[实用新型]用于大电流功率器件测试系统的积分控制模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路测试技术领域，尤其是涉及一种用于大电流功率器件测试系统的积分控制模块。

背景技术

目前开发和生产的功率器件测试机的电流源模块一般设有很多个电流档位，在小电流输出时，这些档位共用同一条积分控制电路也能实现稳定输出。然而在100A以上大电流时，输出功率成倍增长，电路电场效应急剧增加，不同电流档位受到的干扰强度以及响应速度差别很大。而且在电流源带负载的条件下，输出性能会出现恶化，即出现超调、振荡等现象。这个时候，一条积分控制电路就无法满足不同电流档位的稳定输出。

中华人民共和国国家知识产权局于2011年11月09日公开了名称为“半导体测试系统的一种积分控制电路”的专利文献（公开号：CN202033680U），其包括混合放大器、电流积分电路和负反馈电路，混合放大器的反相端同时接有外电路输入和负反馈电路的输出，混合放大器的输出接电流积分电器的反相端，电路积分电路输出接负反馈电路，负反馈电路的输出接混合放大器的反相输入端。此方案仍然不能满足不同电流档位的稳定输出。

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的一条积分控制电路无法稳定100A以上电流源所有档位输出的问题，提供一种可平衡不同档位输出的用于大电流功率器件测试系统的积分控制模块。

本实用新型针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于大电流功率器件测试系统的积分控制模块，包括上位机、积分控制电路、功放电路和反馈电路，所述上位机通过偏置信号连接积分控制电路的输入端，积分控制电路的输出端连接功放电路的输入端，反馈电路的输入端连接功放电路的输出端，反馈电路的输出端连接到积分控制电路的输入端，积分控制电路的受控端与上位机连接。

上位机输出一个偏置信号与反馈电路的输出信号进行差分比较，差分信号作为积分控制电路的输入，上位机选择积分控制电路的不同电流档位对应的积分控制电路，积分控制电路将差分信号进行放大，驱动功放电路。功放输出增大，反馈电路的输出信号也随之增大，差分信号减小，直至差分信号为零，积分控制电路输出达到平衡，功放电路输出也达到稳定。

作为优选，所述积分控制电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C4、电容C5、电容C6、开关K5、开关K6和运算放大器U1；所述电阻R1的第一端连接上位机，第二端连接运算放大器U1的反相输入端，电阻R2的第一端连接反馈电路，第二端连接电阻R1的第二端；电阻R3的第一端连接运算放大器U1的同相输入端，第二端接地；电阻R4的第一端连接运算放大器U1的反相输入端，第二端通过电容C4连接运算放大器U1的输出端；所述电阻R5、电容C5和开关K5串联以后跨接在运算放大器U1的反相输入端和输出端之间；所述电阻R6、电容C6和开关K6串联以后跨接在运算放大器U1的反相输入端和输出端之间；所述电阻R7的第一端连接运算放大器U1的输出端，第二端连接功放电路。

开关K5和开关K6与上位机连接，在上位机控制下断开或闭合。工作时，无论选用哪个电流档位，R4、C4都是必定会接入积分回路的。当R4=0，K5、K6均断开时，积分电路的时间常数τ=R1C4，R1=R2，此时积分回路的响应时间取决于时间常数τ的大小，时间常数越小，系统响应速度越快。然而，实际应用中，响应速度越快，系统稳定性会变差，主要体现在会引起超调和振荡。因此需要在C4上串联一个电阻R4，来牺牲一部分响应速度，进而抑制输出的超调和振荡。在进行100A以上大电流输出时，最大的电流档位如果仅使用C4、R4支路，可能足够使输出达到平衡，但下一级的电流档位则可能会出现超调。出现这个现象的原因是，输出电流越大，响应速度越慢，在相同的硬件配置下，若将大电流的响应速度提升到最优，那么次级电流档位的响应速度更快，容易出现超调。因此，在积分回路上增设了R5、C5和R6、C6支路，这种设计思路与PID控制器类似，但更加灵活。可以通过软件内控制K5和K6的关断，对次级电流档位进行优化，牺牲一部分响应速度去削弱超调。对于次级电流档位而言，即使牺牲了这部分响应时间，它的响应速度依旧能与最大电流档位相匹配。一般的100A以上大电流模块设置2-3个电流档位，所以这种积分控制回路足以实现对所有电流档位的优化。