测试系统中的快速电流瞬态抑制技术方案

公开了测试系统中的快速电流瞬态抑制。一种电流瞬态抑制电路，包括：电感器，通过电感器的输入电连接到测试信号；至少一个开关器件，其电连接到电感器的输出；以及所述至少一个开关器件的输出，其连接到分流路径。一种抑制电路中的电流瞬态的方法，包括：在电感器处接收测试信号；以及当测试信号包括电流瞬态时，在电感器处接收电流瞬态，激活电连接到电感器的至少一个开关器件以远离被测试器件地分流电流瞬态。

【技术实现步骤摘要】
测试系统中的快速电流瞬态抑制相关申请本申请是2019年1月27日提交的美国临时专利申请No.62/797,327的继续并且要求其优先权，该申请被通过引用在其整体上合并于此。
本公开涉及测试和测量系统，更特别地涉及测试和测量系统中的快速电流瞬态抑制。
技术介绍
诸如电源的测试和测量仪器应当典型地具有固有的用以输出固定的所选择的电流顺从性水平的能力。在电源中，这可以是固定的或可变的电流限制。当向被测试器件(DUT)输出信号时，DUT可能突然导通，如通常在半导体器件击穿的情况下那样。当这种情况发生时，所存储的电容性电荷或供给轨道电流可以快速通过DUT导通，造成通过DUT或将DUT连接到测试和测量仪器的测试固定硬件(诸如探针针尖)的破坏性的电流水平。附加地，在一些应用中，可能存在在信号源处引入的瞬态，诸如雷击等。随着器件几何形状变得更小，这是增加的顾虑，因为产生自这些电流的突然的热增加快速地损坏器件。历史上，半导体测试设备允许过量的电流通过被测试器件，这已经损坏了用户器件。用户可以通过在测试设置中添加串联电阻器来使这些影响最小化。虽然这是稍微有效的，但却不合期望地消除了进行随后的更高的电流测试的能力，除非人们移除用于这些测试的电阻。其它方法实现了与仪器和被测试设备之间的电路分支串联的动态地可变的串联电阻，或者如上面提到那样的对测试电路拓扑的其它改变。常规的电流瞬态保护电路包括通常称为"消弧"电路的电路。典型地，该电路涉及可控硅整流器，其在诸如过电压等的情况期间将电路分支分流到相关的回路。相反，所公开的技术的实施例不同之处在于，开关元件可以被电流隔离以实现低电流性能并且能够以可接受的速度操作以应对快速瞬态。对分流元件控制管脚的隔离允许使用电路防护来实现超低电流(例如，皮安和甚至纳安)性能。所公开的装置和方法的实施例解决了现有技术中的缺点。附图说明图1示出具有未被保护的负载的常规电路。图2示出用于具有未被保护的负载的电路的电流的输出波形。图3示出电流瞬态抑制电路的实施例。图4示出用于具有电流瞬态抑制电路的电路的输出电流波形。图5至图8示出电流瞬态抑制电路的各种实施例。具体实施方式在此的实施例一般提供保护电路块，其在一些情况下被称为电流瞬态抑制电路。图1示出没有这样的保护块的常规电流源。在图1中，放大器U110放大器图示未被保护的负载12。在放大器10处的瞬态或者使负载电阻降低的突然击穿最经常地引起在负载中的高电流流动。放大器10和线缆14具有电容(其具有有限的带宽)以有效地限制电流。图2示出图1的U1放大器和负载电路中的电流的实际示波器波形16，其示出在没有保护电路块的情况下通过负载的电流。当源电流提供瞬态或者负载(诸如被测试器件)开始导通时，图3的电路的部分20提供阻抗并且感测电流的增加。然后部分20将电流分流到路径22以将过量的电流分流到地或远离负载的其它地方。图4示出当分流元件在位时用于分流元件26和受保护的分支或电路24的电流波形。在此的实施例在宽范围的有用电压上提供保护而不必须重新配置测试电路拓扑。它们提供远离被测试器件的用于所存储的电荷的放电路径。实施例包括在毫欧范围内的电阻，其与被测试器件串联，允许使用更高的静态DC电流而没有有害的电压降。当与具有可能将破坏性的快速的瞬态传递到被测试器件的电容的现有技术无源元件相比时，在此的电路提供快速动作的瞬态抑制。此外，在此的实施例使得如下的拓扑是可能的：其可以使用用于超低电流性能的电路防护。人们应当注意，术语"电流瞬态"或"瞬态"是指由测试信号的源生成的电流瞬态以及当被测试器件突然开始导通时生成的电流这两者。图5至图8示出电流瞬态抑制电路的不同实现。一般地，电流瞬态抑制电路提供对于电流源的串联电感和电连接到串联电感的开关元件以在开关变为起效时提供远离在源和被测试器件之间的路径的路径。各实施例一般地引入与测试信号串联的电感并且包括开关元件，当开关元件被激活时，将把过量的电流分流到地或远离DUT的其它节点。如在此所使用那样，术语"电连接"表示两个电路元件或器件共享通过电路的公共路径，虽然在它们之间可以存在介于其间的电路元件。图5示出快速电流瞬态抑制电路的实施例。电感器L130处于与来自源32的测试串联。当在电感器L110处出现瞬态电流时，电感器产生跨过其的电压降。电压耦合到变压器38的初级绕组36。在该实施例中，电感器L130作为与变压器38分离开的独立电感器而存在。来自变压器的电压接通二极管D133，其进而将电压传递到开关器件44的栅极。在在此的讨论中，为了容易理解，一个或多个开关器件由晶体管组成，但是任何类型的电压激活的开关器件将满足要求。当电压到达开关44的栅极时，开关接通并且将过量的电流分流到远离DUT16的路径中，诸如分流到地。以这种方式，电路快速地对由于电感器L130的过量电流进行反应并且过量电流进入到远离DUT16的路径中，保护DUT16免受损坏。图6示出另一个实施例，其中电感器L130与来自源32的测试信号串联。当在电感器L130处出现瞬态电流或者DUT开始导通时，电感器L130产生跨过其的电压降，这进而引起跨D1、D2齐纳二极管双向限制组合34而出现电压。二极管双向限制组合34限制到一个或多个开关器件的电压以保护它或它们免遭过量电压。类似于图5的实施例，电感器L130与变压器38分离地存在。电压耦合到变压器38的初级绕组36。这进而在去往桥式整流器二极管导引电路X140的输入处产生信号。如果较之单极操作是合期望的，则桥式整流器X140提供允许双极操作的另外的可选的增强。整流器的输出电连接到由电阻器R2和电容器C2构成的R-C网络42。RC网络控制开关器件的导通(ON)时间，并且电阻器R2从栅极泄放电荷以确保开关在它应当断开(OFF)时断开。再次地，这些提供附加的增强并且瞬态电流抑制电路在没有它们的情况下操作。返回到存在瞬态电流的本实施例的操作，不管瞬态极性如何，桥式整流器40的输出极性将向Q1晶体管44和Q2晶体管46的栅极施加正电压。额外的开关器件46提供用以使更多电流远离DUT地分流的能力。当来自整流器的电压到达晶体管的栅极时，晶体管接通并且将来自瞬态的电流分流到地或远离DUT的另外的节点，其在此被表示为电阻器48。虽然本实施例采用晶体管作为开关元件，但是可以使用其它开关元件。在一个实施例中，晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。一般地，在上面的实施例和所有的实施例中，瞬态越快，L1的电抗越高，其中在此使用的电抗表示电路元件由于其电感而对电流(或电压)上的改变的抵抗。这允许抑制电路快速地对瞬态电流进行反应并且保护DUT免遭过量电流。在替换的实施例中，不使用图5和图6的电感器L130并且替代地变压器38的初级绕组36充当如在图7中示出的串联电感。当来自源32的瞬态出现时或者如果DUT48开始导通的话，发生相同的处理。虽然在该实施例中在变压器38的造成在桥式整流器X14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流瞬态抑制电路，包括：/n电感器，通过该电感器的输入电连接到测试信号；/n至少一个开关器件，其电连接到电感器的输出；以及/n所述至少一个开关器件的输出，其连接到分流路径。/n

