一种双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路及控制方法与流程

本发明属于功率半导体测试的特种电源，涉及一种双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路及控制方法。

背景技术：

1、随着技术的发展，功率半导体igbt、mosfet模块的应用逐渐普及。在器件研发过程、制造过程和应用前需要对其可靠性进行评估。在测试过程中需要给被测件施加不同的电力条件以测量其在特定电力条件下的表现如绝缘能力和导通损耗等信息。在常规测试中，有一项测试是导通压降测试，其方法为对被测件施加一个给定的电流，并测量该电流流过被测件时在被测件上产生的电压差。由于该项测试的电流非常大(1000a～4000a)而测试时间又非常短(通常在500-1000us)，需要使用特制的电源来提供该电流。

技术实现思路

1、本发明的技术方案用于解决如何提高功率半导体器件导通压降测试的电流源效率的问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

3、一种双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路，包括：第一电源vcc、第二电源bt1、运算放大单元、一级放大单元、二级放大单元、三级放大单元；所述的运算放大单元包括：运算放大器u1a，所述的一级放大单元包括：三极管q1，所述的二级放大单元包括：三极管q2，所述的三级放大单元包括：三极管q3；所述的运算放大器u1a的输出电流送入三极管q1的基极，三极管q1的发射极输出电流送入三极管q2的基极，三极管q2的发射极输出电流送入三极管q3的基极，三极管q3的发射极输出电流、三极管q2的集电极电流同时被送入了被测件，同时三极管q3的发射极输出的采样信号反馈到运算放大器u1a的正相输入端；运算放大器u1a以及三极管q1由第一电源vcc供电，而三极管q2、三极管q3由第二电源bt1供电；运算放大器u1a、三极管q1和反馈电阻r21基于浮动的gnd，与被测件的电流进口端保持相近的电位。

4、进一步地，所述的运算放大单元还包括：电阻r1、电容c2、反馈电阻r21、采样电阻r22；所述的运算放大器u1a的1#引脚与电阻r1的一端连接，运算放大器u1a的3#引脚与采样电阻r22的一端连接，电容c2的两端分别与运算放大器u1a的1#引脚、2#引脚连接，电阻r1的另一端与三极管q1的基极连接。

5、进一步地，所述的一级放大单元还包括：电容c1、电阻r3、电阻r4；所述的电容c1的两端分别与三极管q1的基极、集电极连接，电阻r3的一端与三极管q1的基极连接，电阻r3的另一端与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端接gnd。

6、进一步地，所述的三级放大单元还包括：二极管d1、电阻r5、电阻r13；三极管q2的发射极连接在电阻r3与电阻r4之间，三极管q1的集电极与第一电源vcc连接，而三极管q2的集电极与第二电源bt1的正极连接，电阻r5的一端与三极管q2的发射极连接，电阻r5的另一端与三极管q3的基极连接，三极管q3的集电极与第二电源bt1的正极连接，二极管d1的阳极与三极管q3的发射极连接，二极管d1的阴极与三极管q3的集电极连接，电阻r13的一端与三极管q3的发射极连接，电阻r13的另一端与反馈电阻r21的一端连接，反馈电阻r21的另一端分别与采样电阻r22的另一端以及被测件的一端连接，被测件的另一端与第二电源bt1的负极连接；电阻r13与反馈电阻r21之间引出一根线与电阻r4的接gnd端连接。

7、进一步地，所述的三级放大单元有多个，多个三级放大单元之间相互并联。

8、一种基于上述的双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路的控制方法，当输入电流控制信号i_set小于0时，驱动运算放大器u1a输出一个正电压，为三极管q1的基极提供一个正电流，该电流被三极管q1进行放大，三极管q1发射极输出的放大电流输入到三极管q2的基极进行再次放大，三极管q2发射极输出的放大电流输入到三极管q3的基极进行第三次放大，三极管q3发射极输出电流被送入到被测件，对被测件进行测试。

9、本发明的优点在于：

10、本发明的电流源采用了双电源加三级达林顿管的方式，运算放大器u1a以及三极管q1由第一电源vcc供电，而三极管q2由第二电源bt1供电，三极管q2的集电极电流被送入了被测件，避免了三极管q2的集电极电流以散热形式耗费，三极管q1、三极管q2、三极管q3构成三级放大电路，放大倍数可达到10万倍，电源的效率可达到99.9％，降低了电流源的额外的损耗及供电成本，提高了电流源的效率；且三级放大单元均可以进行并联扩展，多个三级放大单元并联，可以实现满足更大功率的测试需求。

