專利名稱：一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈沖發(fā)生裝置，尤其是涉及一種應(yīng)用于變流模塊功率器件IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)開關(guān)性能驗證測試的門極脈沖發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
隨著中國變流技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻變壓技術(shù)憑借其自身的強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢，在工業(yè)傳動市場應(yīng)用的普及率越來越高。而市場上針對變流器核心部件變流模塊出廠考核測試系統(tǒng)的搭建方式也各式各樣，有的甚至不對變流模塊功率器件IGBT的開關(guān)性能進(jìn)行單獨(dú)的出廠驗證，這也就導(dǎo)致變流器進(jìn)行出廠功率考核或現(xiàn)場應(yīng)用時變流模塊的失效甚至爆炸的機(jī)率大大提高(這樣不但提高了產(chǎn)品質(zhì)量隱患，還無形中大大提高了供應(yīng)商的制造和售后成本)。究其根源，很大一部分是由于變流模塊功率器件IGBT開關(guān)性能驗證的門極脈沖信號的可控性、可靠性和穩(wěn)定性要求很高。在對變流模塊進(jìn)行裝機(jī)或單獨(dú)出廠前必需對變流模塊功率器件IGBT的開關(guān)性能進(jìn)行驗證和適當(dāng)?shù)墓β士己?，以確保變流模塊的出廠質(zhì)量，其開關(guān)性能測試系統(tǒng)如圖1所示。為驗證變流模塊中功率器件IGBT的開關(guān)性能，需分別對同一橋臂上管(下管)IGBT的門極提供兩個不同脈沖寬度(脈寬可調(diào))的控制脈沖信號。如圖2所示，上半部分是門極脈沖發(fā)生裝置輸出開關(guān)控制脈沖波形，下半部分是功率器件IGBT導(dǎo)通和截止時C、E間的電壓和電流波形。同時測量并記錄上管(下管)功率器件IGBT第二個脈沖關(guān)斷時C極與E極間 VDM的電壓值和第二個脈沖打開時上管(下管)功率器件IGBT的C極與E極間電流的大小。目前國產(chǎn)變流產(chǎn)品正迅速發(fā)展，相應(yīng)產(chǎn)量也越來越大，由于變流模塊功率器件 IGBT開關(guān)性能驗證的測試對測試系統(tǒng)穩(wěn)定性和測試精度要求較高。目前國內(nèi)業(yè)界通用的變流模塊功率器件IGBT開關(guān)性能驗證的門極脈沖發(fā)生系統(tǒng)主要存在輸出功率不穩(wěn)、輸出門極脈沖電壓波形邊沿時間較長(波形上升沿和下降沿不夠陡峭)、易受外界信號干擾而導(dǎo)致輸出信號穩(wěn)定性不足、門極脈沖信號的可控性不強(qiáng)以及成本昂貴、檢修復(fù)雜和故障維修成本高等缺陷；這也就造成了產(chǎn)品的測試速度相當(dāng)緩慢，測試效率不高，在后續(xù)大批量生產(chǎn)中，無法符合速度快、低成本的要求，也可能會由于測試系統(tǒng)原因?qū)е聹y試準(zhǔn)確率不高而給產(chǎn)品質(zhì)量帶來隱患。目前國內(nèi)變流行業(yè)中很多變流模塊功率器件IGBT開關(guān)性能驗證的門極脈沖發(fā)生系統(tǒng)都是采用直接使用產(chǎn)品控制箱產(chǎn)生門極脈沖信號、或是軟硬件相結(jié)合的數(shù)字電路產(chǎn)生，或者是通過普通信號發(fā)生器加功率放大器相結(jié)合的方式產(chǎn)生。前兩種方式的缺陷是通用性差(如果要對門極脈沖信號的脈寬或輸出電壓幅值進(jìn)行調(diào)整，操作起來就比較復(fù)雜有的需要修改硬件，有的需要修改軟件，也有的需要同時修改軟件和硬件)、檢修復(fù)雜、故障維修成本高；第三種方式的顯著缺陷為成本高昂、系統(tǒng)大穩(wěn)定性差、操作復(fù)雜，且一旦故障維修成本也很高。目前行業(yè)中通用的變流模塊功率器件IGBT開關(guān)性能驗證的門極脈沖發(fā)生系統(tǒng)主要存在以下缺陷
