CN114137381A - 一种雪崩参数测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种雪崩参数测量系统，包括脉冲输出模块，用于输出脉冲信号；辅助开关管，用于在脉冲信号为第一电平信号时导通，并在脉冲信号为第二电平信号时截止；储能模块，用于在辅助开关管导通时存储能量，并在辅助开关管截止时向待测集成电路中的待测开关管释放能量；示波器，分别与辅助开关管和储能模块连接，用于在储能模块释放能量时，读取流经储能模块的最大电流值以及辅助开关管、储能模块和待测集成电路的连接节点处的电压值；通过脉冲输出模块输出的脉冲信号控制辅助开关管的导通或截止，进而代替实现控制待测集成电路中的内置MOS管的导通或截止，来实现对集成电路中的内置MOS管的雪崩参数的测量。

Description

一种雪崩参数测量系统
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种雪崩参数测量系统。
背景技术
在分立的功率MOS管雪崩参数的测量中，测试脉冲直接输入到被测MOS管栅极，电能便注入在储能电感中，然后关闭在被测管，储能电感释放能力产生高压时，被测管发生雪崩现象，通过测量雪崩过程中电流电压，得出雪崩耐量等参数。但是针对集成电路而言，MOS管的栅极在集成电路内部，不能单独控制，进而无法实现对集成电路内部MOS管的雪崩参数进行测量。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种雪崩参数测量系统，能够有效解决集成电路内部的MOS管不能单独控制来进行雪崩参数测量的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
本申请实施例提供一种雪崩参数测量系统，包括：
脉冲输出模块，用于输出脉冲信号；
辅助开关管，分别与脉冲输出模块和待测集成电路连接，用于在脉冲信号为第一电平信号时导通，并在脉冲信号为第二电平信号时截止；
储能模块，分别与辅助开关管和待测集成电路连接，用于在辅助开关管导通时存储能量，并在辅助开关管截止时向待测集成电路中的待测开关管释放能量；
示波器，分别与辅助开关管和储能模块连接，用于在储能模块释放能量时，读取流经储能模块的最大电流值以及辅助开关管、储能模块和待测集成电路的连接节点处的电压值。
在一些实施例中，雪崩参数测量系统中，脉冲输出模块包括：
信号输出单元，用于输出脉冲信号；
驱动单元，分别与信号输出单元和辅助开关管连接，用于在脉冲信号为第一电平信号驱动辅助开关管导通，并在脉冲信号为第二电平信号时控制辅助开关管截止。
在一些实施例中，雪崩参数测量系统中，脉冲输出模块还包括：
指示单元，与信号输出单元连接，用于根据脉冲信号的脉冲宽度输出对应的指示信息。
在一些实施例中，雪崩参数测量系统中，信号输出单元包括：
按键开关子单元，用于选择脉冲信号的脉冲宽度，并输出开启信号；
输出子单元，分别与按键开关子单元和驱动单元连接，用于根据开启信号输出对应脉冲宽度的脉冲信号。
在一些实施例中，雪崩参数测量系统中，输出子单元包括第一电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一发光二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和单片机；
第一电感的一端、第一电容的一端、第二电容的一端和第三电容的一端均与单片机的第6脚连接，第一电容的另一端、第二电容的另一端和第三电容的另一端均接地，第一电感的另一端和第一发光二极管的正极均接电，第一发光二极管的负极通过第一电阻与单片机的第7脚连接，单片机的第16脚与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第三电阻的一端和第四电容的一端连接，第三电阻的另一端和第四电容的另一端均与驱动单元连接。
在一些实施例中，雪崩参数测量系统中，按键开关子单元包括第一按键开关、第二按键开关、第四电阻和第五电阻；第一按键开关的一端和第二按键开关的一端均接地，第一按键开关的另一端与第四电阻的一端和单片机的第12脚连接，第四电阻的另一端接电，第二按键开关的另一端与第五电阻的一端和单片机的第11脚连接，第五电阻的另一端接电。
在一些实施例中，雪崩参数测量系统中，驱动单元包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容；
