电源装置、电源单元、试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供电源装置、电源单元、试验装置。多个通道的电源单元(200)分别具备根据控制信号(Vctrl)在正极输出(OUTP)与负极输出(OUTN)之间产生输出电压(V

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源装置、电源单元、试验装置


[0001]本公开涉及向器件供给电源电压或电源电流的电源装置。

技术介绍

[0002]近年来，以节能化为目的，通过高速地切换高电压而能够进行高效率的电力转换的SiC(碳化硅)FET(Field
‑
Effect Transistor)、GaN(氮化镓)HEMT(High Electron Mobility Transistor)等功率器件的研究开发正在盛行。与此相伴，施加高电压的器件试验的需要也增大，试验时间缩短的要求变强。在这些器件试验中，需要施加1000V的高电压，根据器件的不同也有时施加2000V的高电压，并且需要施加高精度的直流电压。
[0003]在试验装置用的电源装置的最高输出电压不满足应向负载供给的高电压的情况下，需要将多个通道的电源装置(以下称为电源单元)串联连接(以下为堆叠连接)。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2013
‑
138557号公报
[0007]专利文献2：日本特表2013
‑
535949号公报

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的课题
[0009]图1是高电压电源100R的框图。参照图1，高电压电源100R具备堆叠连接的多个通道CH1～CHN的电源单元110＿1～110＿N。各通道的电源单元110具有初级侧P和次级侧S，初级侧P与次级侧S隔着变压器、电容器等隔离屏障112而绝缘。多个电源单元110＿1～110＿N的初级侧P的接地端子GND彼此被共同地连接。
[0010]在电源单元110的次级侧S设置有正极输出OUTP和负极输出OUTN，在正极输出OUTP与负极输出OUTN之间设置有输出级120。在图1的结构中，全部通道独立地进行动作，第i个(i＝1～N)通道的输出级120被恒压控制，使得自身的输出电压V
i
接近目标值V
REF
。
[0011]第i个(1≦i≦N
‑
1)通道的电源单元110＿i的负极输出OUTN与第i+1个通道的电源单元110＿(i+1)的正极输出OUTP连接。第1个通道的电源单元110＿1的正极输出OUTP与负载1连接，第N个通道的电源单元110的负极输出OUTN被接地。
[0012]向负载1的两端之间供给的高电压V
OUTH
是各通道的输出级120的产生电压V1～V
N
之和，由以下的式表示。
[0013]V
OUTH
＝Σ
1：N
V
i
[0014]在V1～V
N
分别被稳定化为V
REF
的稳定状态下，输出电压V
OUTH
成为N
×
V
REF
。
[0015]说明将多个通道的电源单元堆叠连接的情况下的问题。图2(a)是高电压电源的输出电压的波形图(模拟结果)，图2(b)是示出堆叠级数N与稳定时间(settling time)之间的关系的图。需要说明的是，电压波形通过除以稳定后的电压电平而归一化。"模拟(simulation)"示出从图2(a)的波形中得到的堆叠级数N与稳定时间之间的关系，越增加堆
叠级数N，则稳定时间变得越长。另一方面，如"预期(expectation)"所示，期望稳定时间与堆叠级数N无关地为固定。
[0016]本公开的一方案是在上述状况下完成的，其例示的目的之一在于，提供一种缩短了稳定时间的高电压电源。
[0017]用于解决课题的方案
[0018]本公开的某个方案的电源装置具备被堆叠连接的多个通道的电源单元。多个通道的电源单元分别具备：正极输出和负极输出；输出级，其根据控制信号，在正极输出与负极输出之间产生输出电压；以及电压检测器，其生成表示输出电压的电压检测信号。作为多个通道之一的主通道的电源单元还具备：反馈信号生成部，其从作为多个通道的剩余通道的从通道的电源单元接收电压检测信号，生成基于全部通道的电压检测信号的反馈信号；以及反馈控制器，其生成控制信号，使得反馈信号接近目标值。全部通道的输出级基于由主通道的反馈控制器生成的控制信号进行动作。
