[發(fā)明專利]一種低電流寬范圍可調(diào)脈沖恒流源電路

在審

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• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112256080A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫玉;唐德平;朱國軍;張建一
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥科威爾電源系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號: G05F3/08
• 分類號: G05F3/08
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 鄭浩

一種低電流寬范圍可調(diào)脈沖恒流源電路，涉及功率器件靜態(tài)參數(shù)Vgeth測試技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有恒流源不能連續(xù)選擇輸出、無法滿足不同型號功率器件Vgeth參數(shù)不同而需要的電流值不同、不能覆蓋所有功率器件測試的問題，包括數(shù)字信號隔離電路、數(shù)字電位器輸出電路、開關(guān)切換電路、電流源電路；數(shù)字信號隔離電路與數(shù)字電位器輸出電路連接，電流源電路通過開關(guān)切換電路與數(shù)字電位器輸出電路連接；數(shù)字信號隔離電路將設(shè)定的電流信號值發(fā)送給數(shù)字電位器輸出電路，數(shù)字電位器輸出電路與開關(guān)切換電路相互配合輸出不同電阻值，選擇電流源電路輸出回路，從而控制恒流源電路在10uA?1A持續(xù)可調(diào)恒定電流輸出；電路結(jié)構(gòu)簡單、測試速度快，輸出低電流10uA?1A連續(xù)可調(diào)、精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率器件靜態(tài)參數(shù)Vgeth測試技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種低電流寬范圍可調(diào)脈沖恒流源電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)今IGBT(絕緣柵型場效應(yīng)晶體管)已成為大功率元件的主流，在市場上居于主導(dǎo)地位。由于科技進(jìn)步，電力電子裝置對輕薄短小及高性能之要求，帶動及IGBT的發(fā)展，尤其應(yīng)用于電氣設(shè)備、光電、航天、鐵路、電力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域，使半導(dǎo)體開發(fā)技術(shù)人員在市場需求下，對大功率元件的發(fā)展技術(shù)，持續(xù)在突破。

半導(dǎo)體元件除了本身功能要良好之外，其各項參數(shù)能否達(dá)到電路上的要求，必須定期測量，否則產(chǎn)品的質(zhì)量特性很難保證，尤其是較大的功率元件，因具有耗損性，易老化及效率降低，因不平衡導(dǎo)致燒毀，甚至在使用中會發(fā)生爆炸。所以對新產(chǎn)品及使用中的元件參數(shù)的篩選及檢查更為重要。針對IGBT而言，IGBT是廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代中大功率變換器中的主流半導(dǎo)體開關(guān)器件。其中，城市軌道交通車輛的牽引逆變器、輔助逆變器等重要電氣設(shè)備中，大量使用了IGBT器件，IGBT器件的各種靜態(tài)參數(shù)為使用者可靠選擇器件提供了非常直觀的參考依據(jù)，因此準(zhǔn)確測量IGBT的各種靜態(tài)參數(shù)具有極其重要的實際意義。

低電流寬范圍可調(diào)脈沖恒流源是專門針對功率器件靜態(tài)測試Vgeth(柵極-發(fā)射極閥值電壓)參數(shù)測量的關(guān)鍵性測試器件；如圖3所示，恒流源的主要功能是在被測功率器件C-G短路后輸出指定的恒定電流至G-E之間，測量Vge，當(dāng)Vge保持恒定時的電壓即Vgeth。

如圖4所示，在目前國標(biāo)的測試電路中，功率器件靜態(tài)測試Vgeth參數(shù)測量是在C、E之間施加額定電壓，通過電壓源逐級調(diào)壓，當(dāng)電流檢測Ice的數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)電流值，記錄此時電壓檢測Vge的數(shù)值，即Vgeth，該電路器件多、測試方法復(fù)雜。且目前市場上Vgeth測試電路，施加的恒流源輸出電流僅滿足多個固定值可選擇輸出，但是不能滿足可連續(xù)選擇輸出的要求，無法滿足不同型號功率器件Vgeth參數(shù)不同而需要的電流值不同的要求，不能覆蓋所有功率器件的測試。

現(xiàn)有技術(shù)中，《一種新型連續(xù)可調(diào)脈沖電流源的設(shè)計》(周海兵等，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所)公開了一種新型的數(shù)控可調(diào)的脈沖電流源，其核心部分是精密恒流源電路和脈沖電流鏡電路。精密恒流源電路采用基于運(yùn)算放大器的深度負(fù)反饋技術(shù)，提供一個精度高、穩(wěn)定性好、幅值連續(xù)可調(diào)的恒定電流輸出；脈沖電流鏡電路采用高速場效應(yīng)管實現(xiàn)對恒流源電流的復(fù)制和倍乘，降低脈沖電流源輸出負(fù)載對前級深度負(fù)反饋部分的影響，提高電路的穩(wěn)定性，并利用模擬多路復(fù)用器對電流鏡柵極的控制，將脈沖信號傳遞到脈沖電流中，從而輸出脈沖電流。

但是上述文獻(xiàn)的技術(shù)方案未解決施加的恒流源不能滿足可連續(xù)選擇輸出的要求、無法滿足不同型號功率器件Vgeth參數(shù)不同而需要的電流值不同的要求、以及不能覆蓋所有功率器件的測試的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有恒流源不能連續(xù)選擇輸出、無法滿足不同型號功率器件Vgeth參數(shù)不同而需要的電流值不同、不能覆蓋所有功率器件的測試。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：