在高電流實(shí)驗(yàn)室表征裝置方面的制造及應(yīng)用（一）

摘要：本文介紹用于實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)高功率測(cè)量（如短路測(cè)量、電流限制和大負(fù)載應(yīng)用測(cè)量等）表征的移動(dòng)箱（M-Chamber）的制造和應(yīng)用。多數(shù)實(shí)驗(yàn)室電源并不具備提供高電流的能力，因此，有必要在工作臺(tái)裝置中應(yīng)用電容器以提升短脈沖電源功率。但是，為設(shè)備連接一個(gè)額外的電容器組肯定會(huì)間接導(dǎo)致裝置雜亂，而且不符合“美國(guó)職業(yè)安全與健康法”（OSHA）的規(guī)定。移動(dòng)箱的原理是將放電電阻放置于箱內(nèi)，這是一種安全的設(shè)計(jì)，同時(shí)使得工作臺(tái)裝置保持整潔。此外，這還有助于充電的電容器在短時(shí)間內(nèi)完成放電，避免造成用戶(hù)事故。針對(duì)電容器放電時(shí)間進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性研究，完成了對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用中電容器的特性評(píng)估。

　　一、引言

　　在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，電氣實(shí)驗(yàn)室表征起到了驗(yàn)證設(shè)備電氣功能的重要作用，確保其功能符合數(shù)據(jù)表規(guī)格或客戶(hù)的要求。PROFET?是由英飛凌科技公司制造的一款高電流產(chǎn)品，它是一種帶保護(hù)的高端驅(qū)動(dòng)器。PROFET?是一種典型的帶增強(qiáng)功能（如圖1所示）的MOSFET，增強(qiáng)的功能可提升其在高端驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中的性能。PROFET?設(shè)備通常涉及到高電流測(cè)試參數(shù)。高電流測(cè)試參數(shù)，比如短路測(cè)量、電流限制和各種高負(fù)荷應(yīng)用測(cè)量等。

　　傳統(tǒng)的高電流測(cè)量裝置包括被測(cè)設(shè)備（DUT）、電源、外部觸發(fā)器、示波器、150mF/100V電容器組和放電電阻。放電電阻是改善電容器放電時(shí)間所必需的，它可避免電容器放電過(guò)程中發(fā)生意外觸電事件?，F(xiàn)在有一種改善這種裝置的方法，其原理是制造一個(gè)可容納放電電阻和被測(cè)設(shè)備（DUT）這些電子元件的移動(dòng)箱。

　　圖1PROFET?是一種典型的帶增強(qiáng)功能的MOSFET

　　二、測(cè)量裝置

　　本節(jié)介紹的是一個(gè)高電流測(cè)量示例，具體是帶函數(shù)發(fā)生器的短路表征示例，該函數(shù)發(fā)生器作為外部觸發(fā)器已配備建議的保護(hù)功能。

　　如圖2（a）所示，短路表征裝置包括一個(gè)供電電壓、一個(gè)用于觸發(fā)脈沖的函數(shù)發(fā)生器和數(shù)根連接至示波器的探針。供電電源為設(shè)備的電源（Vs）引腳提供電壓，而函數(shù)發(fā)生器則產(chǎn)生脈沖并傳遞至設(shè)備的輸入（IN）引腳。

　　圖2（a）用于短路表征的電路原理圖

函數(shù)發(fā)生器由于能夠靈活地改變輸入電壓的脈沖寬度，因而被用于產(chǎn)生脈沖。IN引腳接收的脈沖用于打開(kāi)或啟用設(shè)備。使用脈沖模式是為了避免因使用持續(xù)的直流電壓源而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱的情況。如果設(shè)備持續(xù)發(fā)熱，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備進(jìn)入熱關(guān)斷狀態(tài)。此裝置使用了三根探針，兩根電壓探針?lè)謩e置于Vs和IN引腳處，目的是監(jiān)測(cè)Vs所獲得的電壓并觀(guān)察設(shè)備的IN引腳處的脈沖信號(hào)。另一側(cè)的電流探針則置于輸出（OUT）引腳以測(cè)量輸出電流。

　　由于所需的電流為70A，高于電源（Agilent6032A直流電源）的供電能力50A［5］，所以需要使用一個(gè)電容器組來(lái)為測(cè)量提供更高的電流。因此，為電源連接一個(gè)150mF/100V電容器，并附加一個(gè)10?放電電阻。配置如圖2（b）所示。電路中設(shè)置了2個(gè)安全開(kāi)關(guān)；一個(gè)在關(guān)閉箱門(mén)時(shí)激活，另一個(gè)則在打開(kāi)箱門(mén)時(shí)激活。后者針對(duì)的是電容器組的放電過(guò)程。