CN106154043A - 具有高频偏置电流源的检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有高频偏置电流源的检测系统，该检测系统包括高频偏置电流源、阻抗分析仪、测试底座及供电电源，高频偏置电流源的输出端及阻抗分析仪的输出端分别连接测试底座的输入端，测试底座的输出端分别连接高频偏置电流源的输入端及阻抗分析仪的输入端，供电电源分别电性连接所述高频偏置电流源及阻抗分析仪。本发明的结构简单，检测的频率范围广，通过测试底座能够测试多种尺寸的被动器件，对天线无线传输可一站式完成所需测试参数，在无线传输主要测试参数有直流电阻，交流电阻，品质因素，没有加上偏置电流的电感和加上偏置电流的电感线圈的电感值，电感线圈和相关的匹配电路的串联谐振频率和并联谐振频率，测试准确、精度高、使用方便。

Description

具有高频偏置电流源的检测系统

技术领域

本发明属于数字电子领域，尤其涉及具有高频偏置电流源的检测系统。

背景技术

当今的元器件市场上的电感类产品通常是需要测试的。这些产品大多应用在消费电子的开关电源中。而这些电源基本上是家庭设备和工业设备的必须部件，从手机充电器，电脑电源到大型的飞机和船舶都有使用。为了检查这些电感的设计和性能，必须将直流偏置电流通过这些电感，看这些电感能否满足规格.无论是在设计阶段还是在生产阶段都要进行此项测试。

电感厂商通常用氧化铁材料做磁芯去增加电感值。当通过电感的电流接近设计上限的时候，高磁导率电感开始发生饱和并且降低电感值。同时也会使磁环发热发烫，这是因为线圈的电阻会加热磁芯。因此，降低磁导率，同时也降低了单圈电感量，如果要达到相同感量的时候必须要增加圈数，这将导致电感发热过大，可能导致热失控，甚至会烧坏产品。

为了减轻重量，减少空间和成本，电源的制造厂商越来越多的转向了高频电感。这样的好处是小的电感值就可以用于一定的功率通量。新的半导体具有更快的切换速度，新的磁芯材料在高频下损耗降低，这样就可以满足新的需求。

测试设备需要评估这些磁芯性能，设备通常由阻抗分析仪和偏置电流源组成，偏置电流源能够提供样品测试的最大工作电流，阻抗分析仪至少需要覆盖样品工作的频率。同时阻抗分析仪要能够操作偏置电流源一起协 同工作。

当今，市面上的电流源都基本上都是被频率限制了，通常的频率范围是3MHz。这是因为高的偏置直流源匹配高频的阻抗分析仪是非常困难的，导致困难的原因不仅是直流偏流源的问题还要考虑到测试器件的夹具和连接线。

6500系列阻抗分析仪可以测试阻抗频率范围从20Hz至120MHz。为了满足6500系列阻抗分析仪的协同工作，需要提供最大的电流40A的偏置电流源。来满足日益增长的电感测试需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高频偏置电流源的检测系统，旨在解决上述的技术问题。

本发明是这样实现的，具有高频偏置电流源的检测系统，该检测系统包括高频偏置电流源、阻抗分析仪、测试底座及供电电源，所述高频偏置电流源的输出端及阻抗分析仪的输出端分别连接所述测试底座的输入端，所述测试底座的输出端分别连接所述高频偏置电流源的输入端及阻抗分析仪的输入端，所述供电电源分别电性连接所述高频偏置电流源及阻抗分析仪。

本发明的进一步技术方案是：所述测试底座包括底板，设于所述底板上的承载器及多个接线端子，所述承载器的两端分别连接所述接线端子，与所述底板活动连接的盖罩，所述承载器及多个接线端子罩于所述盖罩内。

本发明的进一步技术方案是：所述接线端子为两个。

本发明的进一步技术方案是：所述高频偏置电流源包括箱体，所述箱体内设置有稳压电源及PCB主板，所述稳压电源的输出端连接所述PCB主板的输入端，所述PCB主板的输出端连接设于所述箱体上的输出座的输入端，所述PCB主板的输入端还连接设于所述箱体上的输入座的输出端，所述PCB主板上设有整流模块、中央处理器、第一电流源、第二电流源、第一调谐模块及第二调谐模块，所述整流模块的输入端连接所述稳压电源的输出端，所述整流模块的输出端分别连接所述中央处理器的输入端及第一电流源、第二电流源的输入端，所述第一电流源的输出端连接所述第一调谐模块的输入端，所述第二电流源的输出端连接所述第二调谐模块的输入端，所述中央处理器的输出端分别连接所述第一电流源、第二电流源的控制端，所述PCB主板上还设有显示模块，所述显示模块的输入端连接所述中央处理器的输出端，所述显示模块的输出端连接设于所述箱体的面板上的显示屏，所述面板上还设有输入键盘，所述输入键盘的输出端连接所述中央处理器的输入端。

