[go: up one dir, main page]

TWI770740B - 電子負載設備 - Google Patents

電子負載設備 Download PDF

Info

Publication number
TWI770740B
TWI770740B TW109146445A TW109146445A TWI770740B TW I770740 B TWI770740 B TW I770740B TW 109146445 A TW109146445 A TW 109146445A TW 109146445 A TW109146445 A TW 109146445A TW I770740 B TWI770740 B TW I770740B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
contact
electrically connected
resistor
measuring resistor
electronic load
Prior art date
Application number
TW109146445A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202230068A (zh
Inventor
陳文鍾
鄒明穎
黃建興
洪鈞晟
李冠宏
Original Assignee
致茂電子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 致茂電子股份有限公司 filed Critical 致茂電子股份有限公司
Priority to TW109146445A priority Critical patent/TWI770740B/zh
Priority to JP2021111475A priority patent/JP7161000B2/ja
Priority to US17/371,976 priority patent/US11714139B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI770740B publication Critical patent/TWI770740B/zh
Publication of TW202230068A publication Critical patent/TW202230068A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G01R1/203—Resistors used for electric measuring, e.g. decade resistors standards, resistors for comparators, series resistors, shunts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Abstract

本揭露係關於一種電子負載設備。本揭露之一種實施例包含一種電子負載設備，其包含量測電阻、參考電路、電晶體及回授電路。該量測電阻包含第一接點、第二接點、第三接點以及第四接點。第一接點與第二接點位於量測電阻之第一端，第三接點與第四接點位於量測電阻的第二端。參考電源或參考電壓電連接至參考電路。參考電路與量測電阻之第一接點電連接。電晶體包含汲極、閘極及源極。參考電路與電晶體之閘極電連接。電晶體之源極與汲極之一者與量測電阻之第二接點電連接。電晶體之汲極與源極之另一者與待測物之輸出端電連接。回授電路與量測電阻之第四接點電連接。回授電路與參考電路電連接。

