CN112816804B - 一种高集成度的脉冲测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高集成度的脉冲测试装置，包括：开关组合单元、电平转换装置以及控制电路；电平转换装置用于将外接的单种电压的直流电源转换为多个对应不同电压的输出电源接口，分别为开关组合单元以及控制电路供电；开关组合单元用于通过选择不同的开关状态输入控制电路；控制电路用于根据输入的不同的开关状态，选择生成并输出对应的测试脉冲，以进行低压逻辑、死区时间、最小脉宽、斩波和短路测试。本发明可根据不同的开关组合发送不同的测试程序，为现场测试提供了便利。
Description
技术领域
本发明涉及功率组件的测试领域，尤其涉及一种高集成度的脉冲测试装置。
背景技术
功率组件是变流器的核心部件，主要由大功率半导体元件、电容、电连接装置、冷却装置、控制及驱动电路组成。为确保功率组件的正常运行，功率组件在出厂前或更改控制程序后需要进行各项高压试验，高压试验前需对功率组件进行低压测试，测试主要包含了正常脉冲测试、窄脉冲测试、最小脉宽测试和死区测试等。
随着技术的发展，功率组件的结构形式也越来越多样化，应用的环境也越来越复杂，因此，现场的调试人员也面临着越来越大的挑战，测试人员在出厂或者现场测试中，除了要确保测试的准确性以外，高效性也成为了考核的重要指标，因此，现场测试设备的便捷性和功能上的全面性以及适用范围上的兼容性也成为了必要的考量。
而在现场测试中，往往因测试设备有限、组件结构狭小、不同项目的供电电源、信号传输方式的差异以及测试项目繁杂等因素导致的测试困难。因此需设计一款高集成度的便携式脉冲测试装置。
发明内容
本发明提供了一种高集成度的脉冲测试装置，用以解决测试环境和设备的限制导致的测试困难的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种高集成度的脉冲测试装置，包括：开关组合单元、电平转换装置以及控制电路；
电平转换装置，用于将外接的单种电压的直流电源转换为多个对应不同电压的输出电源接口，分别为开关组合单元以及控制电路供电；
开关组合单元，用于通过选择不同的开关状态输入控制电路；
控制电路，用于根据输入的不同的开关状态，选择生成并输出对应的测试脉冲，以进行低压逻辑、死区时间、最小脉宽、斩波和短路测试。
优选地，开关组合单元，包括低压逻辑开关、死区开关、窄脉冲和最小脉宽开关、斩波开关和短路开关，其中：
低压逻辑开关，与控制电路的对应输入口连接，并用于进行低压逻辑测试使能；
死区开关，与控制电路的对应输入口连接，用于进行死区测试使能；
窄脉冲和最小脉宽开关，与控制电路的对应输入口连接，用于进行窄脉冲和最小脉宽测试使能；
斩波开关，与控制电路的对应输入口连接，用于进行斩波测试使能；
短路开关，与控制电路的对应输入口连接，用于进行短路测试使能。
优选地，开关组合单元，还包括上电开关和脉冲使能开关，上电开关用于打开或关闭电源开关为控制电路供电；脉冲使能开关，用于打开或关闭控制电路的脉冲输出功能。
优选地，开关组合单元，还包括分别与控制电路的对应输入口连接的A相开关、B相开关和C相开关，
A相开关、B相开关、和C相开关分别用于在闭合时指示上管输出，断开时指示下管输出；
并且，A相开关、B相开关、和C相开关在用于死区测试时，A相开关闭合时，用于指示控制电路发A相互补脉冲；B相开关闭合时，用于指示控制电路发B相互补脉冲；C相开关闭合时，用于指示控制电路发C相互补脉冲。
优选地，控制电路，用于在接收到以下不同的开关状态输入时，输出对应的测试脉冲：
当低压逻辑开关闭合时，控制电路输出低压逻辑测试脉冲，低压逻辑测试脉冲包括：一个恒定的高电平或者低电平；
当死区开关闭合时，控制电路输出死区测试脉冲，死区测试脉冲包括：两路互补的周期性方波脉冲，且在死区时间内两路脉冲均处于低电平；
