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測(cè)量范圍	igbt mos bjt	測(cè)量精度	Vcesat Vgeth lces lges
外形尺寸	500（寬）x 450（深）x 250（高）cm；mm	重量	30kg

1范圍

華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)，可測(cè)試IGBT模塊，壓接式IGBT，動(dòng)態(tài)特性，開關(guān)特性，柵電荷，反向恢復(fù)特性等，華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)。

2應(yīng)遵循的主要現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)，IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試儀，該功率半導(dǎo)體模塊測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、檢查、試驗(yàn)等遵循如下國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，但不限于以下標(biāo)準(zhǔn)。
GB 13869-2008 用電安全導(dǎo)則
GB19517-2004 國(guó)家電器設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范
GB/T 15153.1-1998 運(yùn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)
GB 4208-2008 外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）（IEC 60529：2001，IDT）
GB/T 191-2008 包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志
GB/T 15139-1994 電工設(shè)備結(jié)構(gòu)總技術(shù)條件
GB/T 2423 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)
GB/T 3797-2005 電氣控制設(shè)備
GB/T 4588.3-2002 印制板的設(shè)計(jì)和使用
GB/T 9969-2008 工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則
GB/T 6988-2008 電氣技術(shù)用文件的編制
GB/T 3859.3 半導(dǎo)體變流器變壓器和電抗器
GB/T 311.1 絕緣配合第1部分：定義、原則和規(guī)則
IEC 60747-2/GB/T 4023-1997 半導(dǎo)體器件分立器件和集成電路第2部分:整流二極管
IEC 60747-9:2007/GB/T 29332-2012 半導(dǎo)體器件分立器件第9部分：絕緣柵雙極晶體管（IGBTs）

3技術(shù)要求
華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)

3.1整體技術(shù)指標(biāo)

3.1.1 華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)功能與測(cè)試對(duì)象

*1）功能
測(cè)試單元具備測(cè)試IGBT模塊動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試。具體測(cè)試參數(shù)及指標(biāo)詳見表格。
*2）測(cè)試對(duì)象
被測(cè)器件主要IGBT模塊。

3.1.2 IGBT模塊動(dòng)態(tài)測(cè)試參數(shù)及指標(biāo)

華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試單元對(duì)IGBT模塊和FRD的動(dòng)態(tài)參數(shù)及其他參數(shù)的定義滿足標(biāo)準(zhǔn)IEC60747-9以及IEC60747-2。如有其他需求，可自行定義。
以下參數(shù)的測(cè)試可以在不同的電壓等級(jí)、電流等級(jí)、溫度、機(jī)械壓力、回路寄生電感以及不同的驅(qū)動(dòng)回路參數(shù)下進(jìn)行。
1）華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)試參數(shù)
IGBT的開通和關(guān)斷波形及其相關(guān)參數(shù)的定義如圖2、圖3所示。

圖2 IGBT開通過程及其參數(shù)定義

圖3 IGBT關(guān)斷過程及其參數(shù)定義

表格2 華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)可測(cè)量的IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)

參數(shù)名稱	符號(hào)	參數(shù)名稱	符號(hào)
開通延遲時(shí)間	t_d(on)	關(guān)斷延遲時(shí)間	t_d(off)
上升時(shí)間	t_r	下降時(shí)間	t_f
開通時(shí)間	t_on	關(guān)斷時(shí)間	t_off
開通損耗	E_on	關(guān)斷損耗	E_off
柵極電荷	Q_g	拖尾時(shí)間	t_z
短路電流	I_SC	/	/

可測(cè)量的FRD動(dòng)態(tài)參數(shù)

參數(shù)名稱	符號(hào)	參數(shù)名稱	符號(hào)
反向恢復(fù)電流	I_RM	反向恢復(fù)電荷	Q_rr
反向恢復(fù)時(shí)間	t_rr	反向恢復(fù)損耗	E_rec

