用于大電流功率器件測(cè)試系統(tǒng)的積分控制模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及集成電路測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于大電流功率器件測(cè)試系統(tǒng)的積分控制模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]目前開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的功率器件測(cè)試機(jī)的電流源模塊一般設(shè)有很多個(gè)電流檔位，在小電流輸出時(shí)，這些檔位共用同一條積分控制電路也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出。然而在100A以上大電流時(shí)，輸出功率成倍增長(zhǎng)，電路電場(chǎng)效應(yīng)急劇增加，不同電流檔位受到的干擾強(qiáng)度以及響應(yīng)速度差別很大。而且在電流源帶負(fù)載的條件下，輸出性能會(huì)出現(xiàn)惡化，即出現(xiàn)超調(diào)、振蕩等現(xiàn)象。這個(gè)時(shí)候，一條積分控制電路就無(wú)法滿足不同電流檔位的穩(wěn)定輸出。
[0003]中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2011年11月09日公開(kāi)了名稱為“半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)的一種積分控制電路”的專利文獻(xiàn)(公開(kāi)號(hào):CN202033680U)，其包括混合放大器、電流積分電路和負(fù)反饋電路，混合放大器的反相端同時(shí)接有外電路輸入和負(fù)反饋電路的輸出，混合放大器的輸出接電流積分電器的反相端，電路積分電路輸出接負(fù)反饋電路，負(fù)反饋電路的輸出接混合放大器的反相輸入端。此方案仍然不能滿足不同電流檔位的穩(wěn)定輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的一條積分控制電路無(wú)法穩(wěn)定100A以上電流源所有檔位輸出的問(wèn)題，提供一種可平衡不同檔位輸出的用于大電流功率器件測(cè)試系統(tǒng)的積分控制模塊。
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:一種用于大電流功率器件測(cè)試系統(tǒng)的積分控制模塊，包括上位機(jī)、積分控制電路、功放電路和反饋電路，所述上位機(jī)通過(guò)偏置信號(hào)連接積分控制電路的輸入端，積分控制電路的輸出端連接功放電路的輸入端，反饋電路的輸入端連接功放電路的輸出端，反饋電路的輸出端連接到積分控制電路的輸入端，積分控制電路的受控端與上位機(jī)連接。
[0006]上位機(jī)輸出一個(gè)偏置信號(hào)與反饋電路的輸出信號(hào)進(jìn)行差分比較，差分信號(hào)作為積分控制電路的輸入，上位機(jī)選擇積分控制電路的不同電流檔位對(duì)應(yīng)的積分控制電路，積分控制電路將差分信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)功放電路。功放輸出增大，反饋電路的輸出信號(hào)也隨之增大，差分信號(hào)減小，直至差分信號(hào)為零，積分控制電路輸出達(dá)到平衡，功放電路輸出也達(dá)到穩(wěn)定。
[0007]作為優(yōu)選，所述積分控制電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C4、電容C5、電容06、開(kāi)關(guān)1(5、開(kāi)關(guān)K6和運(yùn)算放大器Ul ;所述電阻Rl的第一端連接上位機(jī)，第二端連接運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端，電阻R2的第一端連接反饋電路，第二端連接電阻Rl的第二端；電阻R3的第一端連接運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端，第二端接地；電阻R4的第一端連接運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端，第二端通過(guò)電容C4連接運(yùn)算放大器Ul的輸出端；所述電阻R5、電容C5和開(kāi)關(guān)K5串聯(lián)以后跨接在運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端和輸出端之間；所述電阻R6、電容C6和開(kāi)關(guān)K6串聯(lián)以后跨接在運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端和輸出端之間；所述電阻R7的第一端連接運(yùn)算放大器Ul的輸出端，第二端連接功放電路。
