一種脈沖電壓幅度測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測量裝置，具體涉及一種脈沖電壓幅度測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]功率半導(dǎo)體器件具有輸入阻抗高、驅(qū)動功率小、控制電路簡單、開關(guān)損耗小、通斷速度快、工作頻率高、元件容量大等卓越性能。功率半導(dǎo)體器件的電壓可以達到幾千伏，電流可以達到上千安培，功率可以達到幾兆瓦，在這樣的條件下進行脈沖測試時，獲得的脈沖寬度往往在幾微秒到幾百微秒之間，因而功率半導(dǎo)體器件廣泛應(yīng)用在航空、航天和軍工電子等領(lǐng)域?qū)Ｓ玫拈_關(guān)電源、交流電機控制系統(tǒng)、艦艇上的導(dǎo)彈發(fā)射裝置等。
[0003]功率半導(dǎo)體器件測試設(shè)備是專門用于測試功率半導(dǎo)體器件參數(shù)的設(shè)備。功率半導(dǎo)體器件測試設(shè)備對功率半導(dǎo)體器件進行參數(shù)測試時，廣泛使用脈沖測試法，即在功率半導(dǎo)體器件施加偏置脈沖電壓源和偏置脈沖電流源的條件下進行測試，使被測器件既滿足參數(shù)測試規(guī)定的測試條件，又滿足規(guī)定的測試環(huán)境溫度。而對于功率IGBT模塊參數(shù)測試而言，施加的脈沖功率需要更大，采用的脈沖寬度也更為嚴格，目前使用量較大的測試設(shè)備是瑞士 LEMSYS公司的TRDS系列產(chǎn)品和國內(nèi)CESI系列產(chǎn)品，這兩個系列的產(chǎn)品均采用50 μ s測試法，即施加脈沖電壓和脈沖電流時間均限制在50 μ so
[0004]通過對國內(nèi)外功率半導(dǎo)體器件測試設(shè)備進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，功率半導(dǎo)體器件測試設(shè)備測量功率IGBT模塊參數(shù)時，功率IGBT模塊參數(shù)是根據(jù)脈沖穩(wěn)定部分讀數(shù)求取平均值而進行確定的，該類設(shè)備研制廠家根據(jù)所設(shè)計脈沖源的技術(shù)性能，對于50 μ s單次脈沖寬度而言，一般其上升時間為1ys以內(nèi)，下降時間在10 μ s，脈沖穩(wěn)定部分在中間30 μ s，測試過程中，保證測試同步在輸入(施加)、輸出(測量)端子進行測量，一般測量點為穩(wěn)定部分的1/3?2/3(20 μ s?30 μ s部分)求取平均值，作為測量結(jié)果的輸入，根據(jù)測量結(jié)果計算相關(guān)參數(shù)的量值。
[0005]目前國內(nèi)普遍使用示波器測量脈沖電壓幅度，具體通過示波器和高壓探頭測量脈沖電壓，由于受到示波器技術(shù)指標較低、高壓探頭帶寬等多方面因素影響，示波器測量脈沖電壓幅度受到一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠快速、準確的測量脈沖電壓幅度的測量裝置。
[0007]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]一種脈沖電壓幅度測量裝置，其特征在于，由高壓脈沖分壓器⑴和數(shù)字化儀(2)組成，前述數(shù)字化儀⑵的輸入接頭形式為BNC公轉(zhuǎn)接頭，前述高壓脈沖分壓器⑴的低壓輸出端連接到數(shù)字化儀(2)的“V+”端、接地端連接到數(shù)字化儀(2)的“V_”端，同時高壓脈沖分壓器⑴的高壓輸出端和接地端分別預(yù)留測量探頭(4，5)，位于高壓脈沖分壓器⑴的高壓輸出端的測量探頭⑷用于連接被測量設(shè)備⑶的高壓源電壓輸出端子“ + ”端，位于高壓脈沖分壓器(I)的接地端的測量探頭(5)用于連接被測量設(shè)備(3)的高壓源電壓輸出端子“_，，端。
[0009]前述的脈沖電壓幅度測量裝置，其特征在于，前述高壓脈沖分壓器(I)的分壓比為 1000:1。
[0010]前述的脈沖電壓幅度測量裝置，其特征在于，前述數(shù)字化儀(2)的采樣率彡 500kS/s，帶寬彡 1MHz ο
[0011]前述的脈沖電壓幅度測量裝置，其特征在于，前述數(shù)字化儀(2)采用NI公司的PXI5122型數(shù)字化儀。
