CN201327524Y - 一种高压大电流放大器电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高压大电流放大器电路，包括高压功率放大器、电流放大器、电流放大阵列、功率电源单元，其特征是电流放大阵列由任意多个电流放大宏单元组成，每个电流放大宏单元由二个电流放大子单元和一个功率电源构成且每二个电流放大子单元由一个功率电源供电，所有电流放大宏单元并行连接，实现任意需要的电流放大能力扩展，并保持具有与高压功率放大器一致的电压输出能力；高压功率放大器、电流放大器由一个功率电源单元供电。本实用新型具有线路简洁、性能稳定、模块化、电流输出可无限制扩展、用于大功率半导体器件测试精度高、速度快等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于特大功率半导体器件测试***的高速高压大电流放大器电路技术。
背景技术
功率放大器是特大功率半导体测试***的关键部件之一。目前国内常用的半导体分立器件测试***大都选用教科书上提供的的功率放大线路，实现的放大器输出电流能力不足，一般仅能提供低压40A以下的瞬态功率电流，并且反应速度很慢，无法满足特大功率器件测试的需要。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提供一种高压大电流放大器电路，具有线路简洁、性能稳定、模块化、电流输出可无限制扩展、用于大功率半导体器件测试精度高、速度快等特点。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种高压大电流放大器电路，包括高压功率放大器、电流放大器、电流放大阵列、功率电源单元。其特征是电流放大阵列由任意多个电流放大宏单元组成，每个电流放大宏单元由二个电流放大子单元和一个功率电源单元构成。在电流放大阵列中，所有电流放大宏单元为并行连接，实现任意需要的电流放大能力扩展，并保持具有与高压功率放大器一致的电压输出能力；高压功率放大器、电流放大器由一个功率电源单元供电。
高压功率放大器采用一种新型集成功率放大器，同时配备了高压和过流保护电路；高压功率放大器接受来自电压信号发生器的电压信号V1，同时受电压/电流采样反馈信号的作用，实现对DUT电参数测试的精确驱动。
集成功率放大器可根据需要选择增益带宽和输出压摆率，满量程脉冲上升时间可达到100nS内。
电流放大子单元由偏置电路、输入级、放大输出级构成，其中CR1，R2，CR6作为稳压偏置电路，用于将高压大电流放大器功率管设置在亚放大工作状态；R1，Q1，R5，Q2，CR2，CR3，CR4，CR5和R3，R4构成初级放大电路；Q3，Q4，Q5，Q6，和R6，R7，R8，R9构成中间放大级；Q7-Q14和R10-R33构成输出放大级；CR15-CR18和R34构成保护电路；C1-C4用于调整该单元电路的交流特性，避免电路振荡。
在本实用新型中，我们选用新的高速功率晶体管作为放大管，经过自主创新，设计了并联式功率放大线路，并且将该线路作为单元固化为功放单元模板，每块模板的电流驱动能力达到了250A以上，而反应时间小于5个微秒。如果需要，可以将多个功放单元模板同时***货架式结构总线插槽，以获得更大的功率驱动电流。本***目前达到的最大功放瞬态输出功率为100KW，最大瞬态输出电流为500A。
附图说明
图1是高速高压大电流功率放大电路及功率器件通态参数测试原理框图。
图2是高压功率放大电路原理图。
图3是电流放大子单元线路原理图。
图4是电流放大子单元示意图。
图5是电流放大宏单元原理框图。
图6是阵列式大电流放大器原理框图。
图7是高速高压大电流功率放大电路原理框图。
具体实施方式
如图1所示，一种高压大电流放大器电路，包括高压功率放大器、电流放大器、电流放大阵列、功率电源单元，高压功率放大器和一级电流放大器由一个功率电源供电，电流放大阵列中的各放大单元分别由各自的功率电源供电。
如图6所示，电流放大阵列由任意多个电流放大宏单元组成，所有电流放大宏单元并行连接，实现任意需要的电流放大能力扩展，并保持具有与高压功率放大器一致的电压输出能力。每个电流放大宏单元具有250A/50V的双向输出能力，在此基础上的多单元阵列可给出250A/50V×N功率驱动信号源能力。
如图5所示，每个电流放大宏单元由二个电流放大子单元和一个功率电源构成且每二个电流放大子单元由一个功率电源供电。
如图4和图7所示，向高压功率放大器输入可编程电压信号以及反馈电压和电流信号，高压功放输出的电压信号经过电流放大器进行一级电流放大，再输出给电流放大阵列进行二级电流放大，通过电流放大阵列输出得到需要的大电流电压驱动信号，用以实现大电流情况下的功率半导体器件测试。