(1)輸出功率不穩(wěn)定有時會因此而導(dǎo)致功率器件IGBT的開通和關(guān)斷不可靠，特別是進(jìn)行大功率變流模塊考核時表現(xiàn)尤為嚴(yán)重。(2)輸出門極脈沖電壓波形邊沿時間過長(波形上升沿和下降沿不夠陡峭)導(dǎo)致功率器件IGBT的開通和關(guān)斷損耗增大，同時也將導(dǎo)致功率器件IGBT的開通和關(guān)斷動態(tài)特性達(dá)不到所需的考核工作環(huán)境要求；因此勢必對功率器件IGBT的開通、關(guān)斷電流和電壓大小產(chǎn)生直接影響(特別是進(jìn)行高電壓變流模塊考核時)，導(dǎo)致得不到準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)而給產(chǎn)品質(zhì)量帶來嚴(yán)重隱患。(3)易受外界信號干擾而導(dǎo)致輸出信號穩(wěn)定性不足如果信號不穩(wěn)定將直接改變功率器件IGBT的靜態(tài)和動態(tài)工作環(huán)境，也勢必對功率器件IGBT的開通、關(guān)斷電流和電壓大小產(chǎn)生直接影響(特別是進(jìn)行大功率變流模塊考核時)，導(dǎo)致得不到準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)而給產(chǎn)品質(zhì)量帶來嚴(yán)重隱患。(4)檢修復(fù)雜和故障維修成本高業(yè)界數(shù)字電路結(jié)構(gòu)的變流模塊功率器件IGBT開關(guān)性能驗證的門極脈沖發(fā)生系統(tǒng)由于采用的是集成電路、軟硬件相結(jié)合的控制方式，同時也就對其檢修和故障維修成本提出了更高的要求，甚至其維修成本得不償失。(5)門極脈沖信號的可控性不強(qiáng)有的只能產(chǎn)生固定門極脈沖信號，如果要對信號的脈寬或輸出電壓幅值進(jìn)行調(diào)整，操作起來就比較復(fù)雜(有的需要修改硬件，有的需要修改軟件，也有的需要同時修改軟件和硬件)，這也就在很大程度上降低了門極脈沖發(fā)生系統(tǒng)的通用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通用性高、信號穩(wěn)定、高精度的變流模塊功率器件IGBT 開關(guān)性能驗證測試用門極脈沖發(fā)生裝置，能夠很好地提高測試質(zhì)量、提升測試效率、節(jié)約設(shè)備投入成本，增強(qiáng)裝置的通用性，有效降低操作員的入門門檻。本發(fā)明具體提供了一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的實施方式， 一種變流模塊功率器件測試門極脈沖發(fā)生裝置，包括電源輸入電路，脈沖復(fù)位電路，脈沖啟動電路，脈沖形成電路，脈寬調(diào)節(jié)電路，門極脈沖輸出電路一，門極脈沖輸出電路二，IGBT 工作狀態(tài)信號反饋控制電路，電源輸入電路與脈沖形成電路連，對外部電源輸入的DC5V和 DC15V進(jìn)行濾波和保護(hù)處理，DC5V電源對門極脈沖發(fā)生裝置中的邏輯芯片進(jìn)行供電和產(chǎn)生 DC5V控制信號，DC15V電源將DC5V門極脈沖上拉為DC15V脈沖輸出；脈沖復(fù)位電路與脈沖形成電路相連，對門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)行清零復(fù)位，并做好下一步測試的操作準(zhǔn)備；脈沖啟動電路與脈沖形成電路相連，對門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)行觸發(fā)，使門極脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生一組合適的雙脈沖門極脈沖信號；脈沖形成電路產(chǎn)生一組高低電平信號，經(jīng)過處理后輸出一組穩(wěn)定的DC5V雙脈沖電信號PLUS ；脈寬調(diào)節(jié)電路與脈沖形成電路相連，對脈沖形成電路輸出的雙脈沖門極脈沖信號進(jìn)行脈沖寬度和兩門極脈沖間的延時進(jìn)行調(diào)節(jié)；
門極脈沖輸出電路一與脈沖形成電路相連，將脈沖形成電路產(chǎn)生的雙脈沖轉(zhuǎn)變成兩組互為反向的DC5V雙脈沖門極觸發(fā)信號；門極脈沖輸出電路二與門極脈沖輸出電路一相連， 對兩組互為反向的DC5V雙脈沖門極觸發(fā)信號分別進(jìn)行上拉處理，并輸出兩組穩(wěn)定的互為反向DC15V雙脈沖門極觸發(fā)信號；IGBT工作狀態(tài)信號反饋控制電路與脈沖形成電路相連，監(jiān)測被測IGBT模塊的工作狀態(tài)信號，當(dāng)被測IGBT模塊出現(xiàn)異常時，產(chǎn)生封鎖脈沖信號。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)一步的實施方式， 門極脈沖發(fā)生裝置還包括工作狀態(tài)檢測及指示電路，工作狀態(tài)檢測及指示電路與脈沖形成電路相連，對門極脈沖發(fā)生裝置的工作狀態(tài)和工作指標(biāo)進(jìn)行顯示和監(jiān)測。