Description

電子負載設備
本發明係關於一種電子負載設備，且更特定言之，係關於包含具有四接點之電阻的電子負載設備。
電路中所使用的材料的電阻值會隨溫度改變而改變。溫度與電阻值之關係可以表示為電阻溫度係數(Temperature Coefficient of Resistance；TCR)。若材料的電阻值隨溫度上升而上升，則其電阻溫度係數為正；若材料的電阻值隨溫度上升而下降，則其電阻溫度係數為負。在電子設備中，不僅電阻器之電阻值可能隨溫度改變而改變，焊料的電阻值亦可能隨溫度改變而改變。當電阻器的電阻值與焊料的電阻值相近時，焊料電阻值的變化可能造成電子設備的誤差。
業界普遍會利用電子負載設備來對電源供應設備進行出廠前的測試。電子負載設備可模擬電子設備的耗能行為，藉此確認電源供應設備是否能對電子設備正常供電。因此，對於電源裝置的開發及製造而言，電子負載裝置是不可或缺的測試設備。電子負載裝置可藉由內部負載元件耗散功率進而消耗電能，並且進一步藉由控制內部負載元件，以模擬不同的操作模式下的耗能行為，例如在全速運作下的耗能行為或是待機狀態下的耗能行為。又或者，電子負載裝置可與待測的電源供應設備一同進 行環境測試，以確認在不同環境下待測的電源供應設備之運作情形，例如：供應電壓或電流是否在額定範圍內、是否穩定等。然而，當進行環境溫度測試時，電子負載裝置所使用之負載元件的電阻值會隨溫度改變而改變時，此一改變的電阻值可能導致所測得的電壓值或電流值產生誤差，進而無法準確地判斷待測的電源供應設備的輸出電壓或電流。
本揭露提供一種新穎的電子負載設備。本揭露之電子負載設備可有效降低因焊料之電阻值所產生之誤差。
本揭露之一些實施例提供一種電子負載設備。電子負載設備包含量測電阻、參考電路、電晶體及回授電路。該量測電阻包含第一接點、第二接點、第三接點以及第四接點。第一接點與第二接點位於量測電阻之第一端，第三接點與第四接點位於量測電阻的第二端。參考電源電連接至參考電路。參考電路與量測電阻之第一接點電連接。電晶體包含汲極、閘極及源極。參考電路與電晶體之閘極電連接。電晶體之源極與汲極之一者與量測電阻之第二接點電連接。電晶體之汲極與源極之另一者與待測物之輸出端電連接。回授電路與量測電阻之第四接點電連接。回授電路與參考電路電連接。
本揭露之其他實施例提供一種電子負載設備，其中基於跨越量測電阻之電壓值以及量測電阻之電阻值而判定通過量測電阻之第二接點的負載電流值。
本揭露之較多實施例提供一種電子負載設備，其中通過量測電阻之第一接點的第一電流值小於通過量測電阻之第二接點的負載電流值。
100:電子負載設備
102:參考電路
104:回授電路
106:待測物
108:量測電阻
110:電晶體
112:接地點
114:數位控制電路
200:電子負載設備
208:量測電阻
300:電子負載設備
400:電子負載設備
500:電子負載設備
600:電子負載設備
800:電子負載設備
900:電子負載設備
A:節點
ADC1:類比數位轉換器
AMP1:運算放大器
AMP2:運算放大器
AMP3:運算放大器
AMP4:運算放大器
B:節點
C:節點
C1:接點
C2:接點
C3:接點
C4:接點
C5:接點
C6:接點
D:節點
I1:電流
ILOAD:負載電流
IREF:參考電流
VREF:參考電源
VM:電壓差
VM1:電壓差
R1:電阻
R2:電阻
R3:電阻
R4:電阻
R5:電阻
R6:電阻
RM:電阻值/電阻
RM1:電阻值/電阻
RS1:電阻
RS2:電阻
RS3:電阻
RS4:電阻
RS5:電阻
RS6:電阻
根據以下參考附圖進行之詳細描述，本發明之態樣將變得較可理解。應注意，各種特徵可能未按比例繪製。實際上，出於清晰描述之目的，可任意增大或減小各種特徵之大小。
圖1為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備之電路示意圖。
圖2為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備之電路示意圖。
圖3為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備之電路示意圖。
圖4為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備之電路示意圖。
圖5為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備之電路示意圖。
圖6為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備之電路示意圖。
圖7A及圖7B為根據本揭露之一個實施例的量測電阻之電路示意圖。
圖8為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備之電路示意圖。
圖9為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備之電路示意圖。
圖10A及圖10B為根據本揭露之一個實施例的量測電阻之 電路示意圖。
以下揭示內容提供用於實施所提供標的物之不同特徵的許多不同實施例或實例。組件之特定實例及配置在下文加以描述。當然，此等描述僅為實例且並不意欲為限制性的。在本發明中，在以下描述中，第一元件與第二元件電連接或電耦合之描述可包括藉由第一元件與第二元件之間的直接電連接或電耦合形成之實施例，且可進一步包括一或多個額外元件特徵形成於第一元件與第二元件之間，以使得第一元件與第二元件並不直接電連接或電耦合之實施例。另外，在本發明中，在實例中可重複附圖標記及/或字母。此重複係出於簡化及清晰目的，且並不指示所描述各種實施例及/或組態之間的關係。
下文詳細描述本發明之實施例。然而，應理解，由本發明提供之許多適用概念可在複數個特定環境中實施。所描述特定實施例僅為說明性的且並不限制本發明之範疇。
圖1為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備100之電路示意圖。在一些實施例中，電子負載設備100可包含參考電路102、回授電路104、電晶體110、參考電源IREF、量測電阻108以及接地點112。圖1中所示箭頭方向可用以指示電流I1或負載電流ILOAD之方向。
電子負載設備100可與待測物106電連接。在一些實施例中，待測物106之電流可自待測物106之輸出端輸出，經過電子負載設備100後，再於待測物106之輸入端輸入待測物106。待測物106之輸出端輸出之電流可能經過參考電路102、回授電路104、電晶體110、量測電阻108中之一或多者。
量測電阻108可具有電阻值RM。量測電阻108可具有接點C1、接點C2、接點C3以及接點C4。量測電阻108之接點C1與接點C2可位於量測電阻108之一端；量測電阻108之接點C3與接點C4可位於量測電阻108之另一端。量測電阻108之接點C1可與參考電路102電連接。量測電阻108之接點C2可與電晶體110電連接。例如，量測電阻108之接點C2可與電晶體110之汲極或源極電連接。量測電阻108之接點C3可與回授電路104電連接。量測電阻108之接點C4可與回授電路104電連接。
