1.一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:
包括信号发生器,用于产生周期性方波电压信号,所述信号发生器连接有闭环电流信号控制电路和信号产生电路;
所述信号发生器与闭环控制电路之间设置有第一电阻Rcr,所述第一电阻Rcr的输出端连接被测功率器件的栅极;
所述闭环电流控制电路包括电流检测判断电路和电流调节电路,所述电流调节电路的输出端连接第一小信号电子开关S1,所述第一小信号电子开关S1的控制端连接电流检测判断电路的输出端,所述第一小信号电子开关S1的另一端连接所述第一电阻Rcr;所述电流检测判断电路用于检测被测功率器件的负载电流并进行限流判断,所述电流调节电路用于基于限流判断结果控制被测功率器件的负载电流;
所述信号产生电路包括自恢复延时电路1、自恢复延时电路2和自恢复短脉冲生成电路,所述自恢复延时电路1接入信号发生器,所述自恢复延时电路1的输出端连接被测功率器件的负载,用于接收信号发生器发出的周期性方波信号并进行延迟后输入被测功率器件的负载,使得负载由额定状态进入短路状态;
所述自恢复延时电路2接入电流检测判断电路的输出端,用于接收电流检测判断电路的输出电压信号;
所述自恢复短脉冲生成电路接通自恢复延时电路1和自恢复延时电路2的输出端;
所述第一电阻Rcr的输出端连接有第二小信号电子开关S3,所述第二小信号电子开关S3接地,所述第二小信号电子开关的控制端接通自恢复短脉冲生成电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:所述电流检测判断电路包括电流检测电路和限流判断电路,所述限流判断电路的输入端接入电流检测电路的输出端,用于接收电流检测电路输出的电流检测值,并进行预阈值判断。
3.根据权利要求2所述的一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:所述电流检测电路包括第一电容C1、第二电阻R1、第三电阻R2、第四电阻R3、第五电阻R4和第一运算放大器op1;
所述第一电容C1的两端分别连接第二电阻R1和第四电阻R3的输入端,所述第二电阻R1和第四电阻R3的输入端连接被测功率器件的检测电阻RSense,用于检测负载的电流;
所述第二电阻R1和第三电阻R2串接,且结点接入第一运算放大器op1的负输入端,所述第三电阻R2的输出端连接第一运算放大器op1的输出端;
所述第四电阻R3和第五电阻R4串接,且结点接入第一运算放大器op1的正输入端,所述第五电阻R4的输出端接地;
所述第一运算放大器op1的输出端连接限流判断电路的输入端,用于向限流判断电路输出检测到的负载的电流。
4.根据权利要求3所述的一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:所述限流判断电路包括第十电阻R9、第十一电阻R10、第十二电阻R11、第十三电阻R12、第二控制电压源VDD和第三运算放大器op3;
所述第十电阻R9和第十一电阻R10串接,且结点接入第三运算放大器op3的正输入端,所述第十一电阻R10的输出端接地;
所述第十二电阻R11和第十三电阻R12串接,且节点接入第三运算放大器op3的负输入端,所述第十三电阻R12的输出端接地;
所述第十二电阻R11的输入端连接第二控制电压源VDD,所述第十一电阻R10和第十三电阻R12的输出端接地;
所述第十电阻R9的输入端接入电流检测电路的输出端,所述第三运算放大器op3的输出端连接第一小信号电子开关S1的控制端和自恢复延时电路2的输入端,用于基于负载的电流值判断结果控制第一小信号电子开关S1的动作,以及将判断结果输入自恢复延时电路2。
5.根据权利要求2所述的一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:所述电流调节电路包括电流调节器和限流基准电路,所述电流调节器的输入端连接电流检测电路的输出端和限流基准电路,所述电流调节器的输出端连接第一小信号电子开关S1,用于在第一小信号电子开关S1动作后接入被测功率器件的栅极,控制负载电流。
6.根据权利要求5所述的一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:所述电流调节器包括第二运算放大器op2,以及串接的第八电阻R7、第九电阻R8和第二电容C2;
所述第八电阻R7和第九电阻R8的结点接入第二运算放大器op2的负输入端,所述第二电容C2的自由端接入第二运算放大器op2的输出端,所述第二运算放大器op2的输出端连接第一小信号电子开关S1;
所述第二运算放大器op2的正输入端接入限流基准电路。
7.根据权利要求5所述的一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:所述限流基准电路包括串接的第一控制电压源VCC、第六电阻R5和第七电阻R6,所述第七电阻R6的另一端接地;
所述第六电阻R5和第七电阻R6的连接结点接入电流调节器。