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)一步的實施方式， 雙脈沖門極脈沖信號幅值的大小通過調(diào)節(jié)電源輸入電路中DC15V電源輸入電壓幅值的大小來調(diào)整。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)一步的實施方式， 門極脈沖發(fā)生裝置包括脈沖使能信號輸出電路，脈沖使能信號輸出電路的作用在于給變流模塊提供一受控的DC 5V或DC 15V高電平工作允許信號，告知變流模塊驅(qū)動板可以開始接收門極觸發(fā)脈沖信號，否則變流模塊驅(qū)動板將禁止接收門極觸發(fā)脈沖信號。變流模塊驅(qū)動板是整個變流模塊中的一部分，變流模塊驅(qū)動板與本發(fā)明的變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置相連。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)一步的實施方式， 門極脈沖發(fā)生裝置包括DC15V輸出電路，DC15V輸出電路通過脈沖形成電路與電源輸入電路相連，其作用在于給變流模塊驅(qū)動板提供一受控的RC濾波處理后DC15V工作電壓信號， 使變流模塊驅(qū)動板受電開始工作。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)一步的實施方式， 脈沖形成電路的門極脈沖形成是由手動給D觸發(fā)器IC3的CLK端一脈沖信號，由該D觸發(fā)器產(chǎn)生一個低脈沖信號給雙可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC4，然后由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC4產(chǎn)生兩個5V的高低電平信號，再通過脈沖輸出電路中或門電路IC6和反相器IC7對高低電平信號進(jìn)行邏輯處理后產(chǎn)生一組穩(wěn)定，且邊沿陡峭的DC5V雙脈沖電壓波形PLUS。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)一步的實施方式， 門極脈沖輸出電路二通過三極管Vl和三極管V3將DC5V門極脈沖信號進(jìn)行上拉處理，放大為DC15V的門極脈沖信號，實現(xiàn)信號的隔離和放大。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)一步的實施方式， 脈寬調(diào)節(jié)電路通過調(diào)整電位器VRl調(diào)節(jié)首個脈沖的脈寬時間Tl，通過調(diào)整電位器VR2調(diào)節(jié)兩脈沖間距時間T2，通過調(diào)整電位器VR3調(diào)節(jié)第二個脈沖的脈寬時間T3。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)一步的實施方式， 脈沖復(fù)位電路包括上電復(fù)位電路和手動復(fù)位電路，上電復(fù)位電路對D觸發(fā)器IC3和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC4進(jìn)行上電清零復(fù)位，手動復(fù)位電路由手動產(chǎn)生一低電平信號給D觸發(fā)器IC3進(jìn)行清零復(fù)位處理，并做好產(chǎn)生下一組試驗門極觸發(fā)脈沖信號的準(zhǔn)備。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)一步的實施方式， 當(dāng)被測IGBT模塊出現(xiàn)異常時，由變流模塊發(fā)出FOU信號經(jīng)過反相器IC7進(jìn)行邏輯隔離處理后送入D觸發(fā)器IC3產(chǎn)生一高電平信號來封鎖脈沖信號的產(chǎn)生，設(shè)置跨接套JPl用來適應(yīng)變流模塊異常信號為高電平或低電平不同設(shè)置時的需要。通過實施本發(fā)明具體實施方式