本发明的进一步技术方案是：所述第一调谐模块与第二调谐模块结构相同，包括电容C1及电感L1，所述电容C1与所述电感L1并联。

本发明的进一步技术方案是：所述高频偏置电流源为四个，四个所述高频偏置电流源并联。

本发明的有益效果是：本发明的结构简单，检测的频率范围广，通过测试底座能够测试多种尺寸的被动器件，尤其是在测试一些天线无线传输相关器件可以一站式完成所需的测试参数，在无线传输主要测试参数有直 流电阻，交流电阻，品质因素，没有加上偏置电流的电感和加上偏置电流的电感线圈的电感值，电感线圈和相关的匹配电路的串联谐振频率和并联谐振频率，测试准确、精度高、使用方便。

附图说明

图1是本发明实施例提供的具有高频偏置电流源的检测系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的高频偏置电流源的结构框图；

图3是本发明实施例提供阻抗分析仪和偏置电流源协同工作的结构图；

图4是本发明实施例提供偏置电流源设计引入杂散电容Cx和Cy的结构图；

图5是本发明实施例提供显示的附加元件L1+C1和L2+C2调制Z1-Z3的负载效应图。

具体实施方式

图1、2示出了本发明提供的具有高频偏置电流源的检测系统，该检测系统包括高频偏置电流源、阻抗分析仪、测试底座及供电电源，所述高频偏置电流源的输出端及阻抗分析仪的输出端分别连接所述测试底座的输入端，所述测试底座的输出端分别连接所述高频偏置电流源的输入端及阻抗分析仪的输入端，所述供电电源分别电性连接所述高频偏置电流源及阻抗分析仪。本发明的结构简单，检测的频率范围广，通过测试底座能够测试多种尺寸的被动器件，尤其是在测试一些天线无线传输相关器件可以一站 式完成所需的测试参数，在无线传输主要测试参数有直流电阻，交流电阻，品质因素，没有加上偏置电流的电感和加上偏置电流的电感线圈的电感值，电感线圈和相关的匹配电路的串联谐振频率和并联谐振频率，测试准确、精度高、使用方便。

所述测试底座包括底板，设于所述底板上的承载器及多个接线端子，所述承载器的两端分别连接所述接线端子，与所述底板活动连接的盖罩，所述承载器及多个接线端子罩于所述盖罩内。

所述接线端子为两个。

所述高频偏置电流源包括箱体，所述箱体内设置有稳压电源及PCB主板，所述稳压电源的输出端连接所述PCB主板的输入端，所述PCB主板的输出端连接设于所述箱体上的输出座的输入端，所述PCB主板的输入端还连接设于所述箱体上的输入座的输出端，所述PCB主板上设有整流模块、中央处理器、第一电流源、第二电流源、第一调谐模块及第二调谐模块，所述整流模块的输入端连接所述稳压电源的输出端，所述整流模块的输出端分别连接所述中央处理器的输入端及第一电流源、第二电流源的输入端，所述第一电流源的输出端连接所述第一调谐模块的输入端，所述第二电流源的输出端连接所述第二调谐模块的输入端，所述中央处理器的输出端分别连接所述第一电流源、第二电流源的控制端，所述PCB主板上还设有显示模块，所述显示模块的输入端连接所述中央处理器的输出端，所述显示模块的输出端连接设于所述箱体的面板上的显示屏，所述面板上还设有输入键盘，所述输入键盘的输出端连接所述中央处理器的输入端。

所述第一调谐模块与第二调谐模块结构相同，包括电容C1及电感L1，所述电容C1与所述电感L1并联。

所述高频偏置电流源为四个，四个所述高频偏置电流源并联。

为了能够配合6500系列阻抗分析仪协同工作，6500系列阻抗分析仪可以量测被动元器件频率范围覆盖20Hz到120MHz。在6500测试器件的值时，需要提供10A的直流偏置电流。由于需要提供最大的电流为40A，并且工作频率可达120MHz。