[0019]本公开的某个方案是电源单元。该电源单元能够堆叠多个而构成电源装置。电源单元具备：正极输出和负极输出；输出级，其根据控制信号，在正极输出与负极输出之间产生输出电压；电压检测器，其生成表示输出电压的电压检测信号；反馈信号生成部，其在设定为主通道时成为有效，生成基于全部通道的电压检测信号的反馈信号；反馈控制器，其在设定为主通道时成为有效，生成控制信号，使得反馈信号接近目标值；以及接口电路，其在设定为主通道时，从其他通道接收电压检测信号，并且向其他通道发送控制信号，在设定为从通道时，从主通道接收控制信号，并且向主通道发送电压检测信号。
[0020]需要说明的是，在方法、装置、系统等之间相互置换了以上的构成要素的任意的组合、本公开的构成要素、表述而得到的方案作为本公开的方案也是有效的。
[0021]专利技术效果
[0022]根据本公开的某个方案，能够缩短堆叠级数较多时的稳定时间。
附图说明
[0023]图1是高电压电源的框图。
[0024]图2(a)是高电压电源的输出电压的波形图(模拟结果)，图2(b)是示出堆叠级数N与稳定时间之间的关系的图。
[0025]图3是图1的高电压电源的等效电路图。
[0026]图4是示出具备实施方式的电源装置的试验装置的框图。
[0027]图5是示出实施例1的主通道的电源单元的结构例的框图。
[0028]图6是实施例2的电源单元的框图。
[0029]图7(a)、(b)是示出主模式、从模式中的图6的电源单元的状态的图。
[0030]图8是示出电源单元的具体的结构例的框图。
[0031]图9是将图8的电源单元组合了两个而得到的电源装置的动作波形图。
具体实施方式
[0032](实施方式的概要)
[0033]对本公开的几个例示的实施方式的概要进行说明。该概要作为后述的详细说明的
前置，以实施方式的基本理解为目的，简化地说明一个或多个实施方式的几个概念，不限定专利技术或公开的广度。另外，该概要不是所考虑的所有实施方式的概括性概要，并不限定实施方式的不可缺少的构成要素。为了方便，“一实施方式”有时用于指代本说明书中公开的一个实施方式(实施例、变形例)或多个实施方式(实施例、变形例)。
[0034]首先，对本专利技术人针对堆叠级数N越大则稳定时间越长的原因而研究的结果进行说明。
[0035]图3是图1的高电压电源100R的等效电路图。如图1所示，各通道的电源单元110在初级侧P的接地端子GND与次级侧S的负极输出OUTN之间存在隔离电容C
ISO
。如图3所示，隔离电容C
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电源装置，其特征在于，所述电源装置具备被堆叠连接的多个通道的电源单元，所述多个通道的电源单元分别具备：正极输出和负极输出；输出级，其根据控制信号，在所述正极输出与所述负极输出之间产生输出电压；以及电压检测器，其生成表示所述输出电压的电压检测信号，作为所述多个通道之一的主通道的电源单元还具备：反馈信号生成部，其从作为所述多个通道的剩余通道的从通道的电源单元接收所述电压检测信号，生成基于全部通道的所述电压检测信号的反馈信号；以及反馈控制器，其生成所述控制信号，使得所述反馈信号接近目标值，全部通道的所述输出级基于由所述主通道的所述反馈控制器生成的所述控制信号进行动作。2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述主通道的电源单元还具备电流检测器，该电流检测器生成表示所述输出级的输出电流的电流检测信号，所述反馈控制器在所述电流检测信号超过规定的极限值时，生成所述控制信号，使得所述电流检测信号接近所述极限值。3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述多个通道的电源单元具备所述反馈信号生成部、所述反馈控制器以及所述电流检测器，并且被同样地构成，各电源单元能够选择主模式和从模式，在设定为所述主模式时，使所述反馈信号生成部、所述反馈控制器有效化，在设定为所述从模式时，使所述反馈信号生成部和所述反馈控制器无效化。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电源装置，其特征在于，所述反馈信号是所述全部通道的所述电压检测信号的平均值。5.根据权利要求1至4中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水贵彦，今井祥一朗，
申请(专利权)人：株式会社爱德万测试，
类型：发明
国别省市：