量測電阻108之接點C1、C2、C3及C4可經由焊接材料而於不同元件電連接。根據圖1之實施例，量測電阻108之接點C1可經由第一焊點而與參考電路102電連接；量測電阻108之接點C2可經由第二焊點而與電晶體110電連接；量測電阻108之接點C3可經由第三焊點而與回授電路104電連接；量測電阻108之接點C4可經由第四焊點而與回授電路104電連接。
在一些實施例中，量測電阻108可為由單一金屬或合金製成之線圈。接點C1及接點C2可藉由將線圈之一端切割開而形成。接點C3及接點C4可藉由將線圈之另一端切割開而形成。量測電阻108之接點C1及接點C2可由相同材料製成，且不包含其他焊接材料。因此，量測電阻108之接點C1及接點C2可為同質(homogeneous)。量測電阻108之接點C3及接點C4可由相同材料製成，且不包含其他焊接材料。因此，量測電阻108之接點C3及接點C4可為同質。
電流I1可自接點C1流入量測電阻108。負載電流ILOAD可自接點C2流入量測電阻108。電流I1可自接點C4流出量測電阻108。負載電流ILOAD可自接點C3流出量測電阻108。電流I1可小於負載電流ILOAD。在 一些實施例中，電流I1可能遠小於負載電流ILOAD。
參考電路102可與電晶體110電連接。例如，參考電路102可電連接至電晶體110之閘極。參考電路102可與回授電路104電連接。參考電路102可基於回授電路104而控制施加於電晶體110之閘極的電壓或電流I1。參考電路102可與量測電阻108之接點C1電連接。參考電路102可與參考電源VREF電連接。在一些實施例中，參考電源VREF可產生相應參考電流IREF。舉例而言，參考電源VREF經設定為輸出一電壓值，將會相應產生參考電流IREF。參考電流IREF可能為數毫安培。
在一些實施例中，參考電源VREF可藉由調整所提供之電壓而控制負載電流ILOAD。舉例而言，參考電源VREF經設定為輸出一電壓值參考電源VREF所輸出之電壓可經過二級放大器以控制電晶體110之閘極電壓，並藉此控制負載電流ILOAD。
電晶體110之閘極可與參考電路102電連接。電晶體110之汲極或源極可與量測電阻108之接點C2電連接。電晶體110之源極或汲極可與待測物106之輸出端電連接。在圖1之實施例中，電晶體110之源極可與量測電阻108之接點C2電連接；電晶體110之汲極可與待測物106之輸出端電連接。在一些實施例中，電晶體110之汲極可與量測電阻108之接點C2電連接；電晶體110之源極可與待測物106之輸出端電連接。待測物106之輸出端可為自待測物輸出電流之端點。
回授電路104可與參考電路102電連接。回授電路104可與量測電阻108之接點C3電連接。回授電路104可與量測電阻108之接點C4電連接。回授電路104可與接地點112電連接。回授電路104可與待測物106電連接。例如，回授電路104可與待測物106之輸入端電連接。待測物 106之輸入端可為電流輸入待測物之端點。
圖1之電子負載設備100可與待測物106電連接以測量待測物106之若干物理特徵，例如電氣特徵。在一些實施例中，可以基於跨越量測電阻108之電壓差VM以及量測電阻108之電阻值RM而判定通過量測電阻108之負載電流ILOAD。根據歐姆定律，電壓差VM、電阻值RM、電流I1及負載電流ILOAD之間的關係如方程式(1)所示。
Figure 109146445-A0305-02-0010-1
當電流I1遠小於負載電流ILOAD時，根據歐姆定律，電壓差VM、電阻值RM、電流I1及負載電流ILOAD之間的關係如方程式(2)所示。
Figure 109146445-A0305-02-0010-2
圖2為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備200之電路示意圖。電子負載設備200可為電子負載設備100之一種實施例。為更簡潔說明本揭露，圖1及圖2中使用相同元件符號之元件可表示相同或類似之元件，或可表示具有相同或類似功能之元件。此外，圖1及圖2中使用相同元件符號之數值可表示相同或類似之數值，或可表示具有相同或類似物理意義之數值。
圖2所示之電子負載設備200可包含電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、運算放大器AMP1及運算放大器AMP2。根據圖2之實施例，電阻R1、電阻R2、運算放大器AMP1以及參考電源VREF可形成一反相閉迴路放大器。電阻R1可與運算放大器AMP1之輸入端(例如反相輸入端)電連接。電阻R2可與運算放大器AMP1之輸入端(例如反相輸入端)及輸出端電連接。參考電源VREF可進一步與電阻R1電連接。接地點112可進一步與運算放大器AMP1之另一輸入端(例如非反相輸入端)電連接。
根據圖2之實施例，電阻R3、電阻R4、運算放大器AMP2可形成一反相閉迴路放大器。電阻R3可與運算放大器AMP2之輸入端(例如反相輸入端)電連接。電阻R4可與運算放大器AMP2之輸入端(例如反相輸入端)電連接。運算放大器AMP1之輸出端可進一步與電阻R3電連接。量測電阻108可進一步與電阻R4電連接(例如經由接點C1)。電晶體110可進一步與運算放大器AMP2之輸出端電連接。例如，電晶體110之閘極可進一步與運算放大器AMP2之輸出端電連接。電阻R5及電阻R6可進一步與運算放大器AMP2之另一輸入端(例如非反相輸入端)電連接。
包含運算放大器AMP1之反相閉迴路放大器與包含運算放大器AMP2之反相閉迴路放大器為串接之組態。在一些實施例中，兩個反相閉迴路放大器之組合可作用為圖1所示之參考電路102。參考圖2，參考電源VREF可經由兩個反相閉迴路放大器而電連接至量測電阻108之接點C1。在某些實施例中，參考電源VREF可經由參考電路102而電連接至量測電阻108之接點C1。參考電源VREF可經由參考電路102而電連接至電晶體110(例如閘極)。
在一些實施例中，電阻R4可用以將接點C1之電壓回授至運算放大器AMP2。舉例而言，接點C1之電壓可藉由電阻R4回授而輸入至運算放大器AMP2，參考電源VREF可經由電阻R1、電阻R2及電阻R3輸入至運算放大器AMP2。在此實施例中，運算放大器AMP2可作用為加法模塊或減法模塊。
在其他實施例中，若參考電源VREF不變，則運算放大器AMP2之相應輸入端(例如反相輸入端)之電壓可為定值。當參考電源VREF不變，且當接點C1之電壓增加時，接點C1之電壓可藉由電阻R4輸入 至運算放大器AMP2。運算放大器AMP2可作用為減法模塊，以降低運算放大器AMP2之輸出。藉此，電晶體110之閘極電壓可下降，相應電流可減少，並造成接點C1之電壓可下降，以達成平衡。
在其他實施例中，若參考電源VREF不變，則運算放大器AMP2之相應輸入端(例如反相輸入端)之電壓可為定值。當參考電源VREF不變，且當接點C1之電壓減少時，接點C1之電壓可藉由電阻R4輸入至運算放大器AMP2。運算放大器AMP2可作用為減法模塊，以提高運算放大器AMP2之輸出。藉此，電晶體110之閘極電壓可增加，相應電流可增加，並造成接點C1之電壓可增加，以達成平衡。
圖2所示之電子負載設備200可包含電阻R5及電阻R6。根據圖2之實施例，電阻R5及電阻R6與運算放大器AMP2之輸入端(例如非反相輸入端)電連接。電阻R5可與接地點112電連接。電阻R6可與量測電阻108電連接(例如經由接點C3及接點C4)。電阻R6可與待測物106之一端(例如電流輸入端)電連接。電阻R6可與接地點112電連接。在一些實施例中，電阻R5及電阻R6之組合可作用為圖1所示之回授電路104。