第一三极管的基极与第三电阻的另一端连接，第一三极管的发射极、第五电容的一端和第六电容的一端均接电，第五电容的另一端和第六电容的另一端均接地，第一三极管的集电极与第八电阻的一端、第九电阻的一端和第七电容的一端连接，第八电阻的另一端接地，第九电阻的另一端和第七电容的另一端均与第二三极管的基极连接，第二三极管的发射极和第四三极管的集电极均接地，第二三极管的集电极与第四三极管的基极、第三三极管的基极和第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端接电，第三三极管的集电极、第八电容的一端和第九电容的一端均接电，第八电容的另一端和第九电容的另一端均接地，第三三极管的发射极和第四三极管的发射极均与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端与辅助开关管连接。
在一些实施例中，雪崩参数测量系统中，指示单元包括第二发光二极管、第三发光二极管、第四发光二极管、第五发光二极管、第六发光二极管、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻；
第二发光二极管的正极、第三发光二极管的正极、第四发光二极管的正极、第五发光二极管的正极和第六发光二极管的正极均接电，第二发光二极管的负极通过第十电阻与信号输出单元连接，第三发光二极管的负极通过第十一电阻与信号输出单元连接，第四发光二极管的负极通过第十二电阻与信号输出单元连接，第五发光二极管的负极通过第十三电阻与信号输出单元连接，第六发光二极管的负极通过第十四电阻与信号输出单元连接。
在一些实施例中，雪崩参数测量系统中，辅助开关管包括MOS管，MOS管的漏极分别与储能模块和待测集成电路连接，MOS管的源极接地，MOS管的栅极与脉冲输出模块连接。
在一些实施例中，雪崩参数测量系统中，储能模块包括第二电感，第二电感的一端分别与MOS管的漏极和待测集成电路连接，第二电感的另一端接电。
相较于现有技术，本发明提供了一种雪崩参数测量系统，通过设置辅助开关管，由脉冲输出模块输出的脉冲信号控制辅助开关管的导通或截止，进而代替实现控制待测集成电路中的内置MOS管的导通或截止，来实现对集成电路中的内置MOS管的雪崩参数的测量。
附图说明
图1为本发明提供的雪崩参数测量系统的结构框图。
图2为本发明提供的雪崩参数测量系统中一实施例的脉冲输出模块的结构框图。
图3为本发明提供的雪崩参数测量系统中另一实施例的脉冲输出模块的结构框图。
图4为本发明提供的雪崩参数测量系统中信号输出单元的结构框图。
图5为本发明提供的雪崩参数测量系统中信号输出单元、驱动单元、辅助开关管和储能模块的电路原理图。
图6为本发明提供的雪崩参数测量系统中按键开关子单元的电路原理图。
图7为本发明提供的雪崩参数测量系统中雪崩电压与电流值之间的线性关系示意图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种雪崩参数测量系统，能够有效解决集成电路内部的MOS管不能单独控制来进行雪崩参数测量的问题。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供的一种雪崩参数测量系统10，包括脉冲输出模块100，用于输出脉冲信号；辅助开关管200，分别与脉冲输出模块100和待测集成电路20连接，用于在脉冲信号为第一电平信号时导通，并在脉冲信号为第二电平信号时截止；储能模块300，分别与辅助开关管200和待测集成电路20连接，用于在辅助开关管200导通时存储能量，并在辅助开关管200截止时向待测集成电路20中的待测开关管释放能量；示波器400，分别与辅助开关管200和储能模块300连接，用于在储能模块300释放能量时，读取流经储能模块300的最大电流值以及辅助开关管200、储能模块300和待测集成电路20的连接节点处的电压值，之后根据电压值和电流值计算得到雪崩能量；本发明通过设置一个外置的辅助开关管200来代替需要将集成电路内置开关管导通的功能，进而实现对集成电路内部开关管的雪崩参数的有效测量。
本实施例中待测集成电路20中的待测开关管为MOS管，其中辅助开关管200也为MOS管，该辅助开关管200的漏极分别与储能模块300和待测集成电路20连接，MOS管的源极接地，MOS管的栅极与脉冲输出模块100连接；该辅助开关管200的漏极连接待测集成电路20时，连接的是待测集成电路20中内置MOS管的漏极，其中，辅助开关管200的漏极为辅助开关管200、储能模块300和待测集成电路20的连接节点；本发明通过脉冲输出模块100输出的脉冲信号控制辅助开关管200的导通或截止，进而代替实现控制待测集成电路20中的内置MOS管的导通或截止，来实现对集成电路中的内置MOS管的雪崩参数的测量。
进一步地，请参阅图2，本发明的一实施例中，脉冲输出模块100包括信号输出单元110，用于输出脉冲信号；驱动单元120，分别与信号输出单元110和辅助开关管200连接，用于在脉冲信号为第一电平信号驱动辅助开关管200导通，并在脉冲信号为第二电平信号时控制辅助开关管200截止；本实施例中第一电平信号为高电平，第二电平信号为低电平，当脉冲信号为高电平时，那么辅助开关管200根据该高电平导通，以便于为储能模块300充电，当脉冲信号为低电平时，那么辅助开关管200根据该低电平截止，以便于后续储能模块300对待测集成电路20内部的内置开关管释放能量，引起雪崩效应；由此通过设置辅助开关管200，代替了需要将内置MOS管导通的功能，从而实现了集成电路内置MOS管的雪崩参数测量功能。