*2）動(dòng)態(tài)測(cè)試參數(shù)指標(biāo)
表格4華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng) IGBT動(dòng)態(tài)測(cè)試參數(shù)指標(biāo)

主要參數(shù)	測(cè)試范圍	精度要求	測(cè)試條件
V_ce 集射極電壓	50～1500V	200～500V±3%±1V； 500～1000V±2%±2V； 2000～1500V±1%±5V；	200～1500V
I_c 集射極電流	50～1000A	200～500A±3%±1A； 500～1000A±3%±2A； 1000A～4000A±2%±5A；	200～1000A
V_ge 柵極電壓	-30V～30V	-30～0V±1%±0.1V； 0～+30V±1%±0.1V	-30V～30V
Qg 柵極電荷	400~20000nC	Ig: 0～50A±3%±0.1mA;	400~20000nC
t_p 脈沖寬度	10μs～200μs	10μs～200μs；動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)需滿足在脈寬條件下可得到穩(wěn)定可測(cè)的波形	10μs～200μs 可設(shè)定
R_g 柵極電阻	2，3.3，4.7，6.8，10，15，20， 33，47，68	10個(gè)阻值，阻值可任意排列組合（便于更換）	0～30Ω
L 負(fù)載電感值	20μH～2000μH（七檔）	20μH、50μH、100μH、200μH、500μH、1000μH、2000μH可自動(dòng)切換；感值±5%±5uH；相應(yīng)感值檔需滿足對(duì)應(yīng)測(cè)試電流能力	20μH～2000μH（七檔）
測(cè)試回路雜散電感	小于150nH	小于150nH	小于150nH
t_d(on)_、t_d(off) 開通/關(guān)斷延遲	10～1000ns	10~200±2%±2ns；200~1000±2%±5ns
t_r_、t_f 上升/下降時(shí)間	10～1000ns	10~200±2%±2ns；200~1000±2%±5ns；
E_on_、E_off 開通/關(guān)斷能量	1～5000mJ	1～50mJ±2%±0.1mJ； 50～200mJ±2%±1mJ； 200～1000mJ±2%±2mJ； 1000～5000mJ±1%±5mJ；

表格5 二極管反向恢復(fù)測(cè)試

主要參數(shù)	測(cè)試范圍	精度要求	測(cè)試條件
I_FM 正向電流	50～1000A	50～200A±3%±1A； 200～1000A±3%±2A；	50～1000A
V_cc 二極管電壓	50～1500V	200～500V±3%±1V； 500～1500V±2%±2V；	200～1500V
I_RM 反向恢復(fù)電流	50～1000A	50～200A±3%±1A； 200～1000A±2%±2A；	50～1000A
Q_rr 反向關(guān)斷電荷	1～20000μC	1～50μC±3%±0.1 μC； 50～200μC±3%±1 μC； 200～1000μC±3%±2 μC； 1000～5000μC±2%±5 μC； 5000～20000μC±2%±10μC；	1～20000μC
t_rr 反向恢復(fù)時(shí)間	20～2000ns	20~100±3%±1ns；100~500±3%±2ns； 500~2000±2%±5ns；	20～2000ns
E_rec 反向關(guān)斷能量損失	1～5000mJ	1～50mJ±3%±0.1mJ；50～200mJ±3%±1mJ； 200～1000mJ±2%±2mJ； 1000～5000mJ±1%±5mJ	1～5000mJ
-di/dt 電流變化率	100～2000A/μs	100～2000A/μs	100～2000A/μs

表格6 IGBT短路測(cè)試

主要參數(shù)	測(cè)試范圍	精度要求	測(cè)試條件
V_ce 集射極電壓	200～1500V	200～1000V±2%±2V； 1000～1500V±1%±5V；	200～1500V
一次短路電流	200～1000A	200～500A±3%±1A； 500～1000A±2%±2A；	200～1000A
t_p 脈沖寬度	5～50μs	5～50μs 典型值10us	5～50μs
Vge 柵極電壓	10～30V	10～+30V±1%±0.1V	10～25V