8.根据权利要求1所述的一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:所述自恢复延时电路1包括串接的第十四电阻R13和第三电容C3;
所述第十四电阻R13的输入端连接信号发生器,所述第十四电阻R13和第三电容C3的连接结点接入自恢复短脉冲生成电路和被测功率器件的负载,用于将从信号发生器接收的周期性方波信号传入自恢复短脉冲生成电路和被测功率器件的负载,控制负载从额定状态进入短路状态;
所述第三电容C3的一端接地。
9.根据权利要求1所述的一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:所述自恢复延时电路2包括串接的第十五电阻R14和第四电容C4,且结点接入自恢复短脉冲生成电路的输入端,所述第十五电阻R14的一端接入电流检测判断电路的输出端,所述第四电容C4的一端接地。
10.根据权利要求1所述的一种功率器件老化测试用纯硬件实现控制电路,其特征在于:所述自恢复短脉冲生成电路包括非门ng1、与非门ag1和与非门ag2;
所述非门ng1的输入端连接自恢复延时电路的输出端,所述非门ng1的输出端连接与非门ag1的一个输入端,所述与非门ag2的一个输入端连接自恢复延时电路1的输出端;
所述与非门ag1的另一个输入端接入与非门ag2的输出端,所述与非门ag2的另一个输入端接入与非门ag1的输出端;
所述与非门ag1的输出端连接第二小信号电子开关S3的控制端,用于通过延迟后信号发生器发出的高占空比的周期性方波信号控制第二小信号电子开关S3的通断。
11.根据权利要求1‑10任一项所述的控制电路的控制方法,其特征在于:步骤1:向被测功率器件的栅极输出高电平电压,控制被测功率器件进入额定状态;
步骤2:
步骤2.1:将同一高电平电压进行延时后输入负载,控制负载进入短路状态,获取负载短路时的电流信号,若其大于限流阈值,则控制电流调节器工作,控制负载的电流处于恒定值,使得被测功率器件进入短路限流状态;
步骤2.2:若负载短路时的电流大于限流阈值,则发出限流控制信号,并进行延时后与延时后的高电平信号结合,生成控制信号,控制被测功率器件的关断,解除被测功率器件短路限流状态,被测功率器件进入关断状态;
步骤3:被测功率器件进入冷却期,完成老化测试周期。
12.根据权利要求11所述的控制方法,其特征在于:
步骤1具体包括:
信号发生器输出高电平电压VLH,高电平电压一方面通过第一电阻Rcr输入被测功率器件的驱动电路1,使得驱动电路1处于高电平状态,使得被测功率器件的栅极处于高电平状态,控制被测功率器件导通,进入额定状态:其中,ton为额定状态的时间;R13为第十四电阻R13的阻值;C3为第三电容C3的电容值;VLH为信号发生器产生的高电平电压信号;VgeILMax为控制负载短路的大功率IGBT开关的驱动电路输入的低电平最大值。
13.根据权利要求11所述的控制方法,其特征在于:
步骤2.1具体包括:
信号发生器输出高电平电压经过自恢复延时电路1进行延时,然后进入负载的驱动电路2,使得驱动电路进入高电平状态,控制负载进入短路状态;
电流检测电路监测负载的电流数据,并将监测值发送至限流判断电路;
限流判断电路中设置有限流阈值,若负载的电流数据大于限流阈值,限流判断电路输出高电平电压信号至第一小信号电子开关S1的控制端,控制第一小信号电子开关S1导通,将电流调节器接入被测功率器件的栅极,将负载的电流限制在恒定值ILimit,使得被测功率器件进入短路限流状态,加热被测功率器件,加速被测功率器件老化。
14.根据权利要求13所述的控制方法,其特征在于:
步骤2.2具体包括:
限流判断电路输出高电平电压信号至自恢复延时电路2进行延时,然后进入自恢复短脉冲生成电路,自恢复延时电路1将信号发生器发出的高电平电压进行延迟后接入自恢复短脉冲生成电路,自恢复短脉冲生成电路综合自恢复延时电路1和自恢复延时电路2的输出电压信号,输出高电平电压信号使得第二小信号电子开关S3控制端动作,将第二小信号电子开关S3接通,被测功率器件通过第二小信号电子开关S3接地,被测功率器件被关断,其短路限流状态解除,第一小信号电子开关S1断开,完成一个短路限流时间的控制:其中,tsc1为短路限流时间;R14为第十五电阻R14的电阻值;C4为第四电容C4的电容值;VKH为限流判断电路输出高电平电压信号;VscILMax为非门ng1的输入低电平的最大值。
15.根据权利要求11所述的控制方法,其特征在于:
步骤3具体包括:
被测功率器件处于关断状态,信号发生器发出低电平电压信号VLL,经自恢复延时电路1的延时后进入负载的驱动电路2,使得驱动电路2发出低电平,控制负载恢复额定状态,限流判断电路收到的电流未超过其限流阈值,限流判断电路输出低电平电压信号,自恢复延时电路2接收限流判断电路的低电平信号,进行延迟后输入自恢复短脉冲生成电路,同时自恢复短脉冲生成电路接入被自恢复延时电路1延时后的信号发生器的低电平信号,自恢复短脉冲生成电路综合延时电路1和延时电路2发出的低电平电压信号,输出低电平电压信号,控制第二小信号电子开关S3的控制端动作,使得第二小信号电子开关S3断开;
自短路限流结束至信号发生器输出高电平,被测功率器件处于关断状态,被测功率器件被冷却,完成老化测试周期。