圖3為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備300之電路示意圖。為更簡潔說明本揭露，圖1及圖3中使用相同元件符號之元件可表示相同或類似之元件，或可表示具有相同或類似功能之元件。此外，圖1及圖3中使用相同元件符號之數值可表示相同或類似之數值，或可表示具有相同或類似物理意義之數值。
參考圖3，參考電路102可與參考電源VREF電連接。參考電路102可與電晶體110(例如電晶體110之閘極)電連接。參考電路102可與回授電路104電連接。圖1所示之參考電路102可直接與量測電阻108電 連接(例如經由接點C1)；圖3所示之參考電路102可經由回授電路104而與量測電阻108電連接(例如經由接點C1)。
參考圖3，回授電路104可與參考電路102電連接。回授電路104可與量測電阻108電連接(例如經由接點C1及接點C4)。圖1所示之回授電路104可經由接點C3及接點C4而與量測電阻108電連接；圖3所示之回授電路104可經由接點C1及接點C4而與量測電阻108電連接。
參考圖3，量測電阻108可具有電阻值RM。量測電阻108可具有接點C1、接點C2、接點C3以及接點C4。量測電阻108之接點C1與C2可位於量測電阻108之一端；量測電阻108之接點C3與C4可位於量測電阻108之另一端。量測電阻108之接點C1可與回授電路104電連接。量測電阻108之接點C2可與電晶體110電連接。例如，量測電阻108之接點C2可與電晶體110之汲極或源極電連接。量測電阻108之接點C3可與接地點112電連接。量測電阻108之接點C4可與回授電路104電連接。
量測電阻108之接點C1、C2、C3及C4可經由焊接材料而於不同元件電連接。根據圖3之實施例，量測電阻108之接點C1可經由第一焊點而與回授電路104電連接；量測電阻108之接點C2可經由第二焊點而與電晶體110電連接；量測電阻108之接點C3可經由第三焊點而與接地點112電連接；量測電阻108之接點C4可經由第四焊點而與回授電路104電連接。
電流I1可自接點C1流入量測電阻108。負載電流ILOAD可自接點C2流入量測電阻108。電流I1可自接點C3流出量測電阻108。負載電流ILOAD可自接點C2流出量測電阻108。電流I1可小於負載電流ILOAD。在一些實施例中，電流I1可能遠小於負載電流ILOAD。
電晶體110之閘極可與參考電路102電連接。電晶體110之汲極或源極可與量測電阻108之接點C2電連接。電晶體110之源極或汲極可與待測物106之輸出端電連接。在圖1之實施例中，電晶體110之源極可與量測電阻108之接點C2電連接；電晶體110之汲極可與待測物106之輸出端電連接。在一些實施例中，電晶體110之汲極可與量測電阻108之接點C2電連接；電晶體110之源極可與待測物106之輸出端電連接。待測物106之輸出端可為自待測物輸出電流之端點。
圖3之電子負載設備300可與待測物106電連接以測量待測物106之若干物理特徵，例如電氣特徵。待測物106之輸出端可與電晶體110之汲極或源極電連接。待測物106之輸入端可與接地點112及量測電阻108(例如經由接點C3)電連接。待測物106之輸入端可為電流輸入待測物之端點。在一些實施例中，可以基於跨越量測電阻108之電壓差VM以及量測電阻108之電阻值RM而判定通過量測電阻108之負載電流ILOAD。
圖4為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備400之電路示意圖。電子負載設備400可為電子負載設備300之一種實施例。為更簡潔說明本揭露，圖3及圖4中使用相同元件符號之元件可表示相同或類似之元件，或可表示具有相同或類似功能之元件。此外，圖3及圖4中使用相同元件符號之數值可表示相同或類似之數值，或可表示具有相同或類似物理意義之數值。
圖4所示之電子負載設備400可包含運算放大器AMP3。量測電阻108(例如經由接點C4)可與運算放大器AMP3之輸入端(例如反相輸入端)電連接。量測電阻108(例如經由接點C1)可與運算放大器AMP3之另一輸入端(例如非反相輸入端)電連接。運算放大器AMP3之 輸出端可與參考電路102電連接。參考電路102可基於運算放大器AMP3之輸出電壓或電流及參考電源VREF(或參考電流IREF)而產生施加於電晶體110(例如電晶體110之閘極)的電壓或電流。施加於電晶體110(例如電晶體110之閘極)的電壓或電流亦可基於接點C1及接點C4之電壓或電流而決定。在一些實施例中，運算放大器AMP3可作用為圖3所示之回授電路104。
圖5為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備500之電路示意圖。電子負載設備500可為電子負載設備300之一種實施例。為更簡潔說明本揭露，圖3及圖5中使用相同元件符號之元件可表示相同或類似之元件，或可表示具有相同或類似功能之元件。此外，圖3及圖5中使用相同元件符號之數值可表示相同或類似之數值，或可表示具有相同或類似物理意義之數值。
圖5所示之電子負載設備500可包含類比數位轉換器ADC1及數位控制電路114。量測電阻108(例如經由接點C4)可與類比數位轉換器ADC1之輸入端電連接。量測電阻108(例如經由接點C1)可與類比數位轉換器ADC1之另一輸入端電連接。類比數位轉換器ADC1之輸出端可與數位控制電路114電連接。數位控制電路114可基於類比數位轉換器ADC1之輸出電壓或電流而產生輸出電壓或電流。數位控制電路114之輸出端可與參考電路102電連接。參考電路102可基於數位控制電路114之輸出電壓或電流及參考電源VREF(或參考電流IREF)而產生施加於電晶體110(例如電晶體110之閘極)的電壓或電流。施加於電晶體110(例如電晶體110之閘極)的電壓或電流亦可基於接點C1及接點C4之電壓或電流而決定。在一些實施例中，類比數位轉換器ADC1與數位控制電路114之組 合可作用為圖3所示之回授電路104。
圖6為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備600之電路示意圖。電子負載設備600可為電子負載設備300之一種實施例。為更簡潔說明本揭露，圖3及圖6中使用相同元件符號之元件可表示相同或類似之元件，或可表示具有相同或類似功能之元件。此外，圖3及圖6中使用相同元件符號之數值可表示相同或類似之數值，或可表示具有相同或類似物理意義之數值。
圖6所示之電子負載設備600可包含類比數位轉換器ADC1、數位控制電路114以及運算放大器AMP4。量測電阻108(例如經由接點C4)可與類比數位轉換器ADC1之輸入端電連接。量測電阻108(例如經由接點C1)可與類比數位轉換器ADC1之另一輸入端電連接。類比數位轉換器ADC1之輸出端可與數位控制電路114電連接。數位控制電路114可基於類比數位轉換器ADC1之輸出電壓而產生輸出電壓。
數位控制電路114之輸出端可與參考電路102電連接。根據圖6之實施例，數位控制電路114之輸出端可經由運算放大器AMP4而與參考電路102電連接。數位控制電路114之輸出端可與運算放大器AMP4之輸入端(例如反相輸入端)電連接。參考電源VREF可與運算放大器AMP4之另一輸入端(例如非反相輸入端)電連接。運算放大器AMP4之輸出端可與參考電路102電連接。