[0012]本發(fā)明的有益之處在于:
[0013](I)因為所采用的數(shù)字化儀和高壓脈沖分壓器帶寬足夠大，采樣率足夠高，響應(yīng)速度足夠快，所以本發(fā)明的測量裝置能夠快速測量脈沖電壓幅度；
[0014](2)因為所采用的數(shù)字化儀和高壓脈沖分壓器脈沖電壓測量技術(shù)指標足夠高，采樣率足夠高，所以本發(fā)明的測量裝置能夠準確測量脈沖電壓幅度。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的測量裝置的組成示意圖；
[0016]圖2是圖1中的測量裝置與被測量設(shè)備之間的連接示意圖。
[0017]圖中附圖標記的含義:1_高壓脈沖分壓器，2-數(shù)字化儀，3-被測量設(shè)備，4-連接頭，5-連接頭，A-高壓輸入端，B-低壓輸出端，C-接地端。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0019]參照圖1和圖2，本發(fā)明的脈沖電壓幅度測量裝置，其由高壓脈沖分壓器I和數(shù)字化儀2組成，其中，數(shù)字化儀2的輸入接頭形式為BNC公轉(zhuǎn)接頭，高壓脈沖分壓器I的低壓輸出端B連接到數(shù)字化儀2的“V+”端，接地端C連接到數(shù)字化儀2的“V_”端，與此同時，高壓脈沖分壓器I的高壓輸出端A和接地端C還分別預(yù)留有連接頭4和連接頭5，連接頭4位于高壓脈沖分壓器I的高壓輸出端A，用于連接被測量設(shè)備3的高壓源電壓輸出端子“ + ”端，連接頭5位于高壓脈沖分壓器I的接地端C，用于連接被測量設(shè)備3的高壓源電壓輸出端子“_，，端。
[0020]在本發(fā)明中，高壓脈沖分壓器I的分壓比為1000:1，該分壓比有利于將脈沖高壓信號轉(zhuǎn)換為低電壓信號，使之處于數(shù)字化儀測量范圍內(nèi)。
[0021 ] 高壓脈沖分壓器I優(yōu)選采用中國電子技術(shù)標準化研宄院研制的型號為CES1001的高壓脈沖分壓器，該型號的高壓脈沖分壓器其技術(shù)指標優(yōu)于±1%，時間常數(shù)優(yōu)于10μ8，在20 μ s?30 μ s時段內(nèi)電壓幅值的相對標準差低于±0.2%，直流功率大于10W。
[0022]在本發(fā)明中，數(shù)字化儀2的采樣率多500kS/s，帶寬多10MHz，充分保證了 50 μ s的脈沖寬度內(nèi)，選取的測量部分為中間10 μ S部分，能夠采集到5個采樣點，這樣所測量幅度能夠降低測量不確定度重復(fù)性因素的影響。
[0023]數(shù)字化儀2優(yōu)選采用NI公司的PXI 5122型數(shù)字化儀。該型號的數(shù)字化儀在500kS/s的采樣率下測量不確定度分量優(yōu)于0.3%。
[0024]在本發(fā)明中，被測量設(shè)備3選用的是功率半導(dǎo)體器件測試系統(tǒng)，其以母板的方式實現(xiàn)信號和電源的傳輸。
[0025]根據(jù)功率半導(dǎo)體器件測量原理，除測量裝置另有規(guī)定外，測量裝置的校準方法應(yīng)與測量裝置的測量原理相符合，針對脈沖電壓源穩(wěn)定部分的1/3?2/3部分(20 μ s-30 μ s)的平均值進行測量。設(shè)功率半導(dǎo)體器件測試系統(tǒng)(被測量設(shè)備3)工作模式為加壓測流模式，設(shè)置內(nèi)部脈沖高壓源輸出為V，經(jīng)過高壓脈沖分壓器I (其比例系數(shù)設(shè)為k)后，數(shù)字化儀2能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)點進行記錄，在校準區(qū)域求取平均值并記為V1，其測量值可通過下式計算得出:
[0026]V0= V1Xk0
[0027]通過對國內(nèi)外功率IGBT測試設(shè)備進行調(diào)研，對于功率IGBT模塊測試設(shè)備而言，測量功率IGBT模塊參數(shù)時，是根據(jù)脈沖穩(wěn)定部分讀數(shù)求取平均值進行確定，該類設(shè)備研制廠家根據(jù)所設(shè)計脈沖源的技術(shù)性能，對于50 μ s單次脈沖寬度而言，一般其上升時間為10 μ s以內(nèi)，下降時間在10 μ S，脈沖穩(wěn)定部分在中間30 μ s (50 μ s_10 μ s_10 μ s)，測試過程中，保證測試同步在輸入(施加)、輸出(測量)端子進行測量，一般測量點為穩(wěn)定部分的1/3?2/3(20 μ s?30 μ s部分)求取平均值，作為測量結(jié)果的輸入，根據(jù)測量結(jié)果計算相關(guān)參數(shù)的量值。