从表面文字看来没有什么困难的，但是高电流半导体通常有很大的寄生电容、很慢的开关速度和很低的输出阻抗。当输出大的直流偏置电流时，隔离阻抗分析仪测试高频的测试信号将是一个重要的问题。直流偏流源不但要保证很小的容性而且还要保证很小的阻性负载，并且必须要保持恒定的值在测试的范围内。如果做不到这些，这将严重的影响到阻抗分析仪的测试精度。至今未有直流偏流源可以在高频和高电流下工作(120MHz到40A)。

图3显示的是通常偏置电流源是由一个控制中心控制两个相反且大小相同的电流源组成。电流源产生电流流经被测物(DUT)。一个较大的电容维持着6V的灌电路。当关闭偏置电流时，通过SW1控制电路来维持这个电位。当打开偏置电流时，这个电压是由两个电流源来维持。只有当偏置电流源打开时，阻抗分析仪才进行对被测物进行测试。

从图4，我们可以看出偏置电流源并不是十分完美，它会引入寄生电容Cx和Cy。每一个可能10,000pF。这些电容是非常不希望存在的，因为 它们可以通过24V电源和阻抗分析仪的测试信号交叉耦合和分流。由于24V电源可以看成一个交流信号短路，如果我们进行T到π转换，如图3，我们可以看到有三个阻抗，Z1，Z2，Z3.Z2是最不想的到，因为它与被测物并联，此外这些阻抗也可随着偏置电流的大小变化而变化，因此根本不可能将它们校准归零。

为了避免上述问题，在现有的技术中使用一种方法，采用调谐电路，如图5，这里的L1，C1和L2，C2可以跟据测试电桥的测试频率提供相对较高的阻抗值。这个技术可以通过接通或断开不同的电感和电容来覆盖需要的频率范围。但是这中技术有几个主要问题，为了覆盖中频，电感需要一个非常大的值，比方说500uH。为了达到最大的偏置电流，这些线圈和磁芯必须要非常大，为了避饱和效应，但在现实中，会让设备变得非常大而且笨重。一个更大的问题是发生在低频，在音频范围，LC共振技术基本上没有什么益处，相反电容和相关电流源的损耗也是不能忽视。这些情况通常发生在10kHz左右，无法找到合适的电感。更为难以处理的是这些损耗就相当于在阻抗分析仪的测试端口并联了一个阻抗(损失阻抗)，需要采用很多种阻抗补偿方式才能校准这些错误。同样的在光谱频率范围，大型笨重的扼流圈和高电流继电器不适合对RF信号的隔离。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.具有高频偏置电流源的检测系统，其特征在于：该检测系统包括高频偏置电流源、阻抗分析仪、测试底座及供电电源，所述高频偏置电流源的输出端及阻抗分析仪的输出端分别连接所述测试底座的输入端，所述测试底座的输出端分别连接所述高频偏置电流源的输入端及阻抗分析仪的输入端，所述供电电源分别电性连接所述高频偏置电流源及阻抗分析仪。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述测试底座包括底板，设于所述底板上的承载器及多个接线端子，所述承载器的两端分别连接所述接线端子，与所述底板活动连接的盖罩，所述承载器及多个接线端子罩于所述盖罩内。

3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述接线端子为两个。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述高频偏置电流源包括箱体，所述箱体内设置有稳压电源及PCB主板，所述稳压电源的输出端连接所述PCB主板的输入端，所述PCB主板的输出端连接设于所述箱体上的输出座的输入端，所述PCB主板的输入端还连接设于所述箱体上的输入座的输出端，所述PCB主板上设有整流模块、中央处理器、第一电流源、第二电流源、第一调谐模块及第二调谐模块，所述整流模块的输入端连接所述稳压电源的输出端，所述整流模块的输出端分别连接所述中央处理器的输入端及第一电流源、第二电流源的输入端，所述第一电流源的输出端连接所述第一调谐模块的输入端，所述第二电流源的输出端连接所述第二调谐模块的输入端，所述中央处理器的输出端分别连接所述第一电流源、第二电流源的控制端，所述PCB主板上还设有显示模块，所述显示模块的输入端连接所述中央处理器的输出端，所述显示模块的输出端连接设于所述箱体的面板上的显示屏，所述面板上还设有输入键盘，所述输入键盘的输出端连接所述中央处理器的输入端。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述第一调谐模块与第二调谐模块结构相同，包括电容C1及电感L1，所述电容C1与所述电感L1并联。

6.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述高频偏置电流源为四个，四个所述高频偏置电流源并联。