所描述的一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，在針對傳統(tǒng)變流模塊功率器件IGBT開關(guān)性能驗證的門極脈沖發(fā)生裝置缺點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，提高了測試質(zhì)量、提升了測試效率、節(jié)約了設(shè)備投入的成本，增強(qiáng)了裝置的通用性，有效地降低了操作員的入門門檻。同時，由于電路構(gòu)成設(shè)計簡單，可以很好的簡化檢修步驟和降低故障維修成本，可修復(fù)性價比高，確保了應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現(xiàn)有技術(shù)變流模塊功率器件IGBT的開關(guān)性能測試系統(tǒng)簡圖2是現(xiàn)有技術(shù)測試系統(tǒng)的控制信號波形及各測量點(diǎn)電壓、電流波形示意圖； 圖3是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的電源輸入電路原理
圖5是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的上電復(fù)位電路原理
圖6是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的手動復(fù)位電路原理
圖7是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的脈沖啟動電路原理
圖8是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的脈沖形成電路原理
圖9是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的DC5V脈沖輸出電路原理圖10是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置DC5V雙脈沖電壓波形示意圖11是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置DC15V雙脈沖電壓波形示意圖12是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的DC15V脈沖輸出電路原理圖13是本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的IGBT變流模塊異常信號反饋電路原理圖。其中1-功率模塊，2-示波器，3-萬用表，4-電流探頭，5-電感，6_門極脈沖發(fā)生裝置，7-驅(qū)動模塊，8-高壓電源，9-電容，10-低壓電源，11-電源輸入電路，12-脈沖復(fù)位電路，13-脈沖啟動電路，14-脈沖形成電路，15-脈寬調(diào)節(jié)電路，16-門極脈沖輸出電路一， 17-門極脈沖輸出電路二，18- IGBT工作狀態(tài)信號反饋控制電路，19-工作狀態(tài)檢測及指示電路，20-脈沖使能信號輸出電路，21-DC15V輸出電路，IGBTl、IGBT2-IGBT器件。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。作為本發(fā)明一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的具體實施方式
，為產(chǎn)生驗證變流模塊中功率器件IGBT的開關(guān)性能測試過程中所需的兩個不同脈寬脈沖控制信號，如圖3所示的變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置包括電源輸入電路11，脈沖復(fù)位電路12，脈沖啟動電路13，脈沖形成電路14，脈寬調(diào)節(jié)電路15，門極脈沖輸出電路一 (DC5V脈沖輸出電路)16，門極脈沖輸出電路二(DC15V脈沖輸出電路)17 (脈沖上拉電路)， IGBT工作狀態(tài)信號反饋控制電路18，工作狀態(tài)檢測及指示電路19 (IGBT故障信號、脈沖信號狀態(tài)等組成)。各分電路模塊結(jié)構(gòu)功能介紹如下
電源輸入電路11 主要對外部電源輸入的DC5V和DC15V進(jìn)行濾波和保護(hù)處理，DC5V主要對變流模塊功率器件測試門極脈沖發(fā)生裝置中的各邏輯芯片進(jìn)行供電和產(chǎn)生各種DC5V 控制信號；DC15V電源主要是用于將DC5V門極脈沖上拉為DC15V脈沖輸出。脈沖復(fù)位電路12 產(chǎn)生合適的低電平信號對變流模塊功率器件測試門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)行清零復(fù)位，并做好下一步試驗操作準(zhǔn)備。