3.1.3反偏安全工作區(qū)參數(shù)及指標(biāo)

表格7 IGBT安全工作區(qū)測(cè)試

單脈沖安全工作區(qū)測(cè)試	集電極電壓V_CE 50V-1500V	50～100V±3%±1V；100～500V±3%±2V； 500～1500V±2%±5V；
	集電極電流I_c 20A-2000A	20～100A±3%±1A；100～500A±3%±2A； 500A～2000A±2%±5A；
	負(fù)載電感（L_load）	1mH、10mH、50mH、100mH自動(dòng)切換
雙脈沖安全工作區(qū)測(cè)試	集電極電壓V_CE 50V-1500V	50～100V±3%±1V；100～500V±3%±2V； 500～1500V±2%±5V；
	集電極電流I_c 20A-2000A	20～100A±3%±1A；100～500A±3%±2A； 500A～2000A±2%±5A；
	負(fù)載電感（L_load）	1mH、10mH、50mH、100mH自動(dòng)切換

3.1.4保護(hù)安全功能

本測(cè)試單元應(yīng)具備完善的保護(hù)功能，除可有效保護(hù)操作人員不受事故傷害外，還在發(fā)生故障時(shí)不會(huì)造成設(shè)備自身的較大損壞，通過采取更換小型部件的方式即可修復(fù)。保護(hù)功能包括但不限于如下功能：

*高壓測(cè)試前可選低壓預(yù)測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)安全及連接良好
*完備的人身安全防護(hù)
測(cè)試結(jié)束電容自動(dòng)放電
測(cè)試過程中短路保護(hù)（非短路測(cè)試）
*被測(cè)器件防爆保護(hù)

3.2測(cè)試單元組成

本測(cè)試單元包括動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試部分，主要組成材料及其要求如下所示。

3.2.1 動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試部分主要材料清單

表格12動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試部分組成

序號(hào)	組成部分	單位	數(shù)量
1	可調(diào)充電電源	套	1
2	直流電容器	個(gè)	8
3	動(dòng)態(tài)測(cè)試負(fù)載電感	套	1
4	安全工作區(qū)測(cè)試負(fù)載電感	套	1
5	補(bǔ)充充電回路限流電感L	個(gè)	1
6	短路保護(hù)放電回路	套	1
7	正常放電回路	套	1
8	高壓大功率開關(guān)	個(gè)	5
9	尖峰抑制電容	個(gè)	1
10	主回路正向?qū)ňчl管	個(gè)	2
11	動(dòng)態(tài)測(cè)試?yán)m(xù)流二極管	個(gè)	2
12	安全工作區(qū)測(cè)試?yán)m(xù)流二極管	個(gè)	3
13	被測(cè)器件旁路開關(guān)	個(gè)	1
14	工控機(jī)及操作系統(tǒng)	套	1
15	數(shù)據(jù)采集與處理單元	套	1
16	機(jī)柜及其面板	套	1
17	壓接夾具及其配套系統(tǒng)	套	1
18	加熱裝置	套	1
19	其他輔件	套	1

3.3主要技術(shù)要求

3.3.1 動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試單元技術(shù)要求

3.3.1.1 環(huán)境條件

海拔高度：海拔不超過1000m；
溫度：儲(chǔ)存環(huán)境溫度 -20℃～60℃；
工作環(huán)境溫度： -5℃～40℃；
濕度：20%RH 至 90%RH (無凝露，濕球溫度計(jì)溫度: 40℃以下)；
震動(dòng)：抗地震能力按7級(jí)設(shè)防，地面抗震動(dòng)能力≤0.5g；
防護(hù)：無較大灰塵，腐蝕或爆炸性氣體，導(dǎo)電粉塵等空氣污染的損害；

