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“美國職業安全與健康法”（OSHA）的規定。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

　　本節介紹的是一個高電流測量示例，具體是帶函數發生器的短路表征示例，該函數發生器作為外部觸發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、一個用于觸發脈沖的函數發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的直流電壓源而導致設備發熱的情況。如果設備持續發熱，會導致設備進入熱關斷狀態。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。