当窄脉冲和最小脉宽开关闭合时，控制电路输出窄脉冲和最小脉宽测试脉冲，窄脉冲和最小脉宽测试脉冲，包括：一个周期性的脉冲宽度较窄的方波脉冲；
当斩波开关闭合时，控制电路输出斩波测试脉冲，斩波测试脉冲包括：一个非周期性的双脉冲；
当短路开关闭合时，控制电路输出短路测试脉冲，短路测试脉冲包括：一个非周期性的单脉冲。
优选地，控制电路产生的测试脉冲通过电连接的PWM传输线路传输至用于进行接口扩展的子板，子板通过PWM传输线路将测试脉冲输出至待测试组件的对应接口，并将待测试组件的输出信号返回至控制电路；子板的故障反馈接口也连接至控制电路；
控制电路还连接有多个测试口，以将输出信号引接到对应的测试口，供外接设备接收输出信号进行测试。
优选地，子板上设置有用于连接控制电路和待测试组件的连接器，连接器包括多个光信号连接器和多个电信号连接器。
优选地，控制电路还通过与待测试组件之间的光纤连接线路，将测试脉冲传输至待测试组件，并将待测试组件的输出信号通过光纤返回至控制电路。
优选地，测试装置还包括显示电路，显示电路包括上电指示灯和故障显示灯，上电指示灯与测试装置的电源连接并在有电时亮起；故障显示灯与测试装置故障检测电路连接，并在测试装置接收到待测组件反馈的故障信号时亮起。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的高集成度的脉冲测试装置，该装置可提供三种常用电平作为被测设备的电源、可根据不同的开关组合发送不同的测试程序，为现场测试提供了便利。解决现场测试中由于测试环境和设备的限制导致的测试困难，让测试人员能够更加高效的完成测试工作。
2、在优选方案中，本发明具有光、电两种脉冲传输形式，适应性更广。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例1的高集成度的脉冲测试装置的电路框图；
图2是本发明优选实施例1的低压逻辑测试的脉冲波形示意图；
图3是本发明优选实施例1的死区测试的脉冲波形示意图；
图4是本发明优选实施例1的最小脉宽测试的脉冲波形示意图；
图5是本发明优选实施例1的斩波测试的脉冲波形示意图；
图6是本发明优选实施例1的短路测试脉冲波形示意图；
图7是本发明优选实施例2的高集成度的脉冲测试装置的内外接口示意图；
图8是本发明优选实施例2的低压逻辑测试连接示意图；
图9是本发明优选实施例2的死区测试连接示意图；
图10是本发明优选实施例2的最小脉宽测试连接示意图；
图11是本发明优选实施例2的斩波测试连接示意图；
图12是本发明优选实施例2的短路测试连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明的高集成度的脉冲测试装置，包括：开关组合单元、电平转换装置以及控制电路；
电平转换装置，用于将外接的单种电压的直流电源转换为多个对应不同电压的输出电源接口，分别为开关组合单元以及控制电路供电；
开关组合单元，用于通过选择不同的开关状态输入控制电路；
控制电路，用于根据输入的不同的开关状态，选择生成并输出对应的测试脉冲，以进行低压逻辑、死区时间、最小脉宽、斩波和短路测试。
上述装置可提供三种常用电平作为被测设备的电源、可根据不同的开关组合发送不同的测试程序，为现场测试提供了便利。
实际实施时，以上的方法还能进行以下的扩充或应用，以下实施例中的技术特征都能相互组合，实施例仅作为示例，不作为对技术特征的正常组合限制。
实施例1：
参见图2，本实施例的高集成度的脉冲测试装置，包括：开关组合单元、电平转换装置以及控制电路：
电平转换装置，用于将外接的单种电压的直流电源转换为多个对应不同电压的输出电源接口，分别为开关组合单元以及控制电路供电；
开关组合单元，用于通过选择不同的开关状态输入控制电路；