3.3.1.2動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試部分主要材料技術(shù)要求

1）可調(diào)充電電壓源
用來給電容器充電，實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的直流母線電壓，滿足動(dòng)態(tài)測(cè)試、短路電流的測(cè)試需求。

輸入電壓 380V±10%
頻率 50HZ；
輸出電壓 500～1500V可調(diào)（可多個(gè)電源組成）
輸出電流 10A；
電壓控制精度 1%
電壓調(diào)整率 <0.1%；
紋波電壓 <1%；
工作溫度室溫～40℃；
保護(hù) 有過壓、過流、短路保護(hù)功能。

2）直流電容器
分為支撐電容、儲(chǔ)能電容，分別用于補(bǔ)償充電和實(shí)驗(yàn)時(shí)的大電流放電，滿足動(dòng)態(tài)測(cè)試、短路電流、反偏安全工作區(qū)的測(cè)試需求。至少包含8mF的容量。

單體電容容量 1mF
額定電壓 1500V
脈沖電流 1kA
工作溫度室溫～40℃
工作濕度<70%

3）動(dòng)態(tài)測(cè)試負(fù)載電感

電感量 20μH 、50μH 100μH 200μH 500μH 1000μH、2000μH
電流通過選擇不同檔位電感，滿足0~1kA電流輸出需求（10ms）
瞬態(tài)電壓大于1500V

負(fù)載電感配備自動(dòng)切換開關(guān)，可分別接通不同電感值，由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)接通；自動(dòng)切換開關(guān)參數(shù)性能需求與電感要求相匹配。

4）安全工作區(qū)測(cè)試負(fù)載電感

電感量 1mH 、10mH、50mH、100mH
電流通過選擇不同檔位電感，滿足0~20kA電流輸出需求（10ms）
瞬態(tài)電壓大于10kV

負(fù)載電感配備自動(dòng)切換開關(guān)，可分別接通不同電感值，由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)接通；自動(dòng)切換開關(guān)參數(shù)性能需求與電感要求相匹配。

5）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)補(bǔ)充充電回路限流電感
限制充電回路中的di/dt。

電感量 100μH
電流能力 6000A （5ms）
瞬時(shí)耐壓 10kV
工作溫度室溫～40℃
工作濕度 <70%

6）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)短路保護(hù)放電回路
緊急情況下快速放電，保證緊急情況時(shí)快速使設(shè)備處于安全電位。

回路耐壓 DC10kV
放電電流 10kA（5ms）
工作溫度室溫～40℃；
工作濕度 <70%

7）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)正常放電回路
用于設(shè)備正常關(guān)機(jī)時(shí)放電，使設(shè)備處于安全電位。

回路耐壓 10kV
放電電流 50A
工作溫度室溫～40℃；
工作濕度 <70%

8）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)高壓大功率開關(guān)

電流能力 2000A
隔離耐壓 10kV
響應(yīng)時(shí)間 150ms
脈沖電流 20kA（不小于10ms）
工作方式氣動(dòng)控制
工作氣壓 0.4MPa
工作溫度室溫～40℃
工作濕度 <70%

9）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)尖峰抑制電容
用于防止關(guān)斷瞬態(tài)過程中的IGBT器件電壓過沖。

電容容量 200μF
分布電感小于10nH
脈沖電流 2kA
工作溫度室溫～40℃
工作濕度 <70%

11）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)試?yán)m(xù)流二極管
用于防止測(cè)試過程中的過電壓。

反向電壓 8000V(2只串聯(lián))
-di/dt大于2000A/μs
通態(tài)電流 1200A
壓降小于1V
浪涌電流大于20kA
反向恢復(fù)時(shí)間小于2μs
工作溫度室溫～40℃
工作濕度 <70%

12）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)安全工作區(qū)測(cè)試?yán)m(xù)流二極管

反向電壓 12kV(3只串聯(lián))
-di/dt 大于2000A/μS
通態(tài)電流 1200A
壓降小于1V
浪涌電流大于20kA
反向恢復(fù)時(shí)間小于2μS
工作溫度室溫～40℃
工作濕度 <70%