技术特征：

1.一种双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路，其特征在于，包括：第一电源vcc、第二电源bt1、运算放大单元、一级放大单元、二级放大单元、三级放大单元；所述的运算放大单元包括：运算放大器u1a，所述的一级放大单元包括：三极管q1，所述的二级放大单元包括：三极管q2，所述的三级放大单元包括：三极管q3；所述的运算放大器u1a的输出电流送入三极管q1的基极，三极管q1的发射极输出电流送入三极管q2的基极，三极管q2的发射极输出电流送入三极管q3的基极，三极管q3的发射极输出电流、三极管q2的集电极电流同时被送入了被测件，同时三极管q3的发射极输出的采样信号反馈到运算放大器u1a的正相输入端；运算放大器u1a以及三极管q1由第一电源vcc供电，而三极管q2、三极管q3由第二电源bt1供电；运算放大器u1a、三极管q1和反馈电阻r21基于浮动的gnd，与被测件的电流进口端保持相近的电位。

2.根据权利要求1所述的双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路，其特征在于，所述的运算放大单元还包括：电阻r1、电容c2、反馈电阻r21、采样电阻r22；所述的运算放大器u1a的1#引脚与电阻r1的一端连接，运算放大器u1a的3#引脚与采样电阻r22的一端连接，电容c2的两端分别与运算放大器u1a的1#引脚、2#引脚连接，电阻r1的另一端与三极管q1的基极连接。

3.根据权利要求2所述的双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路，其特征在于，所述的一级放大单元还包括：电容c1、电阻r3、电阻r4；所述的电容c1的两端分别与三极管q1的基极、集电极连接，电阻r3的一端与三极管q1的基极连接，电阻r3的另一端与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端接gnd。

4.根据权利要求3所述的双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路，其特征在于，所述的三级放大单元还包括：二极管d1、电阻r5、电阻r13；三极管q2的发射极连接在电阻r3与电阻r4之间，三极管q1的集电极与第一电源vcc连接，而三极管q2的集电极与第二电源bt1的正极连接，电阻r5的一端与三极管q2的发射极连接，电阻r5的另一端与三极管q3的基极连接，三极管q3的集电极与第二电源bt1的正极连接，二极管d1的阳极与三极管q3的发射极连接，二极管d1的阴极与三极管q3的集电极连接，电阻r13的一端与三极管q3的发射极连接，电阻r13的另一端与反馈电阻r21的一端连接，反馈电阻r21的另一端分别与采样电阻r22的另一端以及被测件的一端连接，被测件的另一端与第二电源bt1的负极连接；电阻r13与反馈电阻r21之间引出一根线与电阻r4的接gnd端连接。

5.根据权利要求4所述的双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路，其特征在于，所述的三级放大单元有多个，多个三级放大单元之间相互并联。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路的控制方法，其特征在于，当输入电流控制信号i_set小于0时，驱动运算放大器u1a输出一个正电压，为三极管q1的基极提供一个正电流，该电流被三极管q1进行放大，三极管q1发射极输出的放大电流输入到三极管q2的基极进行再次放大，三极管q2发射极输出的放大电流输入到三极管q3的基极进行第三次放大，三极管q3发射极输出电流被送入到被测件，对被测件进行测试。

技术总结一种双电源浮动控制三级达林顿电流放大电路及控制方法，属于功率半导体测试的特种电源技术领域，解决如何提高功率半导体器件导通压降测试的电流源效率的问题；本发明的电流源采用了双电源加三级达林顿管的方式，运算放大器U1A以及三极管Q1由第一电源VCC供电，而三极管Q2由第二电源BT1供电，三极管Q2的集电极电流被送入了被测件，避免了三极管Q2的集电极电流以散热形式耗费，降低了电流源的额外的损耗及供电成本，三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3构成三级放大电路，放大倍数可达到10万倍，电源的效率可达到99.9％，提高了电流源的效率；三级放大单元均可以进行并联扩展，可以实现满足更大功率的测试需求。技术研发人员：谢冰,孙玉,孙泰,陈如意受保护的技术使用者：科威尔技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18