控制电路，用于根据输入的不同的开关状态，选择生成并输出对应的测试脉冲，以进行低压逻辑、死区时间、最小脉宽、斩波和短路测试。实施时，控制电路产生的测试脉冲通过电连接的PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)传输线路传输至子板。子板通过PWM传输线路将测试脉冲输出至待测试组件的对应接口，并将待测试组件的输出信号返回至控制电路；子板的故障反馈接口也连接至控制电路。子板上设置有用于连接控制电路和待测试组件的连接器，连接器包括光信号连接器和电信号连接器，用于在主板的测试接口不足时进行拓展(通常在需要同时测量多个设备时使用)，起辅助作用。控制电路还连接有多个测试口，以将输出信号引接到对应的测试口，供外接设备接收输出信号进行测试；
显示电路，显示电路包括上电指示灯和故障显示灯，上电指示灯与测试装置的电源连接并在有电时亮起；故障显示灯与测试装置故障检测电路连接，并在测试装置接收到待测组件反馈的故障信号时亮起。
本实施例中，开关组合单元，包括低压逻辑开关、死区开关、窄脉冲和最小脉宽开关、斩波开关、短路开关、上电开关、脉冲使能开关、以及A相开关、B相开关、和C相开关。本实施例中，低压逻辑开关、死区开关、窄脉冲和最小脉宽开关、斩波开关、短路开关、上电开关和脉冲使能开关优选通过将拨码开关置于PCB上通过走线连接进相关电路。A相开关、B相开关、和C相开关优选通过插针形式形成开关，若需闭合开关则使用跨接套短接相应的插针即可。其中：
低压逻辑开关，与控制电路的对应输入口连接，并用于进行低压逻辑测试使能；
死区开关，与控制电路的对应输入口连接，用于进行死区测试使能；
窄脉冲和最小脉宽开关，与控制电路的对应输入口连接，用于进行窄脉冲和最小脉宽测试使能；
斩波开关，与控制电路的对应输入口连接，用于进行斩波测试使能；
短路开关，与控制电路的对应输入口连接，用于进行短路测试使能；
上电开关用于打开或关闭电源开关为控制电路供电；
脉冲使能开关，用于打开或关闭控制电路的脉冲输出功能。
A相开关、B相开关、和C相开关分别与所述控制电路的对应输入口连接，分别用于在闭合时指示上管输出，断开时指示下管输出。
A相开关、B相开关、和C相开关用于死区测试时：A相开关闭合时，用于指示控制电路发A相互补脉冲；B相开关闭合时，用于指示控制电路发B相互补脉冲；C相开关闭合时，用于指示控制电路发C相互补脉冲。
本实施例中，控制电路，用于在接收到以下不同的开关状态输入时，输出对应的测试脉冲：
参见图2，当低压逻辑开关闭合时，控制电路输出低压逻辑测试脉冲，低压逻辑测试脉冲包括：一个恒定的高电平或者低电平；
参见图3，当死区开关闭合时，控制电路输出死区测试脉冲，死区测试脉冲包括：两路互补的周期性方波脉冲，且在死区时间内所述两路脉冲均处于低电平；
参见图4，当窄脉冲和最小脉宽开关闭合时，控制电路输出窄脉冲和最小脉宽测试脉冲，窄脉冲和最小脉宽测试脉冲，包括：一个周期性的脉冲宽度较窄的方波脉冲；
参见图5，当斩波开关闭合时，控制电路输出斩波测试脉冲，斩波测试脉冲包括：一个非周期性的双脉冲；
参见图6，当短路开关闭合时，控制电路输出短路测试脉冲，短路测试脉冲包括：一个非周期性的单脉冲。
开关组合单元以及控制电路使得仅通过拨码开关便可选择不同测试项点所需的脉冲程序。
本实施例中，控制电路还通过与待测试组件之间的光纤连接线路，将测试脉冲传输至待测试组件，并将待测试组件的输出信号通过光纤返回至控制电路。
实施例2：
参见图7，本实施例的高集成度的脉冲测试装置，结构与实施例1基本相同，细节稍有不同。
本测试装置通过24V外接电源供电给主板(控制电路+电平转换电路)，主板上有多个电平转换装置，将24V电源变为24V、15V、5V共3个常用的电平给组件上的板子提供电源，同时故障接口也可适应这3种不同的故障电平。所有的PWM传输口和故障信号接收口(正常时可接收输出信号，故障时可接收故障信号)均有光、电两种模式，电信号和光信号的传输电路都为12路，其中6路为PWM传输接口，6路为故障反馈接口。且主板上设有10个开关组成的开关组合单元，可以通过不同的开关状态组合发送不同的脉冲，从而实现在不刷程序的前提下，测试组件的死区时间、最小脉宽、斩波、短路等各个功能的要求；同时设有LED灯和观察窗口，便于测试人员观察测试结果。还配置了T1至T6的测试口用于测试所需的信号，避免了因组件结构导致的测试困难。
