CN205121401U - 适用于大电流功率器件测试装置的电流源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于大电流功率器件测试装置的电流源，包括上位机、积分控制电路、恒流源电路、功放电路和反馈电路；积分控制电路的输入端分别与上位机和反馈电路的输出端电连接，积分控制电路的输出端与恒流源电路的输入端电连接，恒流源电路的输出端与功放电路的输入端相连接，功放电路的输出端与反馈电路的输入端电连接。本实用新型具有在提升电流源输出的响应速度时，可以抑制由于响应速度过快而可能引起的超调的特点。

Description

适用于大电流功率器件测试装置的电流源

技术领域

本实用新型涉及集成电路测试技术领域，尤其是指一种输出响应速度快的适用于大电流功率器件测试装置的电流源。

背景技术

在进行大电流参数的脉冲测试时，对电流源的脉冲信号是有要求的。由于晶体管的结温对参数测试影响很大，而结温与时间是正相关的，尤其是在300us以后，晶体管的结温剧烈上升。因此，美军标规定，脉冲测试需在250us内完成大电流参数的测试，国标和国军标也规定脉冲测试需在300us内完成大电流参数的测试。而且，典型的大电流参数测试时间设置在380us。因此，电流源的输出响应时间需在300us以内，才能满足参数测试的需求。

但是，现有技术的200A以上电流源存在输出响应速度慢的缺陷。

中国专利授权公开号：CN102622030A，授权公开日2012年8月1日，公开了一种具有温度补偿的电流源电路，所述具有温度补偿的电流源电路包括一电源端、一与所述电源端相连的基准电流源单元、一与所述电源端及所述基准电流源单元相连的反馈控制单元、一与所述反馈控制单元相连的电流源产生单元及一与所述电流源产生单元相连的接地端，所述基准电流源单元为一与所述电源端相连的电流源，所述反馈控制单元包括一与所述电流源的一端相连的第一开关元件及一连接于所述电流源的另一端与所述第一开关元件之间的的反向放大器。该发明的不足之处是，电流源电路存在输出响应速度慢的不足。

发明内容

本实用新型的发明目的是为了克服现有技术中的200A以上电流源输出响应速度慢的不足，提供了一种输出响应速度快的适用于大电流功率器件测试装置的电流源。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种适用于大电流功率器件测试装置的电流源，包括上位机、积分控制电路、恒流源电路、功放电路和反馈电路；积分控制电路的输入端分别与上位机和反馈电路的输出端电连接，积分控制电路的输出端与恒流源电路的输入端电连接，恒流源电路的输出端与功放电路的输入端相连接，功放电路的输出端与反馈电路的输入端电连接。

上位机输出一个偏置信号与反馈电路的输出信号进行差分比较，差分信号作为积分控制电路的输入，积分控制电路将差分信号进行积分，作为恒流源电路的输入，恒流源的输出驱动功放电路，功放输出增大，反馈电路的输出信号也随之增大，差分信号减小，直到差分信号为零，积分控制电路的输出达到平衡，功放电路输出也随之稳定。

当电流输出响应速度达不到要求时，通过调节积分控制电路和恒流源电路的某些参数，实现响应速度提升，并稳定输出。

因此，本实用新型具有在提升电流源输出的响应速度时，可以抑制由于响应速度过快而可能引起的超调的特点。

作为优选，所述积分控制电路包括放大器U12，电容C6，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和电阻R10，电阻R2一端与电阻R3一端电连接，电阻R3另一端分别与电阻R6一端和放大器U12的反相输入端电连接，电阻R4一端接地，电阻R4另一端与放大器U12的正相输入端电连接，电容C6一端与电阻R6另一端电连接，电容C6另一端分别与放大器U12的输出端和电阻R10一端电连接，电阻R10另一端与恒流源电路电连接。

作为优选，所述恒流源电路包括三极管T1，正向输出电路和负向输出电路；三极管T1分别与正向输出电路和负向输出电路电连接，正向输出电路和负向输出电路的输出端均与功放电路电连接。

作为优选，所述反馈电路包括电阻R20、电阻R26、电阻R24、电阻R25、电阻R30和电阻R31，放电器U13、放电器U14和放电器U15；

电阻R20和电阻R26一端均与功放电路连接，电阻R20另一端与放电器U13的同相输入端电连接，放电器U13的反相输入端和输出端均与电阻R24一端电连接，电阻R24另一端分别与电阻R25一端和放电器U15的反相输入端电连接，放电器U15的同相输入端接地，电阻R25另一端和放电器U15的输出端均与电阻R31一端电连接；电阻R26另一端与放大器U14的同相输入端电连接，放大器U14的反相输入端和输出端均与电阻R30一端电连接，电阻R30和电阻R31另一端均与电阻R2另一端电连接。

