[發(fā)明專利]一種用于熱阻矩陣測量的由FPGA控制的多路智能驅(qū)動裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011531302.3
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112684255B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮士維;李天旗;白昆;何鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種用于熱阻矩陣測量的由FPGA控制的多路智能驅(qū)動裝置，其特征在于，包括：工控電腦，通信與程控模塊，多路硬件電路模塊，熱阻矩陣測量裝置；其中工控電腦包含上位機軟件，實現(xiàn)驅(qū)動電壓大小、正負、開啟時間調(diào)控及多路選通的功能，通信與程控模塊是以FPGA為硬件基礎(chǔ)，在FPGA內(nèi)部搭建的自帶通信與程序控制功能的模塊，硬件電路模塊包括隔離電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和驅(qū)動電路，配合工控電腦及通信與程控模塊實現(xiàn)輸出電壓大小、正負、開啟時間調(diào)控及多路選通的功能，熱阻矩陣測量裝置為多路矩陣式探針，能夠?qū)崿F(xiàn)多個測試點的加熱與溫度測量；

工控電腦包含上位機軟件，其中上位機軟件界面包含3個按鈕，第一個按鈕負責驅(qū)動電壓大小、正負的設(shè)定，第二個按鈕負責驅(qū)動電壓開啟時間的設(shè)定，第三個按鈕負責矩陣通道的選通，矩陣通道與熱阻矩陣測量裝置一一對應(yīng)；

通信與程控模塊是在FPGA內(nèi)部構(gòu)建的可通過工控電腦鍵入不同的數(shù)據(jù)參數(shù)實現(xiàn)電壓開通時間、電壓大小、方向及多路選擇可控的模塊；通信與程控模塊由4部分組成，分別是DAC時序控制信號、驅(qū)動控制信號、計數(shù)器、時鐘發(fā)生器；DAC時序控制信號控制輸出電壓的大小和正負，驅(qū)動控制信號控制多路選通，時鐘發(fā)生器和時鐘計數(shù)器聯(lián)合作用，實現(xiàn)電壓開啟時間的控制；

硬件電路模塊由模擬電源、信號輸入端、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、隔離電路、驅(qū)動電路五部分組成；電源供電后，經(jīng)過隔離電路將模擬信號和數(shù)字信號隔離開，DAC時序控制信號控制DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出所需電壓，到達驅(qū)動電路，由驅(qū)動控制信號、計數(shù)器、時鐘發(fā)生器共同控制選通多路電壓的輸出；

熱阻矩陣測量裝置由多個薄層熱阻測試探針并聯(lián)組成，在使用的過程中，利用薄層熱阻測試探針加熱源定點加熱被測樣品，實時采集薄層熱阻測試探針測量源兩端電壓，通過測量源電壓與溫度的關(guān)系得出溫度隨時間變化曲線T-t；通過相應(yīng)算法處理T-t，得出被測樣品的熱阻結(jié)構(gòu)；

在進行熱阻測量時包括如下步驟：

S1：根據(jù)被測樣品的不同在工控電腦選擇相應(yīng)的功能，測半導(dǎo)體芯片待測點的熱阻時，根據(jù)熱阻矩陣測量裝置加熱源的位置在工控電腦進行相應(yīng)驅(qū)動開關(guān)配置，選擇開通相應(yīng)通道；對MOSFET或IGBT開關(guān)式器件進行熱阻測量，在工控電腦中根據(jù)被測器件要求驅(qū)動電壓的不同，進行DAC輸出電壓的配置，根據(jù)FPGA時鐘頻率配置相應(yīng)被測器件電壓開啟時間，選擇開通相應(yīng)被測器件通道；

S2:工控電腦發(fā)出命令后，通信與程控模塊使用計數(shù)器對時鐘進行計數(shù)，達到工控電腦設(shè)定值后，F(xiàn)PGA驅(qū)動控制信號復(fù)位，驅(qū)動電路輸出電壓回歸初始狀態(tài)。