脈沖啟動電路13 產(chǎn)生一個合適的低電平信號對變流模塊功率器件測試門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)行觸發(fā)，使門極脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生一組合適的雙脈沖門極脈沖信號。脈沖形成電路14 通過門極脈沖發(fā)生裝置內(nèi)部邏輯電路的相互觸發(fā)，并產(chǎn)生一組合適的高低電平信號，然后經(jīng)過若干邏輯處理后輸出一組穩(wěn)定的DC5V雙脈沖門極脈沖信號。脈寬調(diào)節(jié)電路15 通過改變電路的阻容系數(shù)分別對脈寬Tl、T3和脈沖延時T2進(jìn)行大小調(diào)節(jié)控制。DC5V脈沖輸出電路16 將脈沖形成電路14產(chǎn)生的雙脈沖轉(zhuǎn)變成兩組互為反向的 DC5V雙脈沖門極觸發(fā)信號。DC15V脈沖輸出電路17 對兩組互為反向的DC5V雙脈沖門極脈沖信號分別進(jìn)行上拉處理，并輸出兩組穩(wěn)定的互為反向DC15V雙脈沖門極觸發(fā)信號。該信號也可以通過改變 DC15V電源輸入電壓幅值大小來調(diào)整雙脈沖門極觸發(fā)信號輸出電壓幅值的大小。IGBT工作狀態(tài)信號反饋控制電路18 該部分電路主要包括對變流模塊功率器件 IGBT的使能控制，以及變流模塊功率器件IGBT各異常工作狀態(tài)的保護(hù)。工作狀態(tài)檢測及指示電路19 該部分電路主要是起到人機(jī)控制的可視化，以及便于異常檢修和故障處理，對變流模塊功率器件測試門極脈沖發(fā)生裝置的各項工作狀態(tài)和工作指標(biāo)進(jìn)行顯示和監(jiān)測。脈沖使能信號輸出電路20 該部分電路主要是起到給變流模塊提供一受控的DC 5V或DC 15V高電平工作允許信號，告知變流模塊驅(qū)動板可以開始接收門極觸發(fā)脈沖信號， 否則變流模塊驅(qū)動板將禁止接收門極觸發(fā)脈沖信號。變流模塊驅(qū)動板是整個變流模塊中的一部分，變流模塊驅(qū)動板與本發(fā)明的變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置相連。DC15V輸出電路21 該部分電路主要是起到給變流模塊驅(qū)動板提供一受控的RC濾波處理后DC15V工作電壓信號，使變流模塊驅(qū)動板受電開始工作。
下面對系統(tǒng)各組成部分的結(jié)構(gòu)和功能詳細(xì)介紹如下
(1)電源輸入電路11 主要對外部電源輸入的DC5V和DC15V進(jìn)行濾波和保護(hù)處理，以及對電源開通和關(guān)斷時的尖峰電壓進(jìn)行吸收和平緩處理，以保護(hù)受電元器件不被異常電信號損傷(電路結(jié)構(gòu)詳見圖4所示)。DC5V電源主要對門極脈沖發(fā)生裝置中的各邏輯芯片進(jìn)行供電和產(chǎn)生各種DC5V控制信號；而DC15V電源主要是用于將DC5V門極脈沖上拉為DC15V 脈沖輸出。(2)脈沖復(fù)位電路12 產(chǎn)生合適的低電平信號對門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)行清零復(fù)位，并做好下一步試驗操作準(zhǔn)備。脈沖復(fù)位電路由上電復(fù)位和手動復(fù)位兩部分組成。 上電復(fù)位電路主要是對D觸發(fā)器(74LS74)和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(74LS123 )進(jìn)行上電清零復(fù)位(電路結(jié)構(gòu)詳見圖5所示)。手動復(fù)位電路手動產(chǎn)生一合適的低電平信號給D觸發(fā)器(74LS74)進(jìn)行清零復(fù)位處理，并做好產(chǎn)生下一組試驗門極觸發(fā)脈沖信號的準(zhǔn)備(電路結(jié)構(gòu)詳見圖6所示)。(3)脈沖啟動電路13 手動產(chǎn)生一合適的低電平信號給D觸發(fā)器(74LS74)，對D觸發(fā)器(74LS74)進(jìn)行觸發(fā)，使門極脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生一組理想的雙脈沖門極脈沖信號(電路結(jié)構(gòu)詳見圖7所示)。