作为优选，还包括电阻R32、电阻R33和电阻R36，放电器U16，开关U17C和开关U17D；电阻R30和电阻R31另一端均与电阻R32一端、电阻R33一端和放大器U16的反相输入端电连接，放大器U16的同相输入端接地，放大器U16的输出端与电阻R36一端电连接，电阻R32另一端与开关U17D一端电连接，电阻R33另一端与开关U17C一端电连接，开关U17C、开关U17D和R36另一端均与R2另一端电连接。

作为优选，功放电路包括电连接的正向放大电路和负向放大电路，正向放大电路和负向放大电路均包括若干个并联的三极管。

因此，本实用新型具有如下有益效果：在提升电流源输出的响应速度时，可以抑制由于响应速度过快而可能引起的超调。

附图说明

图1是本实用新型的一种原理框图；

图2是本实用新型的一种积分控制电路和恒流源电路图；

图3是本实用新型的一种功放电路图；

图4是本实用新型的一种反馈电路图。

图中：上位机1、积分控制电路2、恒流源电路3、功放电路4、反馈电路5、正向输出电路6、负向输出电路7、正向放大电路8、负向放大电路9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示的实施例是一种适用于大电流功率器件测试装置的电流源，包括上位机1、积分控制电路2、恒流源电路3、功放电路4和反馈电路5；积分控制电路的输入端分别与上位机和反馈电路的输出端电连接，积分控制电路的输出端与恒流源电路的输入端电连接，恒流源电路的输出端与功放电路的输入端相连接，功放电路的输出端与反馈电路的输入端电连接。

如图2所示，积分控制电路包括放大器U12，电容C6，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和电阻R10，电阻R2一端与电阻R3一端电连接，电阻R3另一端分别与电阻R6一端和放大器U12的反相输入端电连接，电阻R4一端接地，电阻R4另一端与放大器U12的正相输入端电连接，电容C6一端与电阻R6另一端电连接，电容C6另一端分别与放大器U12的输出端和电阻R10一端电连接，电阻R10另一端与恒流源电路电连接。

恒流源电路包括三极管T1，正向输出电路6和负向输出电路7；三极管T1分别与正向输出电路和负向输出电路电连接，正向输出电路和负向输出电路的输出端均与功放电路电连接。

如图4所示，反馈电路包括电阻R20、电阻R26、电阻R24、电阻R25、电阻R30和电阻R31，放电器U13、放电器U14和放电器U15；

电阻R20和电阻R26一端均与功放电路连接，电阻R20另一端与放电器U13的同相输入端电连接，放电器U13的反相输入端和输出端均与电阻R24一端电连接，电阻R24另一端分别与电阻R25一端和放电器U15的反相输入端电连接，放电器U15的同相输入端接地，电阻R25另一端和放电器U15的输出端均与电阻R31一端电连接；电阻R26另一端与放大器U14的同相输入端电连接，放大器U14的反相输入端和输出端均与电阻R30一端电连接，电阻R30和电阻R31另一端均与电阻R2另一端电连接。

还包括电阻R32、电阻R33和电阻R36，放电器U16，开关U17C和开关U17D；电阻R30和电阻R31另一端均与电阻R32一端、电阻R33一端和放大器U16的反相输入端电连接，放大器U16的同相输入端接地，放大器U16的输出端与电阻R36一端电连接，电阻R32另一端与开关U17D一端电连接，电阻R33另一端与开关U17C一端电连接，开关U17C、开关U17D和R36另一端均与R2另一端电连接。

如图3所示，功放电路包括电连接的正向放大电路8和负向放大电路9，正向放大电路和负向放大电路均包括22个并联的三极管。

积分控制电路是将输入信号对时间进行积分，只要输入信号一直存在，积分电路的输出就会持续增加。

最基本的积分控制电路，输出信号都是从0开始增加的。在大电流的电流源中，为了缩短积分控制电路到达稳定的时间，运放的反馈支路的电容C6上串联了一个电阻R6。增加此电阻后，输出电压则会从一个非0的值开始增加。但是电阻R6的设置也减慢了积分控制电路的响应速度，有抑制超调的作用。积分控制电路的输出通过一个三极管T1接到恒流源电路。恒流源电路的正向三极管T2通过在BE之间接二极管D7，并在E极接电阻R15。上电工作时，BE间的PN结正向导通，二极管D7也正向导通。二极管的正向导通压降减去BE间PN结的正向导通压降即是E极电阻R15两端的压降，因此确定了E极的电流。恒流源的电流决定了电流模块的最大电流输出能力。

