅电极；所述第一开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第三开关元件的第二端；所述第二开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第四开关元件的第二端；所述第二外接续流二极管串联于所述负载电感与所述第三开关元件之间，且所述第二外接续流二极管的正极连接于所述第二被测IGBT的集电极与负载电感之间、负极连接所述第三开关元件的第一端；所述第三开关元件串联于所述第二续流二极管与所述第一开关元件、第二开关元件之间，且所述第三开关元件的第一端连接所述第二外接续流二极管的负极；所述第四开关元件串联于所述第一外接续流二极管与所述第一开关元件、第二开关元件之间，且所述第四开关元件的第一端连接所述第一外接续流二极管的正极；

所述检测方法还包括如下步骤：

断开所述第一开关元件和所述第三开关元件，闭合所述第二开关元件和所述第四开关元件；

调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从关断状态向导通状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的开通参数；

调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第一被测IGBT从导通状态向关断状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的关断参数；

所述检测方法还包括如下步骤：

断开所述第二开关元件和所述第四开关元件，闭合所述第一开关元件和所述第三开关元件；

调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第二被测IGBT从关断状态向导通状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第二被测IGBT的开通参数；

调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第二被测IGBT从导通状态向关断状态转变，并分别记录转变过程中的所述高压示波器探头、所述低压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第二被测IGBT的关断参数；

所述IGBT检测方法还包括如下步骤：

闭合所述第一开关元件，断开所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件；

调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第二被测IGBT处于导通状态，所述测试电源输入端口通过所述第二被测IGBT对所述负载电感充电；

所述栅极驱动电源输入端口接地，使得所述第一被测IGBT和所述第二被测IGBT都处于关断状态，所述负载电感通过所述第一被测IGBT的第一被测续流二极管进行放电；

调整所述栅极驱动电源输入端口的输入电压，使得所述第二被测IGBT再次处于导通状态，所述负载电感恢复充电状态，所述第一被测IGBT的第一被测续流二极管进入第一反向恢复状态，记录第一反向恢复状态时所述高压示波器探头和所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第一被测IGBT的第一被测续流二极管的参数；

所述第二被测IGBT为分立式IGBT，所述IGBT检测电路还包括第五开关元件、第三外接续流二极管；所述第五开关元件的第一端连接所述测试电源输入端口、第二端连接所述第三外接续流二极管的正极；所述第三外接续流二极管的负极连接所述第二被测IGBT的集电极与所述负载电感之间，所述IGBT检测方法还包括如下步骤：

断开所述第一开关元件、所述第三开关元件、所述第四开关元件和所述第五开关元件，闭合所述第二开关元件；

所述栅极驱动电源输入端口接地，使得第二被测IGBT处于关断状态；

闭合所述第五开关元件，使得所述测试电源输入端口通过所述第三外接续流二极管对所述负载电感充电；

断开所述第五开关元件，使得所述负载电感对所述第二被测IGBT的第二被测续流二极管进行放电；

闭合所述第五开关元件，使得所述测试电源输入端口通过所述第三外接续流二极管对所述负载电感充电，所述第二被测IGBT的第二被测续流二极管进入第二反向恢复状态，记录所述第二反向恢复状态时所述高压示波器探头、所述电流示波器探头检测到的波形，根据记录的波形计算所述第二被测IGBT的第二被测续流二极管的参数。

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