一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路制造技术

本发明专利技术公开了一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路，通过双脉冲硬开关测试法测量被测功率器件的动态导通电阻，双脉冲的第一个脉冲将开关电流提升至预定电流值，在双脉冲的第二个脉冲阶段测量被测功率器件的导通电压和导通电流，由导通电压与导通电流的比值得到动态导通电阻。由同轴电阻电流传感器来测量导通电流，由本发明专利技术提出的电压钳位电路来测量导通电压，电压钳位电路将被测功率器件开关电压中的关断电压固定在指定电压值上，且保持导通电压波形不变，大幅提高示波器测量精度。大幅提高示波器测量精度。大幅提高示波器测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路


[0001]本专利技术属于功率器件电性能测试
，更为具体地讲，涉及一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路。

技术介绍

[0002]功率器件在关断时漏极电压较高，而在导通时漏极电压急速下降，因此，要准确地捕捉到导通电压的变化。通常情况下测量电压常采用高精度示波器，但是由于功率器件在关断时电压高，导通时电压低，示波器要捕捉导通电压需要较大的测量范围，否则示波器内部的放大器会失真，这被称作示波器过驱动，会无法准确测量导通电压。一般功率器件在关断时承受几百伏的电压，而导通电压在几伏到几十毫伏之间，此时示波器的分辨率无法满足导通电压测量，示波器无法准确测量导通电压。
[0003]为了准确的测量导通电压，使用钳位电路来进行辅助测量。钳位电路通过将功率器件关断时的漏源电压钳位在更小的范围来减小器件开关切换时的电压摆伏，进而提高示波器的准确度。假设钳位电路将器件关断时400V的电压钳位在5V，对于具有8位数模转换的示波器，其分辨率则为5/256＝0.02V，提高了80倍，极大的减小了电压摆伏。但是钳位电路的引入可能会给测量带来震荡和延迟，从而无法满足高频高压状态的测量要求，因此，需要一种快速响应的钳位电路来准确测量导通电压。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路，电压可钳位在5V以下，响应速度小于100ns，可准确测量功率器件在关断至导通时的开关电压，有效减小输出电容充放电引起的电压尖峰。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路，其特征在于，包括：主电路和电压钳位电路；
[0006]所述主电路包括：被测功率器件DUT、续流二极管T、续流电感L、同轴电阻电流传感器R、功率器件驱动单元以及供电电源V
DC
；
[0007]其中，被测功率器件DUT的漏极与续流电感L串联后连接至供电电源V
DC
的正极，被测功率器件DUT的源极与同轴电阻电流传感器R串联后连接至供电电源V
DC
的负极，被测功率器件DUT的栅极连接至功率器件驱动单元；续流二极管T与续流电感L并联；
[0008]所述电压钳位电路包括：NMOS管M、稳压管Z和NMOS管驱动电源V
CC
；其中，NMOS管M的漏极与被测功率器件DUT的漏极连接，NMOS管M的源极与稳压管Z的负极连接，NMOS管M的栅极与NMOS管驱动电源V
CC
的正极连接；稳压管Z的正极连接至NMOS管驱动电源V
CC
的负极接到地，所测的钳位电压V
DS(m)
为稳压管Z负极至正极间的电压；
[0009]功率器件驱动单元产生双脉冲的驱动信号注入被测功率器件DUT的栅极，其中，第一个脉冲时间足够长，能够将续流电感L的工作电流升到预定值，第二个脉冲时间尽可能短，使续流电感L不会继续磁化，工作电流也保持在预定值；
[0010]被测功率器件DUT在测试前处于关断状态，主电路无电流通过；在第一个脉冲到来时，被测功率器件DUT的栅极与源极间电压V
GS
拉高，被测功率器件DUT导通，续流电感L开始充电；第一个脉冲结束时，V
GS
拉低，被测功率器件DUT关断，续流电感L的电流通过续流二极管T续流；第二个脉冲到来时，被测功率器件DUT再次导通，续流电感L的工作电流为预定值，在第二个脉冲阶段完成导通电压和导通电流的测量；双脉冲结束后，被测功率器件DUT关断，主电路中的电流在续流回路中衰减至零，整个测试结束；
[0011]电压钳位电路具有两种工作状态，第一种为被测功率器件DUT关断状态，第二种为被测功率器件DUT导通状态；
[0012]第一种工作状态：在被测功率器件DUT关断时，电流流经NMOS管M和稳压管Z，NMOS管M的源极即稳压管Z电压升高，NMOS管M的栅极及源极之间的电压减小，通过限制NMOS管M的导通，稳压管Z上的电流也会减小，稳压管Z的电压会稳定在NMOS管驱动电源V
CC
与NMOS管M阈值电压的差值，其差值电压必须小于稳压管Z的稳压值，差值电压为关断电压被钳位后的电压V
DS(m)
；