如图3所示，恒流源电路的输出接功放电路，功放电路是采用多个三极管并联的方式，将恒流源的输出电流进行放大。三极管的功放电路设计简单，并且输出电流较大。因为选用的为低频大功率三极管，而且并联级数较多，所以在功放部分的响应时间较长。

如图4所示，功放电路的输出接采样电阻，采样电阻将输出电流转换成电压，采样电阻两端接入反馈回路。反馈回路的工作原理是基于高压跟随电路和比例运算电路，将采样电阻两端的电压，根据不同档位的放大系数，最后输出-10V～10V的电压。

电流源的响应速度主要受积分控制电路的响应速度、功放电路三极管的响应速度、反馈回路的响应速度的影响，其中积分控制电路的响应速度占最主要的部分，其次是三极管的响应速度，反馈回路的响应速度影响并不是非常大。因此，电流源的提速就集中在积分电路的设计以及三极管工作状态的确定。

提速与超调的抑制通常是要一起完成的，这是由于响应速度与超调是相关的，响应速度越快，越容易引起超调。所以，在将响应速度提升到一定程度的同时，需要对超调加以抑制，而抑制超调又会降低响应速度，要在两者间寻找一个平衡点，使得在满足响应速度要求的条件下抑制住超调。

本实用新型的调试过程如下：

保持R5不变，减小C6提升响应速度到预期目标以下，若输出信号出现超调，则增大R6来抑制，并维持响应速度在要求以内，如果超调仍不能被抑制，则减小R12来抑制超调，当R12的减小引发输出能力不足的问题时，则减小R15来提升电流输出能力。

应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种适用于大电流功率器件测试装置的电流源，其特征是，包括上位机(1)、积分控制电路(2)、恒流源电路(3)、功放电路(4)和反馈电路(5)；积分控制电路的输入端分别与上位机和反馈电路的输出端电连接，积分控制电路的输出端与恒流源电路的输入端电连接，恒流源电路的输出端与功放电路的输入端相连接，功放电路的输出端与反馈电路的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的适用于大电流功率器件测试装置的电流源，其特征是，所述积分控制电路包括放大器U12，电容C6，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6和电阻R10，电阻R2一端与电阻R3一端电连接，电阻R3另一端分别与电阻R6一端和放大器U12的反相输入端电连接，电阻R4一端接地，电阻R4另一端与放大器U12的正相输入端电连接，电容C6一端与电阻R6另一端电连接，电容C6另一端分别与放大器U12的输出端和电阻R10一端电连接，电阻R10另一端与恒流源电路电连接。

3.根据权利要求1所述的适用于大电流功率器件测试装置的电流源，其特征是，所述恒流源电路包括三极管T1，正向输出电路(6)和负向输出电路(7)；三极管T1分别与正向输出电路和负向输出电路电连接，正向输出电路和负向输出电路的输出端均与功放电路电连接。

4.根据权利要求2所述的适用于大电流功率器件测试装置的电流源，其特征是，所述反馈电路包括电阻R20、电阻R26、电阻R24、电阻R25、电阻R30和电阻R31，放电器U13、放电器U14和放电器U15；

电阻R20和电阻R26一端均与功放电路连接，电阻R20另一端与放电器U13的同相输入端电连接，放电器U13的反相输入端和输出端均与电阻R24一端电连接，电阻R24另一端分别与电阻R25一端和放电器U15的反相输入端电连接，放电器U15的同相输入端接地，电阻R25另一端和放电器U15的输出端均与电阻R31一端电连接；电阻R26另一端与放大器U14的同相输入端电连接，放大器U14的反相输入端和输出端均与电阻R30一端电连接，电阻R30和电阻R31另一端均与电阻R2另一端电连接。

5.根据权利要求4所述的适用于大电流功率器件测试装置的电流源，其特征是，还包括电阻R32、电阻R33和电阻R36，放电器U16，开关U17C和开关U17D；电阻R30和电阻R31另一端均与电阻R32一端、电阻R33一端和放大器U16的反相输入端电连接，放大器U16的同相输入端接地，放大器U16的输出端与电阻R36一端电连接，电阻R32另一端与开关U17D一端电连接，电阻R33另一端与开关U17C一端电连接，开关U17C、开关U17D和R36另一端均与R2另一端电连接。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的适用于大电流功率器件测试装置的电流源，其特征是，功放电路包括电连接的正向放大电路(8)和负向放大电路(9)，正向放大电路和负向放大电路均包括若干个并联的三极管。