[0008]開(kāi)關(guān)K5和開(kāi)關(guān)K6與上位機(jī)連接，在上位機(jī)控制下斷開(kāi)或閉合。工作時(shí)，無(wú)論選用哪個(gè)電流檔位，R4、C4都是必定會(huì)接入積分回路的。當(dāng)R4=0，K5、K6均斷開(kāi)時(shí)，積分電路的時(shí)間常數(shù)t=R1C4，R1=R2，此時(shí)積分回路的響應(yīng)時(shí)間取決于時(shí)間常數(shù)τ的大小，時(shí)間常數(shù)越小，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快。然而，實(shí)際應(yīng)用中，響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)變差，主要體現(xiàn)在會(huì)引起超調(diào)和振蕩。因此需要在C4上串聯(lián)一個(gè)電阻R4，來(lái)犧牲一部分響應(yīng)速度，進(jìn)而抑制輸出的超調(diào)和振蕩。在進(jìn)行100Α以上大電流輸出時(shí)，最大的電流檔位如果僅使用C4、R4支路，可能足夠使輸出達(dá)到平衡，但下一級(jí)的電流檔位則可能會(huì)出現(xiàn)超調(diào)。出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象的原因是，輸出電流越大，響應(yīng)速度越慢，在相同的硬件配置下，若將大電流的響應(yīng)速度提升到最優(yōu)，那么次級(jí)電流檔位的響應(yīng)速度更快，容易出現(xiàn)超調(diào)。因此，在積分回路上增設(shè)了 R5、C5和R6、C6支路，這種設(shè)計(jì)思路與PID控制器類似，但更加靈活?？梢酝ㄟ^(guò)軟件內(nèi)控制K5和K6的關(guān)斷，對(duì)次級(jí)電流檔位進(jìn)行優(yōu)化，犧牲一部分響應(yīng)速度去削弱超調(diào)。對(duì)于次級(jí)電流檔位而言，即使?fàn)奚诉@部分響應(yīng)時(shí)間，它的響應(yīng)速度依舊能與最大電流檔位相匹配。一般的100A以上大電流模塊設(shè)置2-3個(gè)電流檔位，所以這種積分控制回路足以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有電流檔位的優(yōu)化。
[0009]作為優(yōu)選，所述反饋電路包括電阻R20、電阻R24、電阻R25、電阻R31、電阻R32、電阻R33、電阻R36、開(kāi)關(guān)U17C、開(kāi)關(guān)U17D、運(yùn)算放大器U13、運(yùn)算放大器U15和運(yùn)算放大器U16 ;所述電阻R20的第一端連接功放電路，第二端連接運(yùn)算放大器U13的同相輸入端；運(yùn)算放大器U13的反相輸入端連接輸出端；電阻R24的第一端連接運(yùn)算放大器U13的輸出端，第二端連接運(yùn)算放大器U15的反相輸入端；運(yùn)算放大器U15的同相輸入端接地；電阻R25跨接在運(yùn)算放大器U15的反相輸入端和輸出端之間；電阻R31的第一端連接運(yùn)算放大器U15的輸出端，第二端連接運(yùn)算放大器U16的反相輸入端；運(yùn)算放大器U16的同相輸入端接地；電阻36的第一端連接運(yùn)算放大器U16的輸出端，第二端連接積分控制電路；電阻R33的第一端連接運(yùn)算放大器U16的反相輸入端，電阻R33的第二端通過(guò)開(kāi)關(guān)U17C連接電阻R36的第二端；電阻R32的第一端連接運(yùn)算放大器U16的反相輸入端，電阻R32的第二端通過(guò)開(kāi)關(guān)U17D連接電阻R36的第二端。
[0010]反饋電路的原理是基于跟隨電路和比例電路，通過(guò)一個(gè)采樣電阻將輸出的電流轉(zhuǎn)換為電壓，并測(cè)量采樣電阻兩端的電壓值，并通過(guò)比例運(yùn)算反饋到輸入端，通常反饋信號(hào)最終到輸出端時(shí)，是與輸入信號(hào)反向的，這個(gè)反饋信號(hào)的值是從零開(kāi)始增大的，直到與輸入值等大反向，最后維持系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0011]本實(shí)用新型帶來(lái)的有益效果是，通過(guò)上位機(jī)對(duì)積分控制電路進(jìn)行選擇，使100A以上大電流在不同檔位均能穩(wěn)定輸出，保證不同電流檔位在空載及帶負(fù)載的條件下，輸出性能良好，無(wú)超調(diào)和振蕩。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的一種電路框圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的一種積分控制電路圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型的一種反饋電路圖；
[0015]圖中:1、上位機(jī)，2、積分控制電路，3、功放電路，4、反饋電路。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例:本實(shí)施例的一種用于大電流功率器件測(cè)試系統(tǒng)的積分控制模塊，如圖1所示，包括上位機(jī)1、積分控制電路2、功放電路3和反饋電路4，所述上位機(jī)I通過(guò)偏置信號(hào)連接積分控制電路2的輸入端，積分控制電路2的輸出端連接功放電路3的輸入端，反饋電路4的輸入端連接功放電路3的輸出端，反饋電路4的輸出端連接到積分控制電路2的輸入端。
[0018]如圖2所示，積分控制電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C4、電容C5、電容C6、開(kāi)關(guān)K5、開(kāi)關(guān)K6和運(yùn)算放大器Ul ;所述電阻Rl的第一端連接上位機(jī)，第二端連接運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端，電阻R2的第一端連接反饋電路，第二端連接電阻Rl的第二端；電阻R3的第一端連接運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端