(4)脈沖形成電路14 該脈沖形成電路是由手動給D觸發(fā)器IC3 (74LS74)的CLK 端一脈沖信號，由該D觸發(fā)器(74LS74)產(chǎn)生一個低脈沖信號給雙可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 IC4 (74LS123)，然后由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(74LS123)產(chǎn)生兩個5V的高低電平信號，再通過脈沖輸出電路中或門電路IC6 (74LS32)、反相器IC7 (74HC04)等對高低電平信號進(jìn)行若干邏輯處理后產(chǎn)生一組穩(wěn)定，且邊沿陡峭(波形上升沿和下降沿時間短)的DC5V雙脈沖電壓波形 PLUS。(5)脈寬調(diào)節(jié)電路15 該脈寬調(diào)節(jié)電路的基本工作原理是利用電阻、電容的充放電延時特性對充放電電壓檢測的功能，實現(xiàn)定時或延時，實際使用過程中只需按照實際試驗需求靈活改變電路阻容值的大小(本電路主要通過改變電阻大小)，就可以取得在一定時間范圍的定時或延時脈沖輸出。從該原理出發(fā)，該脈沖形成電路還具有單個脈寬大小調(diào)節(jié) (T1、T3)和脈沖延時大小調(diào)節(jié)(T2)的功能
調(diào)整電位器VR1，首個脈沖的脈寬時間Tl將會跟隨調(diào)節(jié)； 調(diào)整電位器VR2，兩脈沖間距時間Τ2將會跟隨調(diào)節(jié)； 調(diào)整電位器VR3，第二個脈沖的脈寬時間Τ3將會跟隨調(diào)節(jié)。(6)DC5V脈沖輸出電路16 對脈沖形成電路產(chǎn)生的一組DC5V雙脈沖電壓波形 (PLUS)信號進(jìn)行處理，并輸出兩組互為反向的DC5V雙脈沖門極觸發(fā)信號(波形詳見圖10 所示)。(7)DC15V脈沖輸出電路17 對兩組互為反向的DC5V雙脈沖門極觸發(fā)信號分別進(jìn)行上拉處理，并輸出兩組穩(wěn)定的DC15V雙脈沖門極觸發(fā)信號(波形詳見圖11所示)。為了滿足不同電壓幅值等級IGBT功率器件門極觸發(fā)脈沖信號的需要，該脈沖輸出電路也可以通過改變DC15V電源輸入電壓的大小來調(diào)整雙脈沖門極脈沖信號電壓幅值的大小，只要選擇性能合適的三極管VI、V3，再加上合理的外圍電路設(shè)計，就可以做到輸入 DC電壓有多高，輸出雙脈沖門極脈沖信號的電壓幅值就有多高(且門極脈沖波形各項參數(shù)指標(biāo)也能達(dá)到試驗考核要求)，以達(dá)到功能擴(kuò)展，提高本裝置的通用性(具體電路結(jié)構(gòu)詳見圖12所示)。通過三極管VI、V3等器件將DC5V門極脈沖信號進(jìn)行上拉處理，放大為DC15V的門極脈沖信號，實現(xiàn)了工作信號與形成信號的隔離和放大，提高了 DC15V工作脈沖信號的抗干擾性能，確保裝置可以高電壓驅(qū)動輸出(可以做到DC15V電壓輸入端輸入DC電壓有多高，輸出雙脈沖門極脈沖信號的電壓幅值就有多高，以達(dá)到功能擴(kuò)展，提高了本裝置的通用性)。(S)IGBT工作狀態(tài)信號反饋控制電路18 當(dāng)被測IGBT模塊出現(xiàn)異常時，由變流模塊發(fā)出FOU信號經(jīng)過反相器IC7(74HC04)進(jìn)行邏輯隔離處理后送入D觸發(fā)器IC3(74LS74) 產(chǎn)生一高電平信號來封鎖脈沖信號的產(chǎn)生。同時，跨接套JPl的作用是用來適應(yīng)變流模塊異常信號為高電平或低電平不同設(shè)置時的需要，用以實現(xiàn)異常保護(hù)功能的通用性(具體電路結(jié)構(gòu)詳見圖13所示)。(9)裝置工作狀態(tài)檢測及指示電路19 該部分電路主要是起到人機(jī)控制的可視化，以及便于異常檢修和故障處理，對門極脈沖發(fā)生裝置的各項工作狀態(tài)和工作指標(biāo)進(jìn)行顯示和監(jiān)測。(10)脈沖使能信號輸出電路20 該部分電路主要是起到給變流模塊提供一受控的DC 5V或DC 15V高電平工作允許信號，告知變流模塊驅(qū)動板可以開始接收門極觸發(fā)脈沖信號，否則變流模塊驅(qū)動板將禁止接收門極觸發(fā)脈沖信號。該電路可以集成在脈沖形成電路14的內(nèi)部，也可以單獨(dú)設(shè)置。(11)DC15V輸出電路21 該部分電路主要是起到給變流模塊驅(qū)動板提供一受控的 RC濾波處理后DC15V工作電壓信號，使變流模塊驅(qū)動板受電開始工作。本發(fā)明具體實施方式
