[发明专利]电力电子元件的电压响应测试方法

说明书

本发明提供一种电力电子元件的电压响应测试方法，包含以下步骤：利用一脉冲命令产生模块计算并输出一调变脉冲信号；利用一滤波器，接收调变脉冲信号，据以产生一调变输出波；利用一输出电压量测模块，量测一待测驱动电路的电压过冲峰值；利用脉冲命令产生模块判断电压过冲峰值是否大于一最佳化电压值，若判断结果为否，利用脉冲命令产生模块修改调变脉冲信号，直到电压过冲峰值首次大于一最佳化电压值。

技术领域

本发明涉及一种测试方法，尤其涉及一种电力电子元件的电压响应测试 方法。

背景技术

目前全球将近40％的初始能源以转换成电力的方式在使用，而最主要的 发电方式仍以火力发电为主。随着燃料逐渐枯竭，能源价格日渐高涨，开发 新能源，例如前阵子力推的离岸风力发电，或是提高电能的传输率与有效使 用率成为重要的发展方向。

电能的传输率与有效使用率取决于半导体功率开关元件(电力电子元件) 的性能，因此，学术界或是产业界都投入了大量资源致力于电力电子元件的 开发与改良。而众多电力电子元件中，又以金属氧化半导体场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor；MOSFET)与绝缘栅双极晶体管 (Insulated Gate BipolarTransistor；IGBT)为最重要且最广泛应用的电力电子 元件。

而使用者在使用电力电子元件时，会输入一方波以驱动电力电子元件， 请参阅图1，图1是显示现有技术的电力电子元件进行测试的方块图。如图所 示，一测试者(图未示出)利用一方波产生器PA1与一示波器PA4对一待测驱 动电路PA2进行测试，待测驱动电路PA2电性连接一负载PA3。待测驱动电路 PA2包含一栅极驱动电路PA21与一电力电子元件PA22，但不以此为限，电力 电子元件PA22也可为多个。待测驱动电路PA2电性连接于方波产生器PA1与 负载PA3，示波器PA4用以获取待测驱动电路PA2输出的电压电流波形，电性 连接于待测驱动电路PA2，实际节点落在电力电子元件PA22与负载PA3之间。

测试者利用方波产生器PA1产生一方波，可以手动方式调整输出频率， 但是方波的波形无法调整。当方波输入至栅极驱动电路PA21后，驱动电力电 子元件PA22输出一电压与一电流至负载PA3。并利用示波器PA4获取电力电 子元件PA22输出的电压电流波形，以供测试者观看，当测试者发现电压波形 中的电压过冲(overshoot)峰值远高于一电压限制值或是远低于电压限制值 时，便需要调整更换栅极驱动电路PA21上的栅极电阻，通常栅极电阻利用焊 接的方式连结于栅极驱动电路PA21上。

因此，若要调整栅极电阻则需要解焊再重新焊接一个新的栅极电阻，若 重新焊接后量测出的新的输出电压电流波形中，新的电压过冲峰值仍是远高 于或远低于电压过冲峰值，则需要再一次更换栅极电阻。普遍来说，若输出 的电压过冲峰值过高，有可能烧坏电力电子元件PA22，因此，一般测试者都 会优先使用电阻值较大的栅极电阻，以减缓电压的上升斜率，延长电压的上 升时间，进而输出较低的电压过冲峰值。确认电压过冲峰值并未超过电压限 制值后，再逐步换上电阻值较小的栅极电阻，以提升电压的上升斜率，减少 电压的上升时间，进而提升输出的电压过冲峰值，直到电压过冲峰值甫超过 电压限制值，并纪录当时的栅极电阻。

然而，现有技术的方法测试者需要一直观察示波器PA4上的电压波形， 并且一直更换栅极电阻，直到电压波形中的电压过冲峰值超过电压限制值时 才停止，相当耗费人力精神、且解焊重焊栅极电阻的过程也可能误触栅极驱 动电路PA21上的其他电子元件造成短路等问题。此外，电阻值较大的栅极电 阻就会限制住电压的上升时间，进而限制住电力电子元件PA22的切换频率， 电阻值较小的栅极电阻抑或是不使用栅极电阻，虽可减少电压的上升时间， 提升电力电子元件PA22的切换频率，却也可能使得电压过冲峰值过大，导致电力电子元件PA22的损毁。

发明内容