【技术特征摘要】
20190127 US 62/797327;20200107 US 16/7366011.一种电流瞬态抑制电路，包括：
电感器，通过该电感器的输入电连接到测试信号；
至少一个开关器件，其电连接到电感器的输出；以及
所述至少一个开关器件的输出，其连接到分流路径。


2.根据权利要求1所述的电路，其中，电感器包括独立电感器。


3.根据权利要求2所述的电路，进一步包括桥式整流器，其电连接到电感器的在电感器的输出和所述至少一个开关器件之间的输出。


4.根据权利要求2所述的电路，进一步包括电连接在桥式整流器和所述至少一个开关器件之间的电阻器-电容器网络。


5.根据权利要求2所述的电路，进一步包括电连接在电感器的输出和桥式整流器之间的变压器。


6.根据权利要求2所述的电路，进一步包括电连接在电感器的输出和桥式整流器之间的双向二极管组合。


7.根据权利要求1所述的电路，其中所述至少一个开关器件包括至少一个晶体管。


8.根据权利要求1所述的电路，进一步包括在测试信号和所述至少一个开关器件之间的防护电路。


9.根据权利要求1所述的电路，其中电感器包括变压器的初级绕组。


10.根据权利要求9所述的电路，进一步包括电连接到变...

【专利技术属性】
技术研发人员：A赛彭，
申请(专利权)人：基思利仪器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US