所描述的變流模塊功率器件測試門極脈沖發(fā)生裝置具備通用性高、信號穩(wěn)定、高精度的優(yōu)點(diǎn)。由于電路設(shè)計簡單(模擬電路構(gòu)成)，通用性強(qiáng)(可以通過調(diào)節(jié)3個同樣的滑動變阻器來分別調(diào)整兩脈沖脈寬Tl、T3和兩脈沖之間的間距T2 ；同時， 還可通過改變控制電壓幅值來調(diào)整輸出脈沖電壓幅值的大小)；同時，由于采用模擬電路構(gòu)成，可以很好的降低制作成本(核心單板的制作成本大概在300元左右)，簡化檢修步驟和降低故障維修成本，可修復(fù)性價比高，確保了實際應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性。本發(fā)明也可以用于其他系統(tǒng)以及其他功率等級的功率器件測試用門極脈沖發(fā)生， 因此改變本發(fā)明具體實施方式
當(dāng)中的各種電壓參數(shù)等級的技術(shù)方案也是本發(fā)明保護(hù)的范圍。同時，本發(fā)明裝置也可以用于變流模塊當(dāng)中其他類似功率器件的測試。本發(fā)明具體實施方式
當(dāng)中的各種數(shù)字邏輯芯片也可以使用類似功能的其他功能電路替代。這些變形的方式都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于包括電源輸入電路(11)，脈沖復(fù)位電路(12)，脈沖啟動電路(13)，脈沖形成電路(14)，脈寬調(diào)節(jié)電路(15)， 門極脈沖輸出電路一(16)，門極脈沖輸出電路二(17)，IGBT工作狀態(tài)信號反饋控制電路 (18),電源輸入電路(11)與脈沖形成電路(14)相連，對外部電源輸入的DC5V和DC15V進(jìn)行濾波和保護(hù)處理，DC5V電源用于對門極脈沖發(fā)生裝置中的邏輯芯片進(jìn)行供電和產(chǎn)生DC5V 控制信號，DC15V電源用于將DC5V門極脈沖上拉為DC15V脈沖輸出；脈沖復(fù)位電路(12)與脈沖形成電路(14)相連，對門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)行清零復(fù)位，并做好下一步測試的操作準(zhǔn)備；脈沖啟動電路(13)與脈沖形成電路(14)相連，對門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)行觸發(fā)，使門極脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生一組合適的雙脈沖門極脈沖信號；脈沖形成電路(14 )產(chǎn)生一組高低電平信號，經(jīng)過處理輸出一組穩(wěn)定的雙脈沖門極脈沖信號；脈寬調(diào)節(jié)電路(15)與脈沖形成電路(14)相連，對脈沖形成電路(14)輸出的雙脈沖門極脈沖信號進(jìn)行脈沖寬度和兩門極脈沖間的延時進(jìn)行調(diào)節(jié)；門極脈沖輸出電路一(16)與脈沖形成電路(14)相連，將脈沖形成電路(14)產(chǎn)生的雙脈沖轉(zhuǎn)變成兩組互為反向的DC5V 雙脈沖門極觸發(fā)信號；門極脈沖輸出電路二( 17)與門極脈沖輸出電路一(16)相連，對兩組互為反向的DC5V 雙脈沖門極觸發(fā)信號分別進(jìn)行上拉處理，并輸出兩組穩(wěn)定的互為反向的DC15V雙脈沖門極觸發(fā)信號；IGBT工作狀態(tài)信號反饋控制電路(18)與脈沖形成電路(14)相連，監(jiān)測被測IGBT 模塊的工作狀態(tài)信號，當(dāng)被測IGBT模塊出現(xiàn)異常時，產(chǎn)生封鎖脈沖信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于所述的門極脈沖發(fā)生裝置包括工作狀態(tài)檢測及指示電路(19)，工作狀態(tài)檢測及指示電路(19)與脈沖形成電路(14)相連，對門極脈沖發(fā)生裝置的工作狀態(tài)和工作指標(biāo)進(jìn)行顯示和監(jiān)測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于所述門極脈沖輸出電路二(17)輸出的雙脈沖門極脈沖信號幅值的大小通過調(diào)節(jié)電源輸入電路(11)中DC15V電源輸入電壓幅值的大小來調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于所述的門極脈沖發(fā)生裝置包括脈沖使能信號輸出電路(20)，脈沖使能信號輸出電路 (20)用于給變流模塊驅(qū)動板提供一受控的DC 5V或DC 