參考電路102可基於運算放大器AMP4之輸出電壓或電流而產生施加於電晶體110(例如電晶體110之閘極)的電壓或電流。參考電路102亦可基於數位控制電路114之輸出電壓及參考電源VREF而產生施加於電晶體110(例如電晶體110之閘極)的電壓。施加於電晶體110(例如 電晶體110之閘極)的電壓或電流更可基於接點C1及接點C4之電壓或電流而決定。在一些實施例中，類比數位轉換器ADC1、數位控制電路114及運算放大器AMP4之組合可作用為圖3所示之回授電路104。藉由運算放大器AMP4，可更精確控制輸入至參考電路102之電壓或電流。在一些實施例中，運算放大器AMP4亦可為減法電路。
圖7A及圖7B為根據本揭露之一個實施例的量測電阻108之電路示意圖。圖7B可為圖7A之等效電路圖。為更簡潔說明本揭露，圖1、圖2、圖7A及圖7B中使用相同元件符號之元件可表示相同或類似之元件，或可表示具有相同或類似功能之元件。此外，圖1、圖2、圖7A及圖7B中使用相同元件符號之數值可表示相同或類似之數值，或可表示具有相同或類似物理意義之數值。
參考圖7A及圖7B，量測電阻108之接點C1、C2、C3及C4可經由焊接材料而於不同元件電連接。根據圖1之實施例，量測電阻108之接點C1可經由第一焊點而與參考電路102電連接；量測電阻108之接點C2可經由第二焊點而與電晶體110電連接；量測電阻108之接點C3可經由第三焊點而與回授電路104電連接；量測電阻108之接點C4可經由第四焊點而與回授電路104電連接。圖7A及圖7B中電阻RS1、電阻RS2、電阻RS3及電阻RS4可分別表示第一焊點、第二焊點、第三焊點及第四焊點的等效電阻。當焊錫量較高時，每一焊點的TCR可能約為14.139ppm/℃；當焊錫量較少時，每一焊點的TCR可能約為10.805ppm/℃；當焊錫量適中時，每一焊點的TCR可能約為12.377ppm/℃。每一焊點的TCR可能介於15ppm/℃至10ppm/℃之間，或可能介於14.139ppm/℃至10.805ppm/℃之間。
電流I1可自接點C1進入量測電阻108。電流I1可自接點C4離開量測電阻108。負載電流ILOAD可自接點C2進入量測電阻108。負載電流ILOAD可自接點C3離開量測電阻108。根據本揭露之實施例，電流I1可小於負載電流ILOAD。在一些實施例中，電流I1可遠小於負載電流ILOAD。
圖7B可為圖7A之等效電路圖。參考圖7B，量測電阻108可等效為電阻值為RM之一電阻。根據歐姆定律，圖7A及圖7B中節點A與節點B之間的電壓差可如方程式(3)所示。
V AB =I1(RS1+RS4)+(I1+ILOAD)RM............(3)
當電流I1可遠小於負載電流ILOAD時，電流I1在電阻RS1、RS4及RM處所造成之電壓差可被忽略。因此，方程式(3)可進一步修改為方程式(4)。
V AB =ILOAD×RM............(4)
在一些實施例中，量測電阻108可為由單一金屬或合金製成之線圈。接點C1及接點C2可藉由將線圈之一端剪開而形成。接點C3及接點C4可藉由將線圈之另一端剪開而形成。量測電阻108之接點C1及接點C2可由相同材料製成，且不包含其他焊接材料。因此，量測電阻108之接點C1及接點C2可為同質(homogeneous)。量測電阻108之接點C3及接點C4可由相同材料製成，且不包含其他焊接材料。因此，量測電阻108之接點C3及接點C4可為同質。一般而言，根據供應商提供的資料，在+20℃至+60℃之區間內，量測電阻108的TCR約在+5ppm/℃至-5ppm/℃之間。量測電阻108的TCR可小於焊點的TCR。
雖然可從供應商的資料瞭解量測電阻108之TCR，但當量測電阻108安裝於電子負載設備100(或200、300、400、500、600) 時，必須再次測量量測電阻108之TCR，以制定電子負載設備100(或200、300、400、500、600)之規格書。再次參考圖2，當測量量測電阻108之TCR時，可藉由電流探棒(current probe)測量負載電流ILOAD。當測量量測電阻108之TCR時，可藉由電壓計測量接點C1及接點C4之間的電壓差VM。在一些實施例中，藉由測量如圖7A或圖7B所示之節點A與節點B之間的電壓差，亦可測量圖2中接點C1及接點C4之間的電壓差VM。
負載電流ILOAD的變化量可藉由(I T -I0)/I0而得，其中I0指示初始電流，IT為溫度增加T℃時後之電流。因此，負載電流ILOAD的變化量為不具單位之比例值，以ppm表示。電壓差VM的變化量可藉由(V T -V 0)/V0而得，其中V0指示初始電壓差，VT為溫度增加T℃時後之電壓差。因此，電壓差VM的變化量為不具單位之比例值，以ppm表示。根據歐姆定律V=IR，若電阻R不變，則電壓V之變化量等於電流I之變化量。綜上，將負載電流ILOAD的變化量與電壓差VM的變化量相減可以得知量測電阻108之電阻值RM的變化量。
根據本揭露之一些實驗結果，在溫度增加23℃時，負載電流ILOAD的變化量為-57ppm，電壓差VM的變化量為-17ppm。經方程式(5)所示之計算後，可得量測電阻108之TCR約為1.73ppm/℃。
|(-57-(-17))/23|=1.739............(5)
根據本揭露之一些實驗結果，在溫度增加26℃時，負載電流ILOAD的變化量為-97ppm，電壓差VM的變化量為-50ppm。經方程式(6)所示之計算後，可得量測電阻108之TCR約為1.8ppm/℃。
|(-97-(-50))/26|=1.807............(6)
根據本揭露之實驗結果，經測量安裝於電子負載設備100 (或200、300、400、500、600)上的量測電阻108所得的TCR仍介於供應商所提供之TCR範圍(+5ppm/℃至-5ppm/℃)內。
在一些實施例中，電子負載設備100(或200、300、400、500、600)之操作溫度可能上升至75℃。當電子負載設備100(或200、300、400、500、600)之操作溫度自25℃上升至75℃時，量測電阻108之電阻值RM的變化量可能為90ppm(1.8×50=90)，即0.009%。當制定電子負載設備100(或200、300、400、500、600)之規格書時，量測電阻108之電阻值RM的90ppm變化量應為可接受之測量誤差。
圖8為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備800之電路示意圖。在一些實施例中，電子負載設備100可包含參考電路102、回授電路104、電晶體110、參考電源IREF、量測電阻208以及接地點112。電子負載設備100可與待測物106電連接。圖8中所示箭頭方向可用以指示電流之方向。圖8之電子負載設備800可與待測物106電連接。
為更簡潔說明本揭露，圖1及圖8中使用相同元件符號之元件可表示相同或類似之元件，或可表示具有相同或類似功能之元件。此外，圖1及圖8中使用相同元件符號之數值可表示相同或類似之數值，或可表示具有相同或類似物理意義之數值。
量測電阻208可具有電阻值RM1。量測電阻208可具有接點C5以及接點C6。量測電阻208之接點C5可位於量測電阻208之一端；量測電阻208之接點C6可位於量測電阻208之另一端。量測電阻208之接點C5可與參考電路102電連接。量測電阻208之接點C5可與電晶體110電連接。例如，量測電阻208之接點C5可與電晶體110之汲極或源極電連接。量測電阻208之接點C6可與回授電路104電連接。