[0013]第二种工作状态：在被测功率器件DUT导通时，被测功率器件DUT的漏极及源极之间的电压下降，稳压管Z电压值小于稳压值，NMOS管M的栅极及源极之间的电压也大于阈值电压，NMOS管M完全导通，但NMOS管M的漏极与源极之间的电压差很小，流经NMOS管M的电流极小，NMOS管M上的压降可以忽略，此时稳压管Z的电压即为导通电压，也是导通电压被钳位后的电压V
DS(m)
。
[0014]本专利技术的专利技术目的是这样实现的：
[0015]本专利技术一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路，通过双脉冲硬开关测试法测量被测功率器件的动态导通电阻，双脉冲的第一个脉冲将开关电流提升至预定电流值，在双脉冲的第二个脉冲阶段测量被测功率器件的导通电压和导通电流，由导通电压与导通电流的比值得到动态导通电阻。由同轴电阻电流传感器来测量导通电流，由本专利技术提出的电压钳位电路来测量导通电压，电压钳位电路将被测功率器件开关电压中的关断电压固定在指定电压值上，且保持导通电压波形不变，大幅提高示波器测量精度。
[0016]同时，本专利技术一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路还具有以下有益效果：
[0017](1)、本专利技术通过双脉冲硬开关测试法测量被测功率器件的动态导通电阻，有效抑制功率器件的开关电压振荡，且响应速度快，小于100ns。
[0018](2)、本专利技术设计的电压钳位电路结构简单、易调试，在被测功率器件导通时其反向电流极小，具有测量精度高的特点。
附图说明
[0019]图1是本专利技术一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路原理图；
[0020]图2是开关电压和钳位电压波形图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许
会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0022]实施例
[0023]图1是本专利技术一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路原理图。
[0024]在本实施例中，如图1所示，本专利技术一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路，包括：主电路和电压钳位电路，用于同轴电阻电流测量和钳位电压测量；
[0025]主电路包括：被测功率器件DUT、续流二极管T、续流电感L、同轴电阻电流传感器R、功率器件驱动单元以及供电电源V
DC
；
[0026]其中，被测功率器件DUT的漏极与续流电感L串联后连接至供电电源V
DC
的正极，被测功率器件D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率器件动态导通电阻测试的电压钳位电路，其特征在于，包括：主电路和电压钳位电路；所述主电路包括：被测功率器件DUT、续流二极管T、续流电感L、同轴电阻电流传感器R、功率器件驱动单元以及供电电源V
DC
；其中，被测功率器件DUT的漏极与续流电感L串联后连接至供电电源V
DC
的正极，被测功率器件DUT的源极与同轴电阻电流传感器R串联后连接至供电电源V
DC
的负极，被测功率器件DUT的栅极连接至功率器件驱动单元；续流二极管T与续流电感L并联；所述电压钳位电路包括：NMOS管M、稳压管Z和NMOS管驱动电源V
CC
；其中，NMOS管M的漏极与被测功率器件DUT的漏极连接，NMOS管M的源极与稳压管Z的负极连接，NMOS管M的栅极与NMOS管驱动电源V
CC
的正极连接；稳压管Z的正极连接至NMOS管驱动电源V
CC
的负极接到地，所测的钳位电压V
DS(m)
为稳压管Z负极至正极间的电压；功率器件驱动单元产生双脉冲的驱动信号注入被测功率器件DUT的栅极，其中，第一个脉冲时间足够长，能够将续流电感L的工作电流升到预定值，第二个脉冲时间尽可能短，使续流电感L不会继续磁化，工作电流也保持在预定值；被测功率器件DUT在测试前处于关断状态，主电路无电流通过；在第一个脉冲到来时，被测功率器件DUT的栅极与源极间电压V
GS
拉高，被测功率器件DUT导通，续流电感L开始充电；第一个脉冲结束时，V
GS
拉低，被测功率器件DUT关断，续流电感L的电流通过续流二极管T续流；第二个脉冲到来时，被测功率器件DUT再次导通，续流电感L的工作电流为预定值，在第二个脉冲阶段完成导通电压和导通电流的测量；双脉冲结束后，被测功率器件DUT关断，主电路中的电流在续流回路中衰减至零，整个测试结束；电压钳位电路具有两种工作状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敏，蔡东升，向维，彭毓川，黄琦，李坚，王宇飞，郑志恒，
申请(专利权)人：电子科技大学广东电子信息工程研究院，
类型：发明
国别省市：