超高带宽的电流分流器制造技术

本公开涉及超高带宽的电流分流器。一种方法包括测量作为频率的函数的分流器的阻抗，并且将所述阻抗转换为时域内的导纳。所述方法还包括将分流器连接在电路中，并且在预定间隔期间测量分流器两端的电压数据。所述方法包括输出从电压数据与导纳的卷积导出的指示通过分流器的电流的信号。所述方法可在被配置为与分流器进行接口连接的控制器中实现。

Ultra high bandwidth current divider

The present disclosure relates to an ultra high bandwidth current divider. One method includes measuring the impedance of a shunt as a function of frequency and converting the impedance into admittance in the time domain. The method also includes connecting the shunt into a circuit and measuring voltage data at both ends of the shunt during a predetermined interval. The method includes outputting a signal derived from the convolution of voltage data and admittance indicating the current passing through the shunt. The method can be implemented in a controller configured to interface with the shunt.

【技术实现步骤摘要】
超高带宽的电流分流器
本申请总体上涉及在高频处的准确度提高的电流分流器。
技术介绍
电流分流器被用在测量通过电路的电流的各种应用中。电流分流器嵌入电路，并且可能影响电路的操作特性。基于流过电路的预期电流为应用选择电流分流器。
技术实现思路
一种电流测量系统包括分流器和控制器，所述控制器被配置为：在预定间隔期间测量所述分流器两端的多个电压值，并且输出指示流过分流器的电流的信号，所述信号是从所述电压值和分流器的时域导纳的卷积导出的。所述控制器可被配置为在预定间隔期满之后对电压值进行后处理。可从逆傅里叶变换导出所述时域导纳。所述控制器还可被配置为：产生指示所述电流的比较信号，所述比较信号是从所述电压值与分流器的电阻的倒数的乘积导出的。所述控制器还可被配置为：响应于电流的变化率具有大于预定幅值的幅值，以不同于比较信号的变化率的变化率改变所述信号。一种方法包括测量作为频率的函数的分流器的阻抗，并且将所述阻抗转换到时域内的导纳。所述方法还包括将分流器连接在电路中。所述方法还包括通过控制器在预定间隔期间测量分流器两端的电压数据。所述方法还包括通过控制器输出指示通过分流器的电流的信号，所述信号是从电压数据与导纳的卷积导出的。作为频率的函数的导纳可以是被表示为频率的函数的阻抗的倒数。当电流的变化率超过预定幅值时，所述信号可不同于从电压数据除以分流器的电阻导出的比较信号。与所述信号相关联的电流的变化率可不同于与从电压数据除以分流器的电阻导出的比较信号相关联的电流的变化率。可由过冲表征通过分流器的电流，并且与从电压数据除以分流器的电阻导出的比较信号相关联的过冲可不同于与所述信号相关联的过冲。可由下冲表征通过分流器的电流，并且与从电压数据除以分流器的电阻导出的比较信号相关联的下冲可不同于与所述信号相关联的下冲。所述时域中的导纳可以是从频域中的阻抗的倒数的逆傅里叶变换导出的。一种方法包括将分流器的导纳表征在频域中，并且将导纳转换为时域传递函数。所述方法还包括将分流器连接到电路中以测量电流。所述方法还包括操作所述电路以改变电流。所述方法还包括通过控制器输出电流数据，电流数据是通过在电路操作期间将分流器两端的测量的电压数据与导纳的时域传递函数进行卷积导出的。所述方法还可包括在电路的操作之后对电压数据进行后处理，以输出电流数据。将导纳转换为时域传递函数的步骤可包括对被表征在频域中的导纳执行逆傅里叶变换。表征导纳的步骤可包括利用网络分析仪在频域中测量阻抗。所述电路可包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，并且所述操作电路的步骤可包括使IGBT导通和截止。所述方法还可包括测量IGBT上的电压。所述方法还可包括基于电流数据和IGBT上的电压，输出IGBT的开关损耗数据。附图说明图1描绘了电流分流器在电路中的可行应用。图2描绘了电流分流器的电路模型。图3描绘了高带宽分流器和未修正的低带宽分流器的晶体管导通性能参数的曲线图。图4描绘了高带宽分流器和未修正的低带宽分流器的晶体管截止性能参数的曲线图。图5描绘了高带宽分流器和补偿的低带宽分流器的晶体管导通性能参数的曲线图。图6描绘了高带宽分流器和补偿的低带宽分流器的晶体管截止性能参数的曲线图。图7描绘了描述用于处理来自电流分流器的信号的可行操作序列的流程图。具体实施方式在此描述本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可采用各种可替代形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。通过电流分流器(还被称为分流器)可测量通过电路的电流。电流分流器可以是设置在电路中的电阻器。在理想情况下，根据分流器的电流与电阻的乘积(欧姆定律)，通过电流分流器的电流引起分流器两端的电压。电流分流器的特征是电阻值低，因此电流分流器两端的电压降的值相对小，使得所述电压降不影响电路中的其它器件。在各种应用中可使用电流分流器测量电流。例如，图1描绘了用于表征绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的特性的电路100。可由用于量化开关瞬变期间的能量损耗的开关损耗(例如，在器件的接通和断开期间的损耗)表征IGBT。电路100可通过使用双脉冲测试被用于表征IGBT。可通过测量IGBT上的电压和流过IGBT的电流来确定IGBT的开关损耗。通过对电压和电流的乘积(例如，功率)进行积分来确定开关损耗。示例电路100可包括电源102。电源102可以是直流(DC)电源、电池和/或电容器。电路100可包括第一IGBT106。第一IGBT106的集电极端子可电连接到电源102的第一端子(例如，正极端子)。第一二极管112可电连接在第一IGBT106的集电极端子与第一IGBT106的发射极端子之间。电感器104可电连接在第一IGBT106的集电极端子与第一IGBT106的发射极端子之间。电流测量系统可包括控制器120。电流测量系统还可包括分流器110。分流器110可具有第一端子和第二端子，以用于将分流器110连接在电路100中。控制器120可包括电压测量电路，以测量分流器110两端的电压。电压测量电路可被配置为对电压进行滤波和缩放。控制器120可包括用于执行指令的处理器。控制器120可包括易失性存储器和非易失性存储器。控制器120可被配置为将测量的电压转换为数字值。电路还可包括第二IGBT108，所述第二IGBT108可以是测试中的IGBT。第二IGBT108的集电极端子可电连接到第一IGBT106的发射极端子。第二IGBT108的发射极端子可电连接到分流器110的第一端子。分流器110的第二端子可电连接到电源102的第二端子(例如，负极端子)。第二二极管114可电连接在第二IGBT108的集电极端子与第二IGBT108的发射极端子之间。控制器120可包括栅极驱动电路，以与第一IGBT106的栅极端子与第二IGBT108的栅极端子进行接口连接。控制器120还可包括用于测量第二IGBT108的集电极-发射极电压的电压测量电路。控制器120可被配置为操作第一IGBT106与第二IGBT108的栅极驱动以产生用于表征第二IGBT108的电流脉冲。用于表征IGBT的双脉冲测试的细节对于相关领域的技术人员是已知的。然后，可利用第二IGBT108的集电极-发射极电压(Vce)116和电流(Ic)118来计算开关损耗。可对在包括开关时间的间隔期间的电压116和电流118进行积分。可计算导通的第二IGBT108和截止的第二IGBT108二者的开关损耗。很明显，开关损耗表征的准确度取决于电压和电流测量的准确度。针对纯电阻式电流分流器，通过分流器的电流可被确定为分流器两端的电压除以分流器的电阻值。纯电阻式电流分流器可被归类为高带宽电流分流器。高带宽电流分流器提供准确的电流值，这是因为电压和电流为线性相关。然而，电流分流器可能不是纯电阻式的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流测量系统，包括：分流器；控制器，被配置为：在预定间隔期间测量所述分流器两端的多个电压值，并且输出指示流过所述分流器的电流的信号，所述信号是从所述电压值与所述分流器的时域导纳的卷积导出的。