負載電流ILOAD可自接點C5流入量測電阻208。負載電流ILOAD可自接點C6流出量測電阻208。電流I1可小於負載電流ILOAD。在一些實施例中，電流I1可能遠小於負載電流ILOAD。
參考電路102可與量測電阻208之接點C5電連接。電晶體110之汲極或源極可與量測電阻208之接點C5電連接。電晶體110之汲極或源極可與待測物106之輸出端電連接。在圖8之實施例中，電晶體110之源極可與量測電阻208之接點C5電連接；電晶體110之汲極可與待測物106之輸出端電連接。在一些實施例中，電晶體110之汲極可與量測電阻208之接點C5電連接；電晶體110之源極可與待測物106之輸出端電連接。待測物106之輸出端可為自待測物106輸出電流之端點。
圖8之電子負載設備800可與待測物106電連接以測量待測物106之若干物理特徵，例如電氣特徵。在一些實施例中，可以基於跨越量測電阻208之電壓差VM1以及量測電阻208之電阻值RM1而判定通過量測電阻208之負載電流ILOAD。根據歐姆定律，電壓差VM1、電阻值RM1及負載電流ILOAD之間的關係如方程式(7)所示。
Figure 109146445-A0305-02-0021-4
圖9為根據本揭露之一個實施例的電子負載設備900之電路示意圖。電子負載設備900可為電子負載設備800之一種實施例。為更簡潔說明本揭露，圖8及圖9中使用相同元件符號之元件可表示相同或類似之元件，或可表示具有相同或類似功能之元件。此外，圖8及圖9中使用相同元件符號之數值可表示相同或類似之數值，或可表示具有相同或類似物理意義之數值。
相較於圖2，圖9中量測電阻208可進一步與電阻R4電連接 (例如經由接點C5)。相較於圖2，圖9中參考電源VREF可經由兩個反相閉迴路放大器而電連接至量測電阻208之接點C5。在某些實施例中，參考電源VREF可經由參考電路102而電連接至量測電阻208之接點C5。相較於圖2，圖9中電阻R6可與量測電阻208電連接(例如經由接點C6)。
圖10A及圖10B為根據本揭露之一個實施例的量測電阻208之電路示意圖。圖10B可為圖10A之等效電路圖。為更簡潔說明本揭露，圖8、圖9、圖10A及圖10B中使用相同元件符號之元件可表示相同或類似之元件，或可表示具有相同或類似功能之元件。此外，圖8、圖9、圖10A及圖10B中使用相同元件符號之數值可表示相同或類似之數值，或可表示具有相同或類似物理意義之數值。
參考圖10A及圖10B，量測電阻208之接點C5及C6可經由焊接材料而於不同元件電連接。根據圖8之實施例，量測電阻208之接點C5可經由第五焊點而與參考電路102電連接；電測電阻208之接點C6可經由第六焊點而與回授電路104電連接。圖10A及圖10B中電阻RS5及電阻RS6可分別表示第五焊點及第六焊點的等效電阻。當焊錫量較高時，每一焊點的TCR可能約為14.139ppm/℃；當焊錫量較少時，每一焊點的TCR可能約為10.805ppm/℃；當焊錫量適中時，每一焊點的TCR可能約為12.377ppm/℃。每一焊點的TCR可能介於15ppm/℃至10ppm/℃之間，或可能介於14.139ppm/℃至10.805ppm/℃之間。
負載電流ILOAD可自接點C5進入量測電阻208。負載電流ILOAD可自接點C6離開量測電阻208。
圖10B可為圖10A之等效電路圖。參考圖10B，量測電阻208可等效為電阻值為RM1之一電阻。根據歐姆定律，圖10A及圖10B中 節點C與節點D之間的電壓差可如方程式(8)所示。
V CD =ILOAD(RS5+RS6+RM1)............(8)
當電阻RS5、RS6及RM1相近時，因為電阻RS5及RS6所造成的電壓差並無法忽略。
一般而言，根據供應商提供的資料，在+20℃至+60℃之區間內，量測電阻208的TCR約在+5ppm/℃至-5ppm/℃之間。量測電阻208的TCR可小於焊點的TCR。雖然可從供應商的資料瞭解量測電阻208之TCR，但當量測電阻208安裝於電子負載設備800(或900)時，必須再次測量量測電阻208之TCR，以制定電子負載設備800(或900)之規格書。再次參考圖9，當測量量測電阻208之TCR時，可藉由電流探棒(current probe)測量負載電流ILOAD。當測量量測電阻208之TCR時，可藉由電壓計測量接點C5及接點C6之間的電壓差VM1。在一些實施例中，藉由測量如圖10A及圖10B所示之節點C與節點D之間的電壓差，亦可測量圖9中接點C5及接點C6之間的電壓差VM1。
根據本揭露之一些實驗結果，在溫度增加10℃時，負載電流ILOAD的變化量為-324ppm，電壓差VM1的變化量為-130ppm。經方程式(9)所示之計算後，可得量測電阻208之TCR約為19.4ppm/℃。
|(-324-(-130))/10|=19.4............(9)
根據本揭露之實驗結果，經測量安裝於電子負載設備800(或900)上的量測電阻208所得的TCR並不介於供應商所提供之TCR範圍(+5ppm/℃至-5ppm/℃)內。因為電阻RS5及RS6所造成的電壓差無法忽略，造成量測電阻208所得的TCR產生誤差。
在一些實施例中，電子負載設備800(或900)之操作溫度 可能上升至75℃。當電子負載設備800(或900)之操作溫度自25℃上升至75℃時，可計算出量測電阻208之電阻值RM1的變化量可能為970ppm(19.4×50=970)，即0.097%。當制定電子負載設備800(或900)之規格書時，量測電阻208之電阻值RM的90ppm變化量應為不可接受之測量誤差。
除了圖中所示之定向之外，設備或元件可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，且本文中所使用的連結相關描述詞亦可用於相應地進行解釋。應理解，在組件「連接」、「耦接」或「耦合」至另一組件時，該組件可直接連接至或耦接至另一組件，或可存在中間組件。
如本發明中所使用，術語「近似地」、「基本上」、「大體上」及「約」用於描述及解釋較小變化。當與事件或情形組合使用時，該術語可指其中事件或情形精確地發生之情況，及其中事件或情形近似發生之情況。如本文中所使用，針對既定值或範圍，術語「約」通常指在既定值或範圍的±10%、±5%、±1%或±0.5%內。範圍可在本文中指示為自一個端點至另一端點或在兩個端點之間。除非另外指定，否則本發明中所揭示之所有範圍皆包括端點。術語「大體上共面」可指沿著相同平面定位的在數微米(μm)內之兩個表面，諸如沿著相同平面定位的在10μm內、在5μm內、在1μm內或在0.5μm內。在參考「大體上」相同數值或特性時，該術語可指值之平均值的±10%、±5%、±1%或±0.5%內的值。
上文簡單描述本發明之若干實施例及細節特徵。本發明中所描述之實施例可易於用作設計或修改用於實現本發明之實施例中引入的相同或類似目標及/或獲得相同或類似優勢的其他程序及結構的基礎。此類等效構造並不脫離本發明之精神及範疇，且可在不脫離本發明之精神及 範疇的情況下進行各種變化、替代及修改。
100:電子負載設備
102:參考電路
104:回授電路
106:待測物
108:量測電阻
110:電晶體
112:接地點
C1:接點
C2:接點
C3:接點
C4:接點
I1:電流
ILOAD:負載電流
IREF:參考電流
VREF:參考電源
VM:電壓差
RM:電阻值/電阻

