【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及宽禁带半导体器件电流测量，尤其涉及一种高带宽电流检测提取线圈传感器。
技术介绍
1、氮化镓(gallium nitride，gan)器件由于其优异的开关性能而适用于高频功率变换器。为了最大限度地发挥gan器件的性能，有必要研究gan器件的开关特性。开关电流是评估开关特性和验证gan器件的基本参数。然而，对于快速gan器件，开关电流测量是一项重大挑战。由于快速gan器件具有低电容和低寄生电感，因此快速gan器件具有非常快的开关速度。快速gan器件的边沿时间tr可能小于1ns，根据测量带宽bw的表达式为可知，至少需要350mhz的测量带宽。此外，快速gan器件由于其开关速度快、阈值电压安全范围小和寄生敏感等特点，因此对快速gan器件进行电流测量时，应满足具有高带宽且不宜在功率变换器环路中引入过多的寄生电感的条件。
2、目前，对快速gan器件进行电流检测采用罗氏线圈电流传感器，罗氏线圈电流传感器由线圈和积分器组成；线圈一般采用圆形螺旋结构，线圈具有受内部载流导体位置影响不大以及无磁饱和问题等优势。然而，为了提高罗氏线圈电流传感器的灵敏度及精度一般会采用多匝线圈，但是多匝线圈会导致插入寄生电感和寄生电容较大，限制了测量的带宽，使得带宽较低，以及使得对快速gan器件进行电流测量时产生插入寄生电感干扰；常用的罗氏线圈电流传感器的型号为trcp0600，该型号的罗氏线圈电流传感器的价格较贵，使得罗氏线圈电流传感器的制造成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的
2、为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供如下技术方案：
3、本专利技术提供一种高带宽电流检测提取线圈传感器，包括单匝电流提取线圈、线圈终端匹配电阻rd和信号处理电路；
4、单匝电流提取线圈，用于根据输入电流，利用电磁感应定律产生电压，单匝电流提取线圈包括单匝铜线圈；
5、线圈终端匹配电阻rd，与单匝电流提取线圈连接，用于将电压进行阻抗匹配产生匹配后的电压信号；
6、信号处理电路，分别与单匝电流提取线圈、线圈终端匹配电阻rd连接，用于将匹配后的电压信号进行还原，输出还原的电流，以实现电流检测。
7、在一些实施例中，高带宽电流检测提取线圈传感器还包括输出电流端、测量端口vout1和测量端口vout2；
8、输出电流端，分别与信号处理电路和测量端口vout2连接，用于将还原的电流输出；
9、测量端口vout1，分别与单匝电流提取线圈、线圈终端匹配电阻rd、信号处理电路连接，用于对单匝电流提取线圈进行频率扫描，以得到单匝电流提取线圈的带宽；
10、测量端口vout2，与信号处理电路连接，用于对高带宽电流检测提取线圈传感器进行频率扫描，以得到高带宽电流检测提取线圈传感器的带宽。
11、在一些实施例中，信号处理电路包括电压跟随器、无源rc积分器、电阻r1和有源积分器；
12、电压跟随器的正向输入端分别与线圈终端匹配电阻rd的一端和测量端口vout1的一端、单匝电流提取线圈连接，电压跟随器的反向输入端与无源rc积分器连接，电压跟随器的输出端与无源rc积分器连接，电压跟随器用于将匹配后的电压信号进行跟随操作，输出跟随后的电压信号；
13、无源rc积分器，分别与电阻r1的另一端、线圈终端匹配电阻rd的另一端和测量端口vout1的另一端、单匝电流提取线圈、有源积分器连接，用于对跟随后的电压信号依次进行滤波和积分，输出积分后的电流信号；
14、有源积分器，分别与电阻r1的一端、测量端口vout2、输出电流端连接，用于将积分后的电流信号进行还原，输出还原的电流，以实现电流检测；
15、电阻r1的另一端分别与测量端口vout1的另一端、线圈终端匹配电阻rd的另一端、单匝电流提取线圈连接。
16、在一些实施例中，无源rc积分器包括电阻r0和电容c0；
17、电阻r0的一端分别与电压跟随器的输出端、电压跟随器的反向输入端连接，电阻r0的另一端均与电容c0的一端、有源积分器连接，电容c0的一端与有源积分器连接，电容c0的另一端分别与电阻r1的另一端、线圈终端匹配电阻rd的另一端和测量端口的另一端、单匝电流提取线圈连接。
18、在一些实施例中，有源积分器包括运算放大器、电阻r2和电容c1；
19、运算放大器的正向输入端分别与电阻r0的另一端、电容c0的一端连接，运算放大器的反向输入端分别与电阻r1的一端、电阻r2的一端、电容c1的一端连接，运算放大器的输出端分别与电阻r2的另一端、电容c1的另一端、测量端口vout2的另一端、输出电流端连接，电阻r2的一端分别与电容c1的一端、电阻r1的一端连接，电阻r2的另一端分别与电容c1的另一端、输出电流端、测量端口vout2的另一端连接，电容c1的一端与电阻r1的一端连接，电容c1的另一端与输出电流端、测量端口vout2的另一端连接。
20、在一些实施例中，信号处理电路还包括电阻r3；
21、电阻r3的一端与电压跟随器的反向输入端连接，电阻r3的另一端分别与电压跟随器的输出端、电阻r0的一端连接。