13）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)被測(cè)器件旁路開關(guān)
被測(cè)安全接地開關(guān)，設(shè)備不運(yùn)行時(shí)，被測(cè)接地。

電流能力 DC 50A
隔離耐壓 15kV
響應(yīng)時(shí)間 150ms
工作方式氣動(dòng)控制
工作氣壓 0.4MPa
工作溫度室溫～40℃
工作濕度 <70%

14）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)工控機(jī)及操作系統(tǒng)
用于控制及數(shù)據(jù)處理，采用定制化系統(tǒng)，主要技術(shù)參數(shù)要求如下：

機(jī)箱：4Μ 15槽上架式機(jī)箱；
支持ATX母板；
CPΜ：INTEL雙核；
主板：研華SIMB；
硬盤：1TB；內(nèi)存4G；
3個(gè)5.25”和1個(gè)3.5”外部驅(qū)動(dòng)器；
集成VGA顯示接口、4個(gè)PCI接口、6個(gè)串口、6個(gè)ΜSB接口等。
西門子PLC邏輯控制

15）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理單元
用于數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理，主要技術(shù)參數(shù)要求如下：

示波器：LeCroy或者泰克
高壓探頭：滿足表格4-11動(dòng)態(tài)參數(shù)、短路電流、安全工作區(qū)測(cè)試需求
電流探頭：滿足表格4-11動(dòng)態(tài)參數(shù)、短路電流、安全工作區(qū)測(cè)試需求
狀態(tài)監(jiān)測(cè)：NI數(shù)據(jù)采集卡
上位機(jī)：基于Labview人機(jī)界面
數(shù)據(jù)提取：測(cè)試數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)為Excel文件及其他用戶需要的任何數(shù)據(jù)格式，特別是動(dòng)態(tài)測(cè)試波形可存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)格式；所檢測(cè)數(shù)據(jù)可傳遞至上位機(jī)處理；從檢測(cè)部分傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)上位機(jī)處理后可自動(dòng)列表顯示相應(yīng)測(cè)試數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理和狀態(tài)檢測(cè)部分內(nèi)容可擴(kuò)展

16）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)機(jī)柜及其面板
用于安裝固定試驗(yàn)回路及單元；主要技術(shù)參數(shù)要求如下；

風(fēng)冷系統(tǒng)；
可顯示主要電氣回路參數(shù)及傳感器測(cè)量值；
可直觀監(jiān)視試驗(yàn)過程，并可兼容高溫?cái)z像頭；
防護(hù)等級(jí)：IP40。
面板按鈕可以進(jìn)行緊急操作
機(jī)柜顏色：RAL7035

17）大功率IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)壓接夾具及其配套系統(tǒng)

工作壓力范圍：5～200kN；分辨率0.1kN
上下極板不平行度小于20μm
極板平整度小于10μm
壓力可連續(xù)調(diào)節(jié)，施加壓力平穩(wěn)，不可出現(xiàn)加壓時(shí)壓力過沖
安全技術(shù)要求：滿足GB 19517—2009國(guó)家電氣設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范；
大測(cè)試工作電壓：10kV（整體設(shè)備滿足GB 19517—2009標(biāo)準(zhǔn)外，局部絕緣電壓應(yīng)滿足測(cè)試需求）

18）其他輔件
除上述主要部件以外，動(dòng)態(tài)測(cè)試部分還包括：高壓開關(guān)及其放電回路、電壓反饋電路、電容接地限流電阻、限制電流變化率電感、功率回路限流電阻、主回路保護(hù)電流取樣電流互感器、Qg測(cè)試電路等。

華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)，可測(cè)試IGBT模塊，壓接式IGBT，動(dòng)態(tài)特性，開關(guān)特性，柵電荷，反向恢復(fù)特性等，華科智源大功率IGBT測(cè)試系統(tǒng)。