【技术特征摘要】
2017.03.30 US 15/474,4891.一种电流测量系统，包括：分流器；控制器，被配置为：在预定间隔期间测量所述分流器两端的多个电压值，并且输出指示流过所述分流器的电流的信号，所述信号是从所述电压值与所述分流器的时域导纳的卷积导出的。2.根据权利要求1所述的电流测量系统，其中，所述控制器被配置为：在预定间隔期满之后，对所述电压值进行后处理。3.根据权利要求1所述的电流测量系统，其中，从逆傅里叶变换导出所述时域导纳。4.根据权利要求1所述的电流测量系统，其中，所述控制器还被配置为：产生指示所述电流的比较信号，所述比较信号是从所述电压值与所述分流器电阻的倒数的乘积导出的。5.根据权利要求4所述的电流测量系统，其中，所述控制器还被配置为：响应于所述电流的变化率具有大于预定幅值的幅值，以不同于所述比较信号的变化率的变化率改变所述信号。6.一种方法，包括：测量作为频率的函数的分流器的阻抗；将所述阻抗转换为时域内的导纳；将所述分流器连接在电路中；通过控制器在预定间隔期间测量所述分流器两端的电压数据；通过控制器输出指示通过所述分流器的电流的信号，所述信号是从所述电压数据与所述导纳的卷积导出的。7.根据权利要求6所述的方法，其中，作为频率的函数的...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·威廉姆·卡伍兹，陆樨，徐竹娴，雷光寅，陈清麒，于兰，迈克尔·W·德格内尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US