22、在一些实施例中，单匝电流提取线圈的等效电路包括单匝电流提取线圈与待测载流导体之间的互感ms、电阻rs、寄生电感ls和电容cs；
23、互感ms的一端与电阻rs的一端连接，互感ms的另一端分别与电容cs的另一端、线圈终端匹配电阻rd的另一端、测量端口vout1的另一端、电容c0的另一端、电阻r1的另一端连接；
24、电阻rs的另一端与寄生电感ls的一端连接，寄生电感ls的另一端分别与电容cs的一端、线圈终端匹配电阻rd的一端、测量端口vout1的一端、电压跟随器的正向输入端连接，电容cs的一端分别与线圈终端匹配电阻rd的一端、测量端口vout1的一端、电压跟随器的正向输入端连接，电容cs的另一端分别与线圈终端匹配电阻rd的另一端、测量端口vout1的另一端、电容c0的另一端、电阻r1的另一端连接。
25、在一些实施例中，电压跟随器的供电端口接地。
26、在一些实施例中，测量端口vout2的一端与运算放大器的供电端口均接地。
27、在一些实施例中，单匝电流提取线圈的正向输出端与待测载流导体的电流流入端连接，单匝电流提取线圈的负向输出端与待测载流导体的电流输出端连接。
28、相较于现有技术，本专利技术提供的一种高带宽电流检测提取线圈传感器，包括单匝电流提取线圈、线圈终端匹配电阻rd和信号处理电路；单匝电流提取线圈，用于根据输入电流，利用电磁感应定律产生电压，单匝电流提取线圈包括单匝铜线圈；线圈终端匹配电阻rd，与单匝电流提取线圈连接，用于将电压进行阻抗匹配产生匹本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，包括单匝电流提取线圈、线圈终端匹配电阻Rd和信号处理电路；
2.根据权利要求1所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述高带宽电流检测提取线圈传感器还包括输出电流端、测量端口Vout1和测量端口Vout2；
3.根据权利要求2所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述信号处理电路包括电压跟随器、无源RC积分器、电阻R1和有源积分器；
4.根据权利要求3所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述无源RC积分器包括电阻R0和电容C0；
5.根据权利要求4所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述有源积分器包括运算放大器、电阻R2和电容C1；
6.根据权利要求4所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述信号处理电路还包括电阻R3；
7.根据权利要求5所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述单匝电流提取线圈的等效电路包括所述单匝电流提取线圈与待测载流导体之间的互感Ms、电阻Rs、寄生电感LS和电容Cs；p>
8.根据权利要求3所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述电压跟随器的供电端口接地。
9.根据权利要求5所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述测量端口Vout2的一端与所述运算放大器的供电端口均接地。
10.根据权利要求1所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述单匝电流提取线圈的正向输出端与待测载流导体的电流流入端连接，所述单匝电流提取线圈的负向输出端与所述待测载流导体的电流输出端连接。
...【技术特征摘要】
1.一种高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，包括单匝电流提取线圈、线圈终端匹配电阻rd和信号处理电路；
2.根据权利要求1所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述高带宽电流检测提取线圈传感器还包括输出电流端、测量端口vout1和测量端口vout2；
3.根据权利要求2所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述信号处理电路包括电压跟随器、无源rc积分器、电阻r1和有源积分器；
4.根据权利要求3所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述无源rc积分器包括电阻r0和电容c0；
5.根据权利要求4所述的高带宽电流检测提取线圈传感器，其特征在于，所述有源积分器包括运算放大器、电阻r2和电容c1；
6.根据权利要求4所述的高带宽电流...
【专利技术属性】
技术研发人员：游淑珍，姜浩楠，于龙洋，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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