專利名稱：用于功率器件測試系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種應(yīng)用在功率器件測試系統(tǒng)中的電壓轉(zhuǎn)換電路，屬于功率器件測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，電力電子技術(shù)發(fā)展迅速，在工業(yè)、航空、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。功率器件是電力電子設(shè)備的心臟，它在很大程度上決定了電力電子設(shè)備的性能和質(zhì)量。迄今為止，功率器件主要包括晶閘管、門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)、雙極型功率晶體管(BJT)、功率 MOS場效應(yīng)管(M0SFET)、絕緣門極晶體管(IGBT)、整流管、大電容、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、 靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)和MOS控制晶閘管(MCT)等。功率器件的特性參數(shù)可以分為靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)兩大類。靜態(tài)參數(shù)主要有額定電壓、額定電流、動態(tài)壓降等；動態(tài)參數(shù)主要有開通速度、關(guān)斷速度、電壓臨界上升率、電流臨界上升率等，另外還有一些重要的參數(shù)，如驅(qū)動要求、器件結(jié)構(gòu)參數(shù)等。功率器件的特性參數(shù)決定了該器件的應(yīng)用場合和應(yīng)用條件，因此對功率器件的參數(shù)測試不僅對功率器件的研究和生產(chǎn)來說是十分重要的，對電力電子設(shè)備的研制和生產(chǎn)也是非常重要的。功率器件的特性參數(shù)具有測試項(xiàng)目多、量程變化大、參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)、部分瞬態(tài)參數(shù)快速突變等特點(diǎn)，使得對參數(shù)的測試尤其是時(shí)間參數(shù)的測試變得十分困難。目前，國內(nèi)外對功率器件的參數(shù)測試大部分依靠人工，分步、分時(shí)進(jìn)行，存在速度慢、精度低等缺點(diǎn)。因此，研制專用的功率器件測試系統(tǒng)，具有重要的意義。在功率器件測試系統(tǒng)中，主要控制部分的電路電源為低壓，而測試接口部分需要向待測功率器件提供高壓。為了方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，必須在功率器件測試系統(tǒng)內(nèi)提供從低壓到高壓的電壓轉(zhuǎn)換電路。傳統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路采用單級電壓轉(zhuǎn)換，即將控制信號接在功率開關(guān)管(DM0S管)的柵極，通過控制柵極實(shí)現(xiàn)電壓從低壓到高壓的轉(zhuǎn)換。在這種電路方案中，耐壓管承受的電壓大，而且功率開關(guān)管的漏極需要接輸出電路，傳輸速度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于功率器件測試系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路。該電路可以在功率器件測試系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)從低壓到高壓的電壓轉(zhuǎn)換。為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案 一種用于功率器件測試系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于
所述電壓轉(zhuǎn)換電路分為兩級，第一級中包括兩個(gè)反向器和兩個(gè)反向輸出電路，各反向器分別連接相應(yīng)的反向輸出電路；第二級包括兩個(gè)DMOS管、兩個(gè)PMOS管、RS觸發(fā)器、電阻和四個(gè)二極管；其中，
兩個(gè)反向輸出電路的輸出端分別連接兩個(gè)DMOS管的源極，所述DMOS管的漏極連接起上拉作用的電阻；
第一二極管和第三二級管的連接點(diǎn)連接第一 DMOS管的漏極、第一 PMOS管的柵極和第二 PMOS管的源極；第二二極管和第四二極管的連接點(diǎn)連接第二 DMOS管的漏極、第二 PMOS 管的柵極和第一 PMOS管的源極；
第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極分別連接所述RS觸發(fā)器的R端、S端。其中較優(yōu)地，所述反向器包括兩個(gè)LDMOS管和一個(gè)電阻；兩個(gè)LDMOS管的漏極通過所述電阻進(jìn)行連接，柵極共同接入控制電路產(chǎn)生的脈沖信號。其中較優(yōu)地，所述脈沖信號包括分別對應(yīng)驅(qū)動信號上升沿和下降沿的兩個(gè)窄脈沖，兩個(gè)窄脈沖分別送入兩個(gè)所述反向器中。其中較優(yōu)地，所述DMOS管的柵極連接電源。其中較優(yōu)地，所述電壓轉(zhuǎn)換電路中還包括輸出緩沖器，所述輸出緩沖器連接所述 RS觸發(fā)器的輸出端。本發(fā)明所提供的電壓轉(zhuǎn)換電路采用兩級電壓轉(zhuǎn)換，對每一級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路的要求都比單級電壓轉(zhuǎn)換電路的要求低，所以該電壓轉(zhuǎn)換電路的穩(wěn)定度高，帶負(fù)載能力強(qiáng)。