Claims (10)

  1. 一種電子負載設備，其包含：一量測電阻，包含一第一接點、一第二接點、一第三接點以及一第四接點，其中該第一接點與該第二接點對應於該量測電阻之一第一端，該第三接點與該第四接點對應於該量測電阻之一第二端；一參考電路，一參考電源電連接至該參考電路，該參考電路與該量測電阻之該第一接點電連接；一電晶體，其包含一汲極、一閘極及一源極，該參考電路與該電晶體之該閘極電連接，該電晶體之該源極與該汲極之一者與該量測電阻之該第二接點電連接，該電晶體之該汲極與該源極之另一者與一待測物之一輸出端電連接；及一回授電路，該回授電路與該量測電阻之該第四接點電連接，該回授電路與該參考電路電連接，其中基於跨越該量測電阻之一電壓差以及該量測電阻之一電阻值而判定通過該量測電阻之該第二接點及該第三接點的一負載電流值，且其中通過該量測電阻之該第一接點及該第四接點的一第一電流值小於該負載電流值。
  2. 如請求項1之電子負載設備，其中該量測電阻之該第一接點經由一第一焊點而與該參考電路電連接，該量測電阻之該第二接點經由一第二焊點而與該電晶體電連接，該量測電阻之該第三接點經由一第三焊點而與該回授電路電連接，該量測電阻之該第四接點經由一第四焊點而與該回授電路 電連接。
  3. 如請求項2之電子負載設備，其中該量測電阻的電阻溫度係數(Temperature Coefficient of Resistance)小於該第一焊點、該第二焊點、該第三焊點及該第四焊點之電阻溫度係數。
  4. 如請求項1之電子負載設備，其中該參考電路包含一第一反相閉迴路放大器及一第二反相閉迴路放大器，該第一反相閉迴路放大器與該第二反相閉迴路放大器串接，該參考電源電連接至該第一反相閉迴路放大器之一輸入端，該回授電路與該第二反相閉迴路放大器之一輸入端電連接，且該參考電源經由該參考電路而電連接至該量測電阻之該第一接點。
  5. 如請求項1之電子負載設備，其中該量測電阻之該第三接點與該待測物之一輸入端電連接，且該量測電阻之該第一接點與該回授電路電連接。
  6. 如請求項5之電子負載設備，其中該回授電路包含一第一運算放大器，該量測電阻之該第一接點與該第一運算放大器之一第一輸入端電連接，該量測電阻之該第四接點與該第一運算放大器之一第二輸入端電連接。
  7. 如請求項5之電子負載設備，其中該回授電路包含一第一類比數位轉換器，該第一類比數位轉換器之一第一輸入端及一第二輸入端與該量測電阻之該第一接點及該第四接點電連接，該第一類比數位轉換器之一第一輸 出端經由一數位控制電路與該參考電路電連接。
  8. 如請求項7之電子負載設備，其中該數位控制電路之一第一輸出端與該參考電源經由一運算放大器而電連接至該參考電路。
  9. 如請求項1之電子負載設備，其中該參考電路經組態以基於該回授電路而控制施加於該電晶體之該閘極的一電壓。
  10. 如請求項1之電子負載設備，其中該量測電阻之該第一接點及該第二接點為同質(homogeneous)，且該量測電阻之該第三接點及該第四接點為同質。
TW109146445A 2020-12-28 2020-12-28 電子負載設備 TWI770740B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109146445A TWI770740B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 電子負載設備
JP2021111475A JP7161000B2 (ja) 2020-12-28 2021-07-05 電子負荷装置
US17/371,976 US11714139B2 (en) 2020-12-28 2021-07-09 Electronic load apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109146445A TWI770740B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 電子負載設備

