一种源表及其精度控制方法技术

本发明专利技术涉及一种源表及其精度控制方法，本发明专利技术通过正负电源输出监测单元动态监测线性功率管压降，通过电流采样电路实时采集系统输出电流并计算功率管功率，通过正负电源调节单元动态调整扩流电路的工作电源电压使功率管功耗恒定在P0(系统设计允许值)，从而使源表SMU的热耗在同一电流挡位保持在相同的值，确保系统的发热保持一致，系统的温升保持一致，进而得到一致的系统温漂，通过校准等方式来消除系统温漂，在保证系统热耗合理的情况下，利用功率管的热耗来控制系统温升保持在某个特定值，提升系统的准确度。提升系统的准确度。提升系统的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种源表及其精度控制方法


[0001]本专利技术涉及高精密测试
，具体涉及一种源表(Source Measure Unit,SMU)及其精度控制方法。

技术介绍

[0002]线性电源的输出级通过阻抗调整来实现输出调整。技术成熟，但是由于其原理是通过输出功率管的分压来实现输出电压调节，因而加载到输出功率管两端的电压ΔU以及通过功率管的电流I完全转为热量，这项技术的高热耗和低效率，对于高精密的自动测试设备(Automatic Test Equipment,ATE)等大规模测试领域，这项技术进一步限制了测试规模和输出功率。
[0003]传统的源表SMU方案如方案1(图1所示)，方案2(图2所示)，方案3(图3所示)，其共同的问题是：源表SMU设置不同输出电压和输出电流时，功率管的功耗差异大，导致整个源表SMU的电路的温度在不同工况下温升差异大，进而影响导致源表SMU温度飘移很大，很难通过系统校准的手段来校准和补偿，严重影响源表SMU的精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种源表SMU及其精度控制方法，动态监测线性功率管压降和系统输出电流，计算功率管功率，动态调整扩流电路的工作电源电压，使功率管功耗恒定在P0(系统设计允许值)，从而使SMU的热耗在同一电流挡位保持在相同的值，确保系统的发热保持一致，系统的温升保持一致，进而得到一致的系统温漂，通过校准等方式来消除系统温漂，在保证系统热耗合理的情况下，利用功率管的热耗来控制系统温升保持在某个特定值，提升系统的准确度。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]一方面，本专利技术提供一种源表，包括信号传输模块和精度控制装置，所述信号传输模块包括扩流电路、正电源、负电源、电流采样电路；所述扩流电路包括第一功率管和第二功率管，所述第一功率管为NPN管，第二功率管为PNP管，第一功率管与第二功率管的基极共接后作为扩流电路的第一输入端接入源表设置电压Vset；所述第一功率管的集电极作为扩流电路的第二输入端与正电源输出端连接；所述第二功率管的集电极作为扩流电路的第三输入端与所述负电源输出端连接；所述第一功率管与第二功率管的发射极共接后作为扩流电路的输出端经电流采样电阻与负载连接；所述正电源和负电源均为可调DC电源；所述电流采样电路用于采集所述电流采样电阻两端的电压；
[0007]所述精度控制装置包括：正电源输出监测单元、负电源输出监测单元、正电源调节单元、负电源调节单元；
[0008]所述正电源输出监测单元用于采集正电源的输出电压以及扩流电路的输出电压，并计算两者的差值输出给所述正电源调节单元；
[0009]所述正电源调节单元用于采集源表的设置输出参考值、电流采样电路的输出值、
正电源输出监测单元的输出值，并根据源表的当前工作模式输出正电源调节信号给所述正电源；
[0010]所述负电源输出监测单元用于采集负电源的输入电压以及扩流电路的输出电压，并计算两者的差值输出给所述负电源调节单元；
[0011]所述负电源调节单元用于采集源表的设置输出参考值、电流采样电路的输出值、负电源输出监测单元的输出值，并根据源表的当前工作模式输出负电源调节信号给所述负电源。
[0012]进一步的，所述正电源调节单元，具体用于：
[0013]判断源表的当前工作模式，并根据不同的工作模式，计算当前正电源的设置电压Vccpset；所述工作模式包括恒压输出和恒流输出两种工作模式；
[0014]计算第一功率管发热功率P1＝ΔU1*Visense/Rsense；ΔU1为正电源的输出电压与扩流电路的输出电压的差值，Visense为电流采样电路输出值，Rsense为电流采样电阻的阻值；
[0015]判断P1与每个电流档允许的功率管最大功耗Pmax的大小，并根据比较结果，确定下一周期正电源的调整电压Vccpset
’
的值。
[0016]进一步的，根据不同的工作模式，计算当前正电源的设置电压Vccpset，包括：
[0017]若为恒压输出工作模式，则当前正电源的设置电压Vccpset＝ABS(Fset)*N+ΔU0；
[0018]若为恒流输出工作模式，则当前正电源的设置电压Vccpset＝Vccpmaxset；
[0019]其中，ABS(Fset)表示取Fset的绝对值，N为电压放大倍数，ΔU0为扩流电路正常工作需要满足的最小压差，ΔU0>0，Vccpmaxset为源表支持的正电源最高电压对应的设置值。
[0020]进一步的，所述根据比较结果，确定下一周期的正电源的设置电压Vccpset
’
的值，包括：
[0021]若P1>Pmax，则令Vccpset
’
＝Vccpset
‑
Vstepsize；
[0022]若P1<Pmax，则令Vccpset
’
＝Vccpset+Vstepsize；
