一种便携式模块批量检测装置的研制

肖汉旭,黄磊,张圆,马筱

摘 要：本产品涉及集成电路测试技术领域，尤其涉及一种用于测试智能功率模块的测试装置及测试方法。可同时测试多路功率开关器件，测试速度快，效率高。它只需对接收显示和状态比较模块中的波形进行判断就可以同时测试各通道功率开关器件的工作状态是否正常，各个通道之间是否存在干扰及各个功率驱动通道驱动能力的大小，可测试出智能功率模块处于真正工作状态下的表现。在智能功率模块交付客户前，可使用本产品提出的测试方法及测试装置进行测试，由于不需要购置专用的智能模块测试机，可以在研发初期大大节约研发成本；同时利用单片机模拟实际电机驱动智能功率模块，有效地降低了成本。

关键词：便携式；模块批量检测装置；研制

一、背景技术：
    智能功率模块是一种把功率开关器件、门级驱动电路，以及过压过流保护电路，集成在一起的高可靠性电力电子器件，主要适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源。智能功率模块内部的核心结构是由m路驱动电路和m个功率开关器件组成的m个功率驱动通道(m为大于1的自然数)，每个功率驱动通道都是由1路输入信号与1个功率开关器件组成，由输入信号的高低电平控制功率开关器件的开关。传统的智能功率模块测试机一般采用逐路测试的方法，对智能功率模块的各个功率驱动通道采用加一路输入驱动信号，测试一路功率开关器件的开关功能，其中输入的驱动信号为直流信号。这种测试方法存在如下三方面弊端：一是测试速度缓慢，效率低；二是，由于智能功率模块多用于驱动直流电机，在实际工作状态中，各个功率驱动通道之间往往互相影响和干扰。因此，只对各个功率驱动通道进行逐路测试，无法测试出智能功率模块的各个通道之间是否存在干扰，即无法测试出智能功率模块处于真正工作状态下的表现；三是，由于智能功率模块多用于高压、大电流的工作场合，目前，在市场上的专用智能功率模块测试机售价昂贵，在对智能功率模块的研发初期，如果只为了测试小量的电路而进行购置，将大大提高项目的投入。

    二、发明内容
    一种用于测试智能功率模块的测试装置，包括待测智能功率模块、外围功能模块、接收显示和状态比较模块；待测智能功率模块包括2η路驱动电路和2η个功率开关器件；2η路驱动电路的输入为2η个驱动信号，2η个驱动信号经过2η路驱动电路进行信号驱动增强后，传送到待测智能功率模块的2η个功率开关器件进行对应的开关动作；外围功能模块包括η个电阻；2η个功率开关器件两两分组，共分成η组，每一组功率开关器件中的第一个功率开关器件的漏极接高电压、第二个功率开关器件的源极接地、同时第一个功率开关器件的源极与第二个功率开关器件的漏极连接在一起，并与η个电阻中的一个电阻的一端相连并作为一个输出口输出电压信号，各电阻的另一端连接在一起；η个输出口用于输出η路电压信号到接收显示和状态比较模块；η为大于2的自然数；接收显示和状态比较模块的输入端与待测智能功率模块各输出口相连，用于接收电压信号并显示相应波形，以及根据设定的驱动信号逻辑关系生成条件，将显示波形和预置的正常波形进行比较来判断待测智能功率模块是否工作正常。

测试装置还包括：模拟传感信号发生模块和模拟传感驱动信号，转换模块模拟传感信号发生模块输出端与模拟传感驱动信号转换模块的输入端相连，用于按固定周期发送η相模拟传感信号到模拟传感驱动信号转换模块；模拟传感驱动信号转换模块的输出端与待测智能功率模块的输入端相连，用于对接收到的η相模拟传感信号进行处理后产生2η个驱动信号。的驱动信号逻辑关系生成条件包括如下两个方面(1)将2η个驱动信号两两分组，分成η组第一组驱动信号1和2、第二组驱动信号3和4、……、第η组驱动信号2η-1和2η ；(2)同一组内的2个驱动信号，禁止同时为H，每一组的状态为三种Α状态H/L、B 状态L/H、和C状态L/L ；H表示高电平，L表示低电平。的驱动信号逻辑关系生成条件还包括对η组信号的状态而言，在某一个信号瞬间，C状态无限制；在一个完整的信号周期中，每一组信号都必须经历过A状态，B状态和C状态。

将显示波形和预置的正常波形进行比较来判断待测智能功率模块是否工作正常包括三个方面：(1)输出信号波形的高电平与高电压VDD之间的差值用于判断每组功率开关器件中的第一个功率开关器件的驱动能力；(2)输出信号波形的低电平与地之间的差值用于判断每组功率开关器件中的第二个功率开关器件的驱动能力；(3)输出信号波形的轮廓与预先设置的正确波形轮廓的不一致用来判断功率开关器件存在相互干扰。