第二級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路采用DMOS管源極輸入方式，輸入電阻小，高頻特性好，轉(zhuǎn)換的信號頻率明顯高于柵極輸入方法。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1是本電壓轉(zhuǎn)換電路的整體電路原理圖2是本電壓轉(zhuǎn)換電路中，第一級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路的原理圖； 圖3是本電壓轉(zhuǎn)換電路中，第二級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路的原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種將控制信號從低壓轉(zhuǎn)換到高壓的電壓轉(zhuǎn)換方案。如圖1所示， 該電壓轉(zhuǎn)換方案采用兩級電壓轉(zhuǎn)換，其中第一級將輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為17V電壓；第二級將輸入的17V電壓轉(zhuǎn)換到700V以上，并通過RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為最終的驅(qū)動信號。PULSEU PULSE2是由控制電路產(chǎn)生的低電壓有效的窄脈沖信號。在本發(fā)明中，首先對控制電路產(chǎn)生的驅(qū)動信號進(jìn)行處理，產(chǎn)生分別對應(yīng)此驅(qū)動信號上升沿和下降沿的低電壓有效的窄脈沖PULSEl和PULSE2。這兩路信號為5V的控制信號，帶負(fù)載能力較差，占空比比較小。它們作為第一級的輸入信號，經(jīng)過第一級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換為17V的有一定驅(qū)動能力的窄脈沖INI、IN2。INK IN2作為第二級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路的驅(qū)動信號，帶負(fù)載能力增強(qiáng)。這兩個(gè)二級窄脈沖經(jīng)過第二級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路變成700V的高壓驅(qū)動信號，最終傳遞到寄存器的輸入端。在控制電路產(chǎn)生的驅(qū)動信號為上升沿時(shí)，觸發(fā)器輸出為高，外部管導(dǎo)通；在控制電路產(chǎn)生的驅(qū)動信號為下降沿時(shí)，觸發(fā)器輸出為低，外部管截止。如圖2所示，在本電壓轉(zhuǎn)換電路中的第一級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路中，M11、M12、M21、M22為承受中壓的LDMOS管。PULSEl和PULSE2分別接入由Mil、RlU M12和M21、R12、M22組成的反向器，由QO作為電流源為這兩個(gè)反向器供應(yīng)恒定的導(dǎo)通電流。在兩個(gè)反向器中，Mll 和M12的柵極共同接入PULSEl，漏極之間通過Rll進(jìn)行連接；M21和M22的柵極共同接入 PULSE2，漏極之間通過R12進(jìn)行連接。兩個(gè)反向器分別接入由三極管Qll、Q12、Q13、Q14和三極管921、022、023、0對組成的反向輸出電路。這兩個(gè)反向輸出電路的輸出分別為IN2、IN1，所以PULSEl和PULSE2的低電壓分別對應(yīng)IN2和1附的低電壓。如圖3所示，在本電壓轉(zhuǎn)換電路中的第二級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路中，ml、m2為耐高壓的 DMOS管，R1、R2、R3、R4為電阻，M4、M5為起電壓轉(zhuǎn)換作用的PMOS管，D1、D2、D3、D4為起保護(hù)作用的二極管，LATCH為RS觸發(fā)器，BUFFER為輸出緩沖器。mi和IN2分別作為DMOS管的源極輸入。DMOS管的柵極連接作為電源的Vcc，漏極分別連接起上拉作用的電阻R1、R2。 二極管D1、D3的連接點(diǎn)連接DMOS管ml的漏極、PMOS管M4的柵極和PMOS管M5的源極。二極管D2、D4的連接點(diǎn)連接DMOS管m2的漏極、PMOS管M5的柵極和PMOS管M4的源極。PMOS 管M4和M5的源極分別連接RS觸發(fā)器的R端、S端和電阻R3、R4，所以mi和IN2的低電壓分別對應(yīng)R端、S端的高電壓。這樣，控制信號的上升沿對應(yīng)PULSEl的低電壓、IN2的低電壓、S端的高電壓；控制信號的下降沿對應(yīng)PULSE2的低電壓、mi的低電壓、R端的高電壓。 當(dāng)上升沿到來時(shí)，S端為高，輸出為高；當(dāng)下降沿到來時(shí)，R端為高，輸出為低。其他時(shí)間時(shí)， PULSE 1、PULSE2、IN2、INl均為高電壓，R端、S端為低電壓，輸出不變。在本電壓轉(zhuǎn)換電路中，PULSEl和PULSE2是由前級控制電路產(chǎn)生的，電壓范圍在 0 5V之間，低電壓有效。作為中壓LDMOS管驅(qū)動電路的電源Vcc為17V，Vccd為5V。在穩(wěn)定狀態(tài)下，PULSEl和PULSE2均為高電壓，分別經(jīng)過由Mil、RlU M12和M21、R12、M22組成的反相器后變成低電壓，從而分別使Qll、Q12和Q21、Q22截止，輸出的IN2、mi均被鉗位于小于Vcc-2*VBE的高電壓。