15V高電平工作允許信號，告知變流模塊驅(qū)動板可以開始接收門極觸發(fā)脈沖信號，否則變流模塊將禁止接收門極觸發(fā)脈沖信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于所述的門極脈沖發(fā)生裝置包括DC15V輸出電路(21)，DC15V輸出電路(21)通過脈沖形成電路(14)與電源輸入電路(11)相連，用于給變流模塊驅(qū)動板提供一受控的RC濾波處理后DC15V工作電壓信號，使變流模塊驅(qū)動板受電開始工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5中任一權(quán)利要求所述的一種變流模塊功率器件測試門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于所述的脈沖形成電路(14)的門極脈沖形成是由手動給D觸發(fā)器 (IC3)的CLK端一脈沖信號，由該D觸發(fā)器產(chǎn)生一個低脈沖信號給雙可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(IC4)，然后由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(IC4)產(chǎn)生兩個5V的高低電平信號，再通過脈沖輸出電路中的或門電路(IC6)和反相器(IC7)對高低電平信號進(jìn)行邏輯處理后產(chǎn)生一組穩(wěn)定，且邊沿陡峭的DC5V雙脈沖電壓波形(PLUS)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于所述的門極脈沖輸出電路二(17)通過三極管Vl和三極管V3將DC5V門極脈沖信號進(jìn)行上拉處理，放大為DC15V的門極脈沖信號，實現(xiàn)信號的隔離和放大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于所述的脈寬調(diào)節(jié)電路(15)通過調(diào)整電位器VRl調(diào)節(jié)首個脈沖的脈寬時間Tl，通過調(diào)整電位器VR2調(diào)節(jié)兩脈沖間距時間T2，通過調(diào)整電位器VR3調(diào)節(jié)第二個脈沖的脈寬時間T3。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于所述的脈沖復(fù)位電路(12)包括上電復(fù)位電路和手動復(fù)位電路，上電復(fù)位電路對D觸發(fā)器(IC3)和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(IC4)進(jìn)行上電清零復(fù)位，手動復(fù)位電路由手動產(chǎn)生一低電平信號給D觸發(fā)器(IC3)進(jìn)行清零復(fù)位處理，并做好產(chǎn)生下一組試驗門極觸發(fā)脈沖信號的準(zhǔn)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置，其特征在于當(dāng)被測IGBT模塊出現(xiàn)異常時，由變流模塊發(fā)出(FOU)信號經(jīng)過反相器(IC7)進(jìn)行邏輯隔離處理后送入D觸發(fā)器(IC3)產(chǎn)生一高電平信號來封鎖脈沖信號的產(chǎn)生，設(shè)置跨接套 (JPl)用來適應(yīng)變流模塊異常信號為高電平或低電平不同設(shè)置時的需要。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變流模塊功率器件測試用門極脈沖發(fā)生裝置的具體實施方式
，包括電源輸入電路，脈沖復(fù)位電路，脈沖啟動電路，脈沖形成電路，脈寬調(diào)節(jié)電路，門極脈沖輸出電路一，門極脈沖輸出電路二等電路模塊。脈沖啟動電路對門極脈沖發(fā)生裝置進(jìn)行觸發(fā)，脈沖形成電路產(chǎn)生一組雙脈沖門極脈沖信號，脈寬調(diào)節(jié)電路對雙脈沖門極脈沖信號進(jìn)行脈沖寬度和兩門極脈沖延時進(jìn)行調(diào)節(jié)，門極脈沖輸出電路一將雙脈沖轉(zhuǎn)變成兩組互為反向的DC5V雙脈沖電壓波形，門極脈沖輸出電路二對DC5V雙脈沖門極觸發(fā)信號進(jìn)行上拉處理，輸出DC15V雙脈沖門極觸發(fā)信號。本發(fā)明所描述的技術(shù)方案提高了測試質(zhì)量和效率，節(jié)約設(shè)備投入，增強(qiáng)了裝置的通用性。
文檔編號H03K3/012GK102185591SQ20111004880
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者余志濤, 周利軍, 易衛(wèi)華, 李濤, 武松劍, 耶小方, 陳晨, 高峰, 黃進(jìn)一 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司