在高電流實驗室表征裝置方面的制造及應用（一）

摘要：本文介紹用于實驗室工作臺高功率測量（如短路測量、電流限制和大負載應用測量等）表征的移動箱（M-Chamber）的制造和應用。多數實驗室電源并不具備提供高電流的能力，因此，有必要在工作臺裝置中應用電容器以提升短脈沖電源功率。但是，為設備連接一個額外的電容器組肯定會間接導致裝置雜亂，而且不符合“美國職業(yè)安全與健康法”（OSHA）的規(guī)定。移動箱的原理是將放電電阻放置于箱內，這是一種安全的設計，同時使得工作臺裝置保持整潔。此外，這還有助于充電的電容器在短時間內完成放電，避免造成用戶事故。針對電容器放電時間進行了實驗性研究，完成了對實時應用中電容器的特性評估。

　　一、引言

　　在新產品開發(fā)階段，電氣實驗室表征起到了驗證設備電氣功能的重要作用，確保其功能符合數據表規(guī)格或客戶的要求。PROFET?是由英飛凌科技公司制造的一款高電流產品，它是一種帶保護的高端驅動器。PROFET?是一種典型的帶增強功能（如圖1所示）的MOSFET，增強的功能可提升其在高端驅動器應用中的性能。PROFET?設備通常涉及到高電流測試參數。高電流測試參數，比如短路測量、電流限制和各種高負荷應用測量等。

　　傳統的高電流測量裝置包括被測設備（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間所必需的，它可避免電容器放電過程中發(fā)生意外觸電事件。現在有一種改善這種裝置的方法，其原理是制造一個可容納放電電阻和被測設備（DUT）這些電子元件的移動箱。

　　圖1PROFET?是一種典型的帶增強功能的MOSFET

　　二、測量裝置

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

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

　　圖2（a）用于短路表征的電路原理圖

函數發(fā)生器由于能夠靈活地改變輸入電壓的脈沖寬度，因而被用于產生脈沖。IN引腳接收的脈沖用于打開或啟用設備。使用脈沖模式是為了避免因使用持續(xù)的直流電壓源而導致設備發(fā)熱的情況。如果設備持續(xù)發(fā)熱，會導致設備進入熱關斷狀態(tài)。此裝置使用了三根探針，兩根電壓探針分別置于Vs和IN引腳處，目的是監(jiān)測Vs所獲得的電壓并觀察設備的IN引腳處的脈沖信號。另一側的電流探針則置于輸出（OUT）引腳以測量輸出電流。

　　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］，所以需要使用一個電容器組來為測量提供更高的電流。因此，為電源連接一個150mF/100V電容器，并附加一個10?放電電阻。配置如圖2（b）所示。電路中設置了2個安全開關；一個在關閉箱門時激活，另一個則在打開箱門時激活。后者針對的是電容器組的放電過程。