如图3所示，电流放大子单元由偏置电路、输入级、放大输出级构成，其中CR1，R2，CR6作为稳压偏置电路，用于将高压大电流放大器功率管设置在亚放大工作状态；R1，Q1，R5，Q2，CR2，CR3，CR4，CR5和R3，R4构成初级放大电路；Q3，Q4，Q5，Q6，和R6，R7，R8，R9构成中间放大级；Q7-Q14和R10-R33构成输出放大级；CR15-CR18和R34构成保护电路；C1-C4用于调整该单元电路的交流特性，避免电路振荡。各级晶体管分别采用新型高速器件，经优化补偿后满载脉冲功率可达到125A×50V，满负荷脉冲上升时间不大于100nS。
如图1和图2所示，受***嵌入式计算机控制，由高速精密D/A发生分别向A极高压功率放大器和G极功率放大器输入可编程的电压信号V1和V2，作为电压/电流源参考。A极电压或电流参考信号经过高压功放、电流放大器、电流放大阵列进行电压/电流放大，加至DUT的A极，并经过A-K极电压和电流采样反馈，使加至A-K极间的电压或电流满足相应参数测试要求；同理，G极电压或电流参考信号经过功率放大器、电流放大器进行电压电流放大，加至DUT的G极，并经过G-K极电压和电流采样反馈，使加至G-K极间的电压或电流满足参数测试要求。根据参数测试要求，A-K和G-K极采样的电压或电流信号被作为计算机处理，最终得到对应的测试结果。由于重点说明大电流功率放大器以及针对半导体通态电参数的测试，图1中不包含测试断态参数需要的A极升压放大电路及其它测量电路。并且只重点说明高压大电流放大器部分。
本实用新型可以精确为多种新型大功率器件(通态功率达到50KW以上)的通态直流电参数测试提供电流电压源，同时通过对被加信号的精确控制和测量，以及对DUT器件状态的实时测量和输出波形分析，可以实现对诸如IGBT、MOSFET等大功率器件的大电流下导通时间、截止时间、导通能量、关断能量等交流电参数的准确测量，结合使用嵌入式计算机，高速存储示波器、高速信号分析算法，1000A通态大电流情况下的时间参数测量分辨率达到2nS，测试精度10-15nS。
主要技术指标：
电源电压：±40--±80V
输出电压范围：0--±65V
输出电流范围：0--±2500A
最大输出功率：50KW
输出压摆率：15V/uS
最小脉冲宽度：10uS。
Claims (3)
1、一种高压大电流放大器电路，包括高压功率放大器、电流放大器、电流放大阵列和功率电源单元，其特征是电流放大阵列由任意多个电流放大宏单元组成，每个电流放大宏单元由二个电流放大子单元和一个功率电源构成且每二个电流放大子单元由一个功率电源供电，所有电流放大宏单元并行连接，实现任意需要的电流放大能力扩展，并保持具有与高压功率放大器一致的电压输出能力；高压功率放大器、电流放大器由一个功率电源单元供电。
2、如权利要求1所述的一种高压大电流放大器电路，其特征是高压功率放大器采用集成功率放大器，同时配备了高压和过流保护电路；高压功率放大器接受来自电压信号发生器的电压信号V1，同时受电压/电流采样反馈信号的作用，实现对DUT电参数测试的精确驱动。
3、如权利要求1所述的一种高压大电流放大器电路，其特征是电流放大子单元由偏置电路、输入级、输出放大级构成，其中CR1，R2，CR6作为稳压偏置电路，用于将高压大电流放大器功率管设置在亚放大工作状态；R1，Q1，R5，Q2，CR2，CR3，CR4，CR5和R3，R4构成初级放大电路；Q3，Q4，Q5，Q6，和R6，R7，R8，R9构成中间放大级；Q7-Q14和R10-R33构成输出放大级；CR15-CR18和R34构成保护电路；C1-C4用于调整该单元电路的交流特性，避免电路振荡。
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| CN 200820222528 CN201327524Y (zh) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | 一种高压大电流放大器电路 |
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|---|---|---|---|---|
| CN105375892A (zh) * | 2014-08-29 | 2016-03-02 | 华北电力大学 | 一种高效节能电流放大器 |
| CN109001571A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-14 | 深圳宜特检测技术有限公司 | 一种用于老化检测机的增强电流功率方法及装置 |
| CN110927420A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-27 | 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 | 一种馈线自动化测试用的电流电压调控*** |
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