控制电路中各项定义及功能说明如下表1：
表1各项定义及功能说明
采用本实施例的高集成度的脉冲测试装置进行低压逻辑测试，各线路的连接如图8所示，将外接电源连接至测试装置与组件两端，闭合开关K1、K2、K3，进入低压逻辑功能，此时装置的电信号PWM会通过连接器X2发出、光信号PWM会通过光纤发出，将该信号接入控制板上需要测试的某一对应相(A上、A下、B上、B下、C上、C下)再测试被测组件即可完成低压逻辑调试。
采用本实施例的高集成度的脉冲测试装置进行死区测试，各线路的连接如图9所示，将外接24V电源接入工装，闭合开关K1、K2、K4进入死区测试功能，通过K6、K7、K8选择发送哪一相的互补脉冲，其中K6对应A相、K7对应B相、K8对应C相；以A相为例，闭合K6，此时测试装置会同时发送两路PWM信号(光、电分别都是两路，即A上、A下)，将组件上控制板对驱动输出插头接在连接器XT2上，输出信号可返回测试口以便于测试，测试口分6个，其对应关系如下表2：
表2测试口与各相对应关系
| 测试口 | 对应相 |
| T1 | A相上管 |
| T2 | A相下管 |
| T3 | B相上管 |
| T4 | B相下管 |
| T5 | C相上管 |
| T6 | C相下管 |
通过同时测量T1、T2信号可观察A相的死区情况，同时测量T3、T4信号可观察B相的死区情况，同时测量T5、T6信号可观察C相的死区情况。
采用本实施例的高集成度的脉冲测试装置进行最小脉宽测试，各线路的连接如图10所示，将外接24V电源接入工装，闭合K1、K2、K5进入窄脉冲测试模式，并根据需要测试的相与上下管确定K6或K7或K8的状态，以A相上管为例，若需测试A相上管的窄脉冲与最小脉宽功能，则闭合K6，同时将连接器X2至连接器XT2之间B、C相的连线断开(电信号)或者仅接A相的光纤至组件(光信号)即可测试。B、C相操作类似，不再赘述。
采用本实施例的高集成度的脉冲测试装置进行斩波测试，各线路的连接如图11所示，将外接24V电源接入工装，闭合K1、K2、K9进入斩波测试模式，并根据需要测试的相与上下管确定K6或K7或K8的状态，以A相上管为例，若需测试A相上管的斩波功能，则闭合K6，同时将连接器X2至连接器XT2之间B、C相的连线断开(电信号)或者仅接A相的光纤至组件(光信号)即可测试，若可正常斩波，则信号灯L1常亮、若发生故障则L1会熄灭，需要断电复位才可继续操作。B、C相操作类似，不再赘述。
采用本实施例的高集成度的脉冲测试装置进行短路测试，各线路的连接如图12所示，将外接24V电源接入工装，闭合K1、K2、K10进入短路测试模式，并根据需要测试的相与上下管确定K6或K7或K8的状态，以A相上管为例，若需测试A相上管的短路功能，则闭合K6，同时将连接器X2至连接器XT2之间B、C相的连线断开(电信号)或者仅接A相的光纤至组件(光信号)即可测试，若可正常斩波，则信号灯L1常亮、若发生故障则L1会熄灭，需要断电复位才可继续操作。B、C相操作类似，不再赘述。
所有测试功能均可同时发送对应的光、电信号，根据组件信号接口的不同调试人员可自行选择；而上述的脉冲测试装置的功能，已基本满足目前市场上功率器件的组件测试需求，调试人员只需携带该测试装置即可轻松便捷的完成测试工作。
综上可知，可通过拨码开关来控制所需要的程序，且信号接口具有光、电两种信号传输模式；可输出多种电平，能适应多种组件。还可通过测试口和指示灯，便于调试人员测试可能因组件结构而不便测试的点位并观察测试结果。装置体积小，集成度高，便于携带。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高集成度的脉冲测试装置，其特征在于，包括：开关组合单元、电平转换装置以及控制电路；