當(dāng)PULSEl端為低電位時(shí)，經(jīng)過反相器輸出為高電壓，連接輸出端IN2的A*10三極管Q12的基極被鉗位于VBE，A*10三極管Q12導(dǎo)通，IN2端輸出低電壓；當(dāng)PULSE2端為低電位時(shí)，經(jīng)過反相器輸出為高電壓，連接輸出端mi的A*1三極管 Qll的基極被鉗位于VBE，A*1三極管Qll導(dǎo)通，IN2端輸出低電壓。在圖3中，當(dāng)INI、IN2 為高電壓時(shí)，DMOS管ml、m2截止，上拉電阻Rl、R2將A、B兩點(diǎn)拉到高電壓，PMOS管M4、M5 截止，R端、S端為低電壓，輸出不變。當(dāng)IN2輸入一個(gè)窄低脈沖時(shí)，PMOS管M5瞬間導(dǎo)通，S 端的電位上升到由R2、R4分壓得到的高電壓，觸發(fā)器輸出為高，并且此低脈沖作用到PMOS 管M4的源極，防止M4誤導(dǎo)通；當(dāng)INl輸入一個(gè)窄低脈沖時(shí)，PMOS管M4瞬間導(dǎo)通，R端的電位上升到由R1、R3分壓得到的高電壓，觸發(fā)器輸出為高，并且此窄低脈沖作用到PMOS管M5 的源極，可以防止PMOS管M5誤導(dǎo)通。本發(fā)明所提供的電壓轉(zhuǎn)換電路采用兩級電壓轉(zhuǎn)換，對每一級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路的要求都比單級電壓轉(zhuǎn)換電路的要求低，所以該電壓轉(zhuǎn)換電路的穩(wěn)定度高，帶負(fù)載能力強(qiáng)。第二級轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路采用DMOS管源極輸入方式，輸入電阻小，高頻特性好，轉(zhuǎn)換的信號頻率明顯高于柵極輸入方法。本發(fā)明可應(yīng)用在功率器件測試系統(tǒng)中，作為內(nèi)部低壓控制信號與外部高壓測試信號之間的接口部分。采用該電壓轉(zhuǎn)換電路能夠降低加載到待測功率器件上的電應(yīng)力，提高測試成品率，保證待測芯片的質(zhì)量。上面對本發(fā)明所提供的功率器件測試系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但并非對本發(fā)明的限制。對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求
1.一種用于功率器件測試系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換電路分為兩級，第一級中包括兩個(gè)反向器和兩個(gè)反向輸出電路，各反向器分別連接相應(yīng)的反向輸出電路；第二級包括兩個(gè)DMOS管、兩個(gè)PMOS管、RS觸發(fā)器、電阻和四個(gè)二極管；其中，兩個(gè)反向輸出電路的輸出端分別連接兩個(gè)DMOS管的源極，所述DMOS管的漏極連接起上拉作用的電阻；第一二極管和第三二級管的連接點(diǎn)連接第一 DMOS管的漏極、第一 PMOS管的柵極和第二 PMOS管的源極；第二二極管和第四二極管的連接點(diǎn)連接第二 DMOS管的漏極、第二 PMOS 管的柵極和第一 PMOS管的源極；第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極分別連接所述RS觸發(fā)器的R端、S端。
2.如權(quán)利要求1所述的用于功率器件測試系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于 所述反向器包括兩個(gè)LDMOS管和一個(gè)電阻；兩個(gè)LDMOS管的漏極通過所述電阻進(jìn)行連接，柵極共同接入控制電路產(chǎn)生的脈沖信號。
3.如權(quán)利要求2所述的用于功率器件測試系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述脈沖信號包括分別對應(yīng)驅(qū)動信號上升沿和下降沿的兩個(gè)窄脈沖，兩個(gè)窄脈沖分別送入兩個(gè)所述反向器中。
4.如權(quán)利要求1所述的用于功率器件測試系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于 所述DMOS管的柵極連接電源。
5.如權(quán)利要求1所述的用于功率器件測試系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換電路中還包括輸出緩沖器，所述輸出緩沖器連接所述RS觸發(fā)器的輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于功率器件測試系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換電路。該電壓轉(zhuǎn)換電路分為兩級，第一級中包括兩個(gè)反向器和兩個(gè)反向輸出電路，各反向器分別連接相應(yīng)的反向輸出電路；第二級包括兩個(gè)DMOS管、兩個(gè)PMOS管、RS觸發(fā)器、電阻和四個(gè)二極管。本發(fā)明所提供的電壓轉(zhuǎn)換電路采用兩級電壓轉(zhuǎn)換，對每一級的要求都比單級電壓轉(zhuǎn)換電路的要求低，所以該電壓轉(zhuǎn)換電路的穩(wěn)定度高，帶負(fù)載能力強(qiáng)。第二級采用DMOS管源極輸入方式，輸入電阻小，高頻特性好，轉(zhuǎn)換的信號頻率明顯高于柵極輸入方法。
文檔編號H02M3/155GK102522894SQ20111043273
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者姜巖峰, 張東, 杜宇, 趙雪蓮, 鞠家欣 申請人:北京自動測試技術(shù)研究所