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI770740B true TWI770740B (zh) 2022-07-11
TW202230068A TW202230068A (zh) 2022-08-01

Family

ID=82116978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109146445A TWI770740B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 電子負載設備

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11714139B2 (zh)
JP (1) JP7161000B2 (zh)
TW (1) TWI770740B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5903422A (en) * 1996-06-21 1999-05-11 Nec Corporation Overcurrent sensing circuit for power MOS field effect transistor
US6545513B2 (en) * 2001-05-17 2003-04-08 Denso Corporation Electric load drive apparatus
TW201316149A (zh) * 2011-10-12 2013-04-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 數位電源電流校準裝置
CN104699158A (zh) * 2015-02-09 2015-06-10 深圳市科曼医疗设备有限公司 恒流源供电电路
CN207946506U (zh) * 2018-01-15 2018-10-09 中山市博测达电子科技有限公司 一种测试用模块化电子负载
CN208188173U (zh) * 2018-05-24 2018-12-04 浙江中科正方电子技术有限公司 一种恒流型电子负载

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3836907A (en) * 1973-03-21 1974-09-17 Forbro Design Corp Digital to analog converter
US4320354A (en) * 1979-11-26 1982-03-16 American Standard Inc. Fail-safe band-pass circuit
US4641045A (en) * 1984-11-13 1987-02-03 American Standard Inc. Fail-safe one and only one signal checking circuit
JPH0599968A (ja) * 1991-10-04 1993-04-23 Hitachi Ltd 簡易型電子負荷装置
US9429629B1 (en) * 2013-03-11 2016-08-30 Magna-Power Electronics, Inc. Electronic loads
JP6738236B2 (ja) * 2016-08-12 2020-08-12 東京エレクトロン株式会社 デバイス検査回路、デバイス検査装置及びプローブカード
CN115575685A (zh) * 2021-07-05 2023-01-06 力智电子股份有限公司 电流感测电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5903422A (en) * 1996-06-21 1999-05-11 Nec Corporation Overcurrent sensing circuit for power MOS field effect transistor
US6545513B2 (en) * 2001-05-17 2003-04-08 Denso Corporation Electric load drive apparatus
TW201316149A (zh) * 2011-10-12 2013-04-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 數位電源電流校準裝置
CN104699158A (zh) * 2015-02-09 2015-06-10 深圳市科曼医疗设备有限公司 恒流源供电电路
CN207946506U (zh) * 2018-01-15 2018-10-09 中山市博测达电子科技有限公司 一种测试用模块化电子负载
CN208188173U (zh) * 2018-05-24 2018-12-04 浙江中科正方电子技术有限公司 一种恒流型电子负载

Also Published As

Publication number Publication date
US11714139B2 (en) 2023-08-01
US20220206080A1 (en) 2022-06-30
TW202230068A (zh) 2022-08-01
JP2022104509A (ja) 2022-07-08
JP7161000B2 (ja) 2022-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101825651A (zh) 探针卡、包括探针卡的半导体测试装置以及探针卡的熔丝检查方法
WO2020006749A1 (zh) 芯片阻抗测试方法及系统
WO2007145156A1 (ja) 基板検査装置
CN114755469B (zh) 电子负载设备
CN107703364A (zh) 异方性导电胶膜连接电阻的测量装置、方法及集成电路
TWI770740B (zh) 電子負載設備
JP2003098010A (ja) 電子回路の温度を測定する装置
CN111426883B (zh) 金属接触电阻测试方法和测试回路
CN1851487B (zh) 半导体电路、半导体装置以及该半导体电路的检查方法
CN110895290B (zh) 一种适用于ate测试的皮安级小电流测试电路
CN108132108A (zh) 温度检测装置及其温度检测方法
CN115825567A (zh) 用于测试焊点的电阻值变化的装置以及方法
US10283303B2 (en) Fuse circuit and semiconductor integrated circuit device
CN211627669U (zh) 一种适用于ate测试的皮安级小电流测试电路
TW541426B (en) Monitoring resistor element and measuring method of relative preciseness of resistor elements
CN115015739A (zh) 晶圆级测试中探针保护装置及方法
US7295031B1 (en) Method for non-contact testing of marginal integrated circuit connections
JP2017175073A (ja) 半導体集積回路
TW200905217A (en) Method and apparatus of wafer-level reliability
TWI848501B (zh) 檢測電路之檢測方法
CN205003215U (zh) 一种应用于印刷电路板的四线测试电路
JP7621166B2 (ja) 接合部評価方法、評価用抵抗器、及び接合部評価装置
CN113030712B (zh) 电路检查方法及电子设备
GB2434252A (en) Printed circuit board arrangement for voltage drop measurement
JP2004333493A (ja) 導電性材料の電気抵抗と導電層の抵抗とを測定するための装置、および導電層の抵抗を測定し、抵抗測定装置を較正する方法