[0023]若P1＝Pmax，则令Vccpset
’
＝Vccpset；
[0024]其中，Vstepsize为电压调整步长。
[0025]进一步的，所述根据比较结果，确定下一周期正电源的设置电压Vccpset
’
的值，还包括：
[0026]当P1>Pmax时，令Vccpset”＝Vccpset
‑
Vstepsize；若Vccpset”<Vccpsetmin，则令Vccpset
’
＝Vccpsetmin，否则令Vccpset
’
＝Vccpset”；
[0027]当P1<Pmax时，令Vccpset”＝Vccpset+Vstepsize；若Vccpset”>Vccpsetmax，则令Vccpset
’
＝Vccpsetmax，否则令Vccpset
’
＝Vccpset”；
[0028]其中，Vccpsetmin、Vccpsetmax分别为正电源的设置电压的最小允许值和最大允许值。
[0029]进一步的，所述负电源调节单元，具体用于：
[0030]判断源表的当前工作模式，并根据不同的工作模式，计算当前负电源的设置电压Vccnset；所述工作模式包括恒压输出和恒流输出两种工作模式；
[0031]计算第二功率管发热功率P2＝ΔU2*Visense/Rsense；ΔU2为负电源的输入电压与扩流电路的输出电压的差值，Visense为电流采样电路输出值，Rsense为电流采样电阻的
阻值；
[0032]判断P2与每个电流档允许的功率管最大功耗Pmax的大小，并根据比较结果，确定下一周期的负电源的调整电压Vccnset
’
的值。
[0033]进一步的，根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种源表，包括信号传输模块和精度控制装置，其特征在于，所述信号传输模块包括扩流电路、正电源、负电源、电流采样电路；所述扩流电路包括第一功率管和第二功率管，所述第一功率管为NPN管，第二功率管为PNP管，第一功率管与第二功率管的基极共接后作为扩流电路的第一输入端接入源表设置电压Vset；所述第一功率管的集电极作为扩流电路的第二输入端与正电源输出端连接；所述第二功率管的集电极作为扩流电路的第三输入端与所述负电源输出端连接；所述第一功率管与第二功率管的发射极共接后作为扩流电路的输出端经电流采样电阻与负载连接；所述正电源和负电源均为可调DC电源；所述电流采样电路用于采集所述电流采样电阻两端的电压；所述精度控制装置包括：正电源输出监测单元、负电源输出监测单元、正电源调节单元、负电源调节单元；所述正电源输出监测单元用于采集正电源的输出电压以及扩流电路的输出电压，并计算两者的差值输出给所述正电源调节单元；所述正电源调节单元用于采集源表的设置输出参考值、电流采样电路的输出值、正电源输出监测单元的输出值，并根据源表的当前工作模式输出正电源调节信号给所述正电源；所述负电源输出监测单元用于采集负电源的输入电压以及扩流电路的输出电压，并计算两者的差值输出给所述负电源调节单元；所述负电源调节单元用于采集源表的设置输出参考值、电流采样电路的输出值、负电源输出监测单元的输出值，并根据源表的当前工作模式输出负电源调节信号给所述负电源。2.根据权利要求1所述的源表，其特征在于，所述正电源调节单元，具体用于：判断源表的当前工作模式，并根据不同的工作模式，计算当前正电源的设置电压Vccpset；所述工作模式包括恒压输出和恒流输出两种工作模式；计算第一功率管发热功率P1＝ΔU1*Visense/Rsense；ΔU1为正电源的输出电压与扩流电路的输出电压的差值，Visense为电流采样电路输出值，Rsense为电流采样电阻的阻值；判断P1与每个电流档允许的功率管最大功耗Pmax的大小，并根据比较结果，确定下一周期正电源的调整电压Vccpset
’
的值。3.根据权利要求2所述的源表，其特征在于，根据不同的工作模式，计算当前正电源的设置电压Vccpset，包括：若为恒压输出工作模式，则当前正电源的设置电压Vccpset＝ABS(Fset)*N+ΔU0；若为恒流输出工作模式，则当前正电源的设置电压Vccpset＝Vccpmaxset；其中，ABS(Fset)表示取Fset的绝对值，N为电压放大倍数，ΔU0为扩流电路正常工作需要满足的最小压差，ΔU0>0，Vccpmaxset为源表支持的正电源最高电压对应的设置值。4.根据权利要求2所述的源表，其特征在于，所述根据比较结果，确定下一周期的正电源的设置电压Vccpset
’
的值，包括：若P1>Pmax，则令Vccpset
’
＝Vccpset
‑
Vstepsize；若P1<Pmax，则令Vccpset
’
＝Vccpset+Vstepsize；若P1＝Pmax，则令Vccpset
’
＝Vccpset；
其中，Vstepsize为电压调整步长。5.根据权利要求4所述的源表，其特征在于，所述根据比较结果，确定下一周期正电源的设置电压Vccpset
’
的值，还包括：当P1>Pmax时，令Vccpset”＝Vccpset
‑
Vstepsize；若Vccpset”<Vccpsetmin，则令Vccpset
’
＝Vccpsetmin，否则令Vccpset
’
＝Vccpset”；当P1<Pmax时，令Vccpset”＝Vccpset+Vstepsize；若Vccpset”>Vccpsetmax，则令Vccpset
’
＝Vccps...

【专利技术属性】
技术研发人员：周代彬，李根柱，王晓铎，秦文君，余乐，
申请(专利权)人：上海精积微半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：