将显示波形和预置的正常波形进行比较，来判断待测智能功率模块是否工作正常，包括三个方面：(1)输出信号波形的高电平与高电压VDD之间的差值用于判断每组功率开关器件中的第一个功率开关器件的驱动能力；(2)输出信号波形的低电平与地之间的差值用于判断每组功率开关器件中的第二个功率开关器件的驱动能力；(3)输出信号波形的轮廓与预先设置的正确波形轮廓的不一致用来判断功率开关器件存在相互干扰。

    模拟传感信号发生模块使用单片机系统发送η相模拟传感信号。η相模拟传感信号经过电平转换模块进行电平转换。模拟传感驱动信号转换模块采用电机驱动模块产生驱动信号并通过滤波电路对驱动信号进行滤波。发送η相模拟传感信号的固定周期由电机驱动模块的电机实际转速设定。

    三、具体实施例方式

模拟传感驱动信号转换模块包括电机驱动模块和滤波电路，它们之间的连接关系为电机驱动模块接收到电平转换模块传送过来的经过电平转换的三相模拟传感信号，电机驱动模块将电平转换模块传送过来的三相模拟传感信号作为实际电机系统中的位置传感信号，对三相模拟传感信号进行处理产生相应的6路PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)驱动信号，然后，将产生的6路PWM驱动信号传送到滤波电路 进行信号滤波，6路PWM驱动信号经过滤波后输入到待测智能功率模块，使得待测智能功率模块中的6路功率驱动通道所含的6个功率开关器件进行对应的开关动作，在智能功率模块的三个输出口 A、B、C产生相应的电压信号。

接收显示和状态比较模块接收到待测智能功率模块的三个输出口 A、B、C的电压信号后产生相应的显示波形，并与预先设置的正确波形进行比较，根据设定的驱动信号逻辑关系生成条件将显示波形和预置的正常波形进行比较，来判断各功率驱动通道的功率开关器件的开关动作是否正常，包括各个功率驱动通道驱动能力的大小，以及各功率驱动通道之间是否存在相互干扰。外围功能模块产生各项电源信号和模拟检测信号，输入到待测智能功率模块， 使得待测智能功率模块处于正确的工作状态；并搭建测试所需的外围电路。

其驱动信号逻辑关系生成条件满足如下三个方面：

(1)将2η个驱动信号两两分组，分成η组第一组驱动信号1和2、第二组驱动信号3和4、……、第η组驱动信号2η-1和2η ；

(2)同一组内的2个驱动信号，禁止同时为H，每一组的状态为三种Α状态H/L、B 状态L/H、和C状态L/L ；H表示高电平，L表示低电平；

(3)对η组信号的状态而言，在某一个信号瞬间，A状态必须出现且只能出现一次， B状态必须出现且只能出现一次，C状态无限制；在一个完整的信号周期中，每一组信号都必须经历过A状态，B状态和C状态。

     三、权利要求
    用于测试智能功率模块的测试装置，其特征在于，包括待测智能功率模块、外围功能模块、接收显示和状态比较模块；待测智能功率模块包括2η路驱动电路和2η个功率开关器件；2η路驱动电路的输入为2η个驱动信号，2η个驱动信号经过2η路驱动电路进行信号驱动增强后，传送到待测智能功率模块的2η个功率开关器件进行对应的开关动作；外围功能模块包括η个电阻；2η个功率开关器件两两分组，共分成η组，每一组功率开关器件中的第一个功率开关器件的漏极接高电压、第二个功率开关器件的源极接地、同时第一个功率开关器件的源极与第二个功率开关器件的漏极连接在一起并与η个电阻中的一个电阻的一端相连并作为一个输出口输出电压信号，各电阻的另一端连接在一起；η个输出口用于输出η路电压信号到接收显示和状态比较模块；η为大于2的自然数；接收显示和状态比较模块的输入端与待测智能功率模块各输出口相连，用于接收电压信号并显示相应波形，以及根据设定的驱动信号逻辑关系生成条件将显示波形和预置的正常波形进行比较来判断待测智能功率模块是否工作正常。

    总 结：
    综上所述，一种用于测试智能功率模块的测试装置及测试方法，待测智能功率模块接收到2n个驱动信号后传送到2n个功率开关器件并对功率开关器件进行对应的开关动作；2n个功率开关器件两两分组，每组中的第一个功率开关器件的漏极接高电压、第二个功率开关器件的源极接地、同时第一个的源极与第二个的漏极连接在一起，并与外围功能模块中n个电阻中的某个电阻的一端相连后，将其作为一个输出口显示电压信号，各电阻的另一端连接在一起；接收显示和状态比较模块接收到n路电压信号后显示相应波形，并根据设定的驱动信号逻辑关系生成条件，将显示波形和预置的正常波形进行比较，来判断待测智能功率模块是否工作正常。采用本产品可以快速地测试出智能功率模块的工作状态。适用于在一定相关的范围内进行推广和使用。

参考文献：

[1] 电子通信装置的制造及其应用技术. X技术——国知局. 2020.10.20.