[0028]在本發(fā)明中，數(shù)字化儀2的采樣率多500kS/s，即每2ys采集一個采樣點，對于1ys的脈沖穩(wěn)定部分，可以采集到5個點，求取平均值作為脈沖電流幅度測量結(jié)果，由于數(shù)字化儀2帶寬多10MHz，對上升時間影響可以計算得到為35ns，對于50 μ s單次脈沖而言，我們選取的測量部分為中間10 μ s部分，前沿部分優(yōu)于20 μ s即可，由于35ns〈〈20 μ s，所以完全可以滿足測量需求。
[0029]分析:
[0030](I)因為所采用數(shù)字化儀和脈沖高壓分壓器帶寬足夠大，采樣率足夠高，響應(yīng)速度足夠快，所以本發(fā)明的測量裝置能夠快速測量脈沖電壓幅度。
[0031](2)因為所采用的數(shù)字化儀和高壓脈沖分壓器脈沖電壓測量技術(shù)指標足夠高，采樣率足夠高，所以本發(fā)明的測量裝置能夠準確測量脈沖電壓幅度。
[0032]本發(fā)明的測量裝置除了可以用來測量功率半導(dǎo)體器件測試系統(tǒng)的內(nèi)部脈沖電壓幅度外，其應(yīng)用還可推廣至通信及無線電領(lǐng)域，用來測量電力電子器件參數(shù)施加的脈沖電壓幅度等。
[0033]需要說明的是，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種脈沖電壓幅度測量裝置，其特征在于，由高壓脈沖分壓器(I)和數(shù)字化儀(2)組成，所述數(shù)字化儀(2)的輸入接頭形式為BNC公轉(zhuǎn)接頭，所述高壓脈沖分壓器(I)的低壓輸出端連接到數(shù)字化儀⑵的“V+”端、接地端連接到數(shù)字化儀⑵的“V_”端，同時高壓脈沖分壓器(I)的高壓輸出端和接地端分別預(yù)留有連接頭(4，5)，位于高壓脈沖分壓器(I)的高壓輸出端的連接頭⑷用于連接被測量設(shè)備⑶的高壓源電壓輸出端子“ + ”端，位于高壓脈沖分壓器(I)的接地端的連接頭(5)用于連接被測量設(shè)備(3)的高壓源電壓輸出端子“-，，端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖電壓幅度測量裝置，其特征在于，所述高壓脈沖分壓器(I)的分壓比為1000:1ο3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈沖電壓幅度測量裝置，其特征在于，所述數(shù)字化儀(2)的采樣率彡500kS/s，帶寬彡1MHzο4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖電壓幅度測量裝置，其特征在于，所述數(shù)字化儀(2)采用NI公司的PXI 5122型數(shù)字化儀。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種脈沖電壓幅度測量裝置，其特征在于，由高壓脈沖分壓器和數(shù)字化儀組成，高壓脈沖分壓器的低壓輸出端連接到數(shù)字化儀的“V+”端、接地端連接到數(shù)字化儀的“V-”端，同時高壓脈沖分壓器的高壓輸出端和接地端分別預(yù)留測量探頭，位于高壓脈沖分壓器的高壓輸出端的測量探頭用于連接被測量設(shè)備的高壓源電壓輸出端子“+”端，位于高壓脈沖分壓器的接地端的測量探頭用于連接被測量設(shè)備的高壓源電壓輸出端子“-”端。本發(fā)明的有益之處在于：因為所采用的數(shù)字化儀和高壓脈沖分壓器帶寬足夠大，采樣率足夠高，響應(yīng)速度足夠快，脈沖電壓測量技術(shù)指標足夠高，所以本發(fā)明的裝置能夠快速、準確的測量脈沖電壓幅度。
【IPC分類】G01R19/25
【公開號】CN104931771
【申請?zhí)枴緾N201510260046
【發(fā)明人】劉沖, 李潔, 于利紅, 闞勁松
【申請人】中國電子技術(shù)標準化研究院
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月20日