进一步地，请参阅图3，本发明的另一实施例中，脉冲输出模块100还包括指示单元130，与信号输出单元110连接，用于根据脉冲信号的脉冲宽度输出对应的指示信息；其中，脉冲宽度指代的是脉冲信号高电平的时长，信号输出单元110输出的脉冲信号的宽度可以根据实际需要进行设置，那么为了便于了解当前脉冲宽度，可通过设置指示单元130根据当前的脉冲宽度输出相应的指示信息，便于直观了解当前的脉冲宽度。
进一步地，请参阅图4，信号输出单元110包括按键开关子单元111，用于选择脉冲信号的脉冲宽度，并输出开启信号；输出子单元112，分别与按键开关子单元111和驱动单元120连接，用于根据开启信号输出对应脉冲宽度的脉冲信号。本实施例中的脉冲信号的脉冲宽度可以根据实际需要进行选择，那么此时可以通过按键开关子单元111实现脉冲宽度的选择；并且，按键开关子单元111还可以控制输出子单元112开启进而输出相应的脉冲信号，以便于完成后续雪崩参数的测量工作。
进一步地，请参阅图5，输出子单元112包括第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一发光二极管LED1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和单片机U1；第一电感L1的一端、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端和第三电容C3的一端均与单片机U1的第6脚连接，第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端均接地，第一电感L1的另一端和第一发光二极管LED1的正极均接电，第一发光二极管LED1的负极通过第一电阻R1与单片机U1的第7脚连接，单片机U1的第16脚与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端和第四电容C4的一端连接，第三电阻R3的另一端和第四电容C4的另一端均与驱动单元120连接；本实施例中通过单片机U1的第16脚向驱动单元120输出脉冲信号。具体来说，当单片机U1的第16脚为高电平时，驱动单元120驱动辅助开关管200导通，当高电平结束后，驱动单元120驱动辅助开关管200截止，进而完成脉冲信号的输出功能。
进一步地，请参阅图6，按键开关子单元111包括第一按键开关S1、第二按键开关S2、第四电阻R4和第五电阻R5；第一按键开关S1的一端和第二按键开关S2的一端均接地，第一按键开关S1的另一端与第四电阻R4的一端和单片机U1的第12脚连接，第四电阻R4的另一端接电，第二按键开关S2的另一端与第五电阻R5的一端和单片机U1的第11脚连接，第五电阻R5的另一端接电；其中，第一按键开关S1用于选择不同的脉冲宽度，以适用不同规格的器件测量需要，例如设为10us、20us、50us等；第二按键开关S2则用于控制单片机U1输出脉冲信号，当第二按键开关S2按下时，则单片机U1的第16脚为高电平，进而控制辅助开关管200导通，以便于完成后续的雪崩参数测量的过程。
进一步地，请继续参阅图5，驱动单元120包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9；第一三极管Q1的基极与第三电阻R3的另一端连接，第一三极管Q1的发射极、第五电容C5的一端和第六电容C6的一端均接电，第五电容C5的另一端和第六电容C6的另一端均接地，第一三极管Q1的集电极与第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端和第七电容C7的一端连接，第八电阻R8的另一端接地，第九电阻R9的另一端和第七电容C7的另一端均与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的发射极和第四三极管Q4的集电极均接地，第二三极管Q2的集电极与第四三极管Q4的基极、第三三极管Q3的基极和第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端接电，第三三极管Q3的集电极、第八电容C8的一端和第九电容C9的一端均接电，第八电容C8的另一端和第九电容C9的另一端均接地，第三三极管Q3的发射极和第四三极管Q4的发射极均与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与辅助开关管200连接；单片机U1输出的脉冲信号会经第七电阻R7连接到辅助开关管200，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4组成驱动单元120根据脉冲信号可驱动辅助开关管200的导通，进而实现替代了需要将内置MOS管导通的功能。