电平转换装置，用于将外接的单种电压的直流电源转换为多个对应不同电压的输出电源接口，分别为开关组合单元以及控制电路供电；
开关组合单元，用于通过选择不同的开关状态输入所述控制电路；所述开关组合单元，包括低压逻辑开关、死区开关、窄脉冲和最小脉宽开关、斩波开关和短路开关，其中：
所述低压逻辑开关，与所述控制电路的对应输入口连接，并用于进行低压逻辑测试使能；
所述死区开关，与所述控制电路的对应输入口连接，用于进行死区测试使能；
所述窄脉冲和最小脉宽开关，与所述控制电路的对应输入口连接，用于进行窄脉冲和最小脉宽测试使能；
所述斩波开关，与所述控制电路的对应输入口连接，用于进行斩波测试使能；
所述短路开关，与所述控制电路的对应输入口连接，用于进行短路测试使能；
控制电路，用于根据输入的不同的开关状态，选择生成并输出对应的测试脉冲，以进行低压逻辑、死区时间、最小脉宽、斩波和短路测试；
所述控制电路，用于在接收到以下不同的开关状态输入时，输出对应的测试脉冲：
当所述低压逻辑开关闭合时，所述控制电路输出低压逻辑测试脉冲，所述低压逻辑测试脉冲包括：一个恒定的高电平或者低电平；
当所述死区开关闭合时，所述控制电路输出死区测试脉冲，所述死区测试脉冲包括：两路互补的周期性方波脉冲，且在死区时间内所述两路脉冲均处于低电平；
当所述窄脉冲和最小脉宽开关闭合时，所述控制电路输出窄脉冲和最小脉宽测试脉冲，所述窄脉冲和最小脉宽测试脉冲，包括：一个周期性的脉冲宽度较窄的方波脉冲；
当所述斩波开关闭合时，所述控制电路输出斩波测试脉冲，所述斩波测试脉冲包括：一个非周期性的双脉冲；
当所述短路开关闭合时，所述控制电路输出短路测试脉冲，所述短路测试脉冲包括：一个非周期性的单脉冲。
2.根据权利要求1所述的高集成度的脉冲测试装置，其特征在于，所述开关组合单元，还包括上电开关和脉冲使能开关，所述上电开关用于打开或关闭电源开关为所述控制电路供电；所述脉冲使能开关，用于打开或关闭所述控制电路的脉冲输出功能。
3.根据权利要求1所述的高集成度的脉冲测试装置，其特征在于，所述开关组合单元，还包括分别与所述控制电路的对应输入口连接的A相开关、B相开关和C相开关，
A相开关、B相开关、和C相开关分别用于在闭合时指示上管输出，断开时指示下管输出；
并且，A相开关、B相开关、和C相开关在用于死区测试时，所述A相开关闭合时，用于指示所述控制电路发A相互补脉冲；所述B相开关闭合时，用于指示所述控制电路发B相互补脉冲；所述C相开关闭合时，用于指示所述控制电路发C相互补脉冲。
4.根据权利要求1所述的高集成度的脉冲测试装置，其特征在于，所述控制电路产生的测试脉冲通过电连接的PWM传输线路传输至用于进行接口扩展的子板，所述子板通过PWM传输线路将所述测试脉冲输出至待测试组件的对应接口，并将所述待测试组件的输出信号返回至所述控制电路；所述子板的故障反馈接口也连接至所述控制电路；
所述控制电路还连接有多个测试口，以将所述输出信号引接到对应的测试口，供外接设备接收所述输出信号进行测试。
5.根据权利要求4所述的高集成度的脉冲测试装置，其特征在于，所述子板上设置有用于连接控制电路和待测试组件的连接器，所述连接器包括多个光信号连接器和多个电信号连接器。
6.根据权利要求3所述的高集成度的脉冲测试装置，其特征在于，所述控制电路还通过与待测试组件之间的光纤连接线路，将所述测试脉冲传输至所述待测试组件，并将所述待测试组件的输出信号通过光纤返回至所述控制电路。
7.根据权利要求3所述的高集成度的脉冲测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括显示电路，所述显示电路包括上电指示灯和故障显示灯，所述上电指示灯与测试装置的电源连接并在有电时亮起；所述故障显示灯与测试装置故障检测电路连接，并在测试装置接收到待测组件反馈的故障信号时亮起。
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