进一步地，指示单元130包括第二发光二极管LED2、第三发光二极管LED3、第四发光二极管LED4、第五发光二极管LED5、第六发光二极管LED6、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第十四电阻R14；第二发光二极管LED2的正极、第三发光二极管LED3的正极、第四发光二极管LED4的正极、第五发光二极管LED5的正极和第六发光二极管LED6的正极均接电，第二发光二极管LED2的负极通过第十电阻R10与单片机U1的第1脚连接，第三发光二极管LED3的负极通过第十一电阻R11与单片机U1的第2脚连接，第四发光二极管LED4的负极通过第十二电阻R12与单片机U1的第3脚连接，第五发光二极管LED5的负极通过第十三电阻R13与单片机U1的第4脚连接，第六发光二极管LED6的负极通过第十四电阻R14与单片机U1的第5脚连接；每个发光二极管点亮时，则代表了不同的脉冲宽度，也即对于不同的脉冲宽度，例如有10us、20us、50us三种脉冲宽度，那么就用三个LED分别代表它们，方便测量者观察确认。
进一步地，储能模块300包括第二电感L2，第二电感L2的一端分别与MOS管的漏极和待测集成电路20连接，第二电感L2的另一端接电(本实施例中为外接电源)。当单片机U1的第16脚为高电平时，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4组成的驱动单元120输出脉冲信号使得辅助开关管200导通，那么此时第二电感L2开始储能；当高电平结束时，辅助开关管200截止，第二电感L2中的能量通过待测集成电路20内置的待测开关管释放，引起雪崩效应。在这个过程中，由示波器400测量第二电感L2的最大电流值和辅助开关管200漏极的电压值，进而得到雪崩参数，本实施例中为雪崩能量及雪崩电压。
本实施例中，请一并参阅图7，示波器400可以直接读取雪崩电压值(记为BDVSS)也即辅助开关管200漏极的电压值，第二电感L2充电结束时的电流值(记为IAS)也即第二电感L2的最大电流值，那么雪崩能量计算公式为：
Figure BDA0003384736140000081
其中，EAS为雪崩能量，L为第二电感L2的电感值，IAS为电流值，BDVSS为雪崩电压值，VDD外接电源电压值。
综上，本发明提供的一种雪崩参数测量系统，包括脉冲输出模块，用于输出脉冲信号；辅助开关管，分别与脉冲输出模块和待测集成电路连接，用于在脉冲信号为第一电平信号时导通，并在脉冲信号为第二电平信号时截止；储能模块，分别与辅助开关管和待测集成电路连接，用于在辅助开关管导通时存储能量，并在辅助开关管截止时向待测集成电路中的待测开关管释放能量；示波器，分别与辅助开关管和储能模块连接，用于在储能模块释放能量时，读取流经储能模块的最大电流值以及辅助开关管、储能模块和待测集成电路的连接节点处的电压值；通过脉冲输出模块输出的脉冲信号控制辅助开关管的导通或截止，进而代替实现控制待测集成电路中的内置MOS管的导通或截止，来实现对集成电路中的内置MOS管的雪崩参数的测量。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种雪崩参数测量系统，其特征在于，包括：
脉冲输出模块，用于输出脉冲信号；
辅助开关管，分别与脉冲输出模块和待测集成电路连接，用于在所述脉冲信号为第一电平信号时导通，并在所述脉冲信号为第二电平信号时截止；
储能模块，分别与所述辅助开关管和所述待测集成电路连接，用于在所述辅助开关管导通时存储能量，并在所述辅助开关管截止时向所述待测集成电路中的待测开关管释放能量；
示波器，分别与所述辅助开关管和所述储能模块连接，用于在所述储能模块释放能量时，读取流经所述储能模块的最大电流值以及所述辅助开关管、所述储能模块和所述待测集成电路的连接节点处的电压值。
2.根据权利要求1所述的雪崩参数测量系统，其特征在于，所述脉冲输出模块包括：
信号输出单元，用于输出所述脉冲信号；
驱动单元，分别与所述信号输出单元和所述辅助开关管连接，用于在所述脉冲信号为第一电平信号驱动所述辅助开关管导通，并在所述脉冲信号为第二电平信号时控制所述辅助开关管截止。
3.根据权利要求2所述的雪崩参数测量系统，其特征在于，所述脉冲输出模块还包括：
指示单元，与所述信号输出单元连接，用于根据所述脉冲信号的脉冲宽度输出对应的指示信息。
4.根据权利要求2所述的雪崩参数测量系统，其特征在于，所述信号输出单元包括：
按键开关子单元，用于选择所述脉冲信号的脉冲宽度，并输出开启信号；
输出子单元，分别与所述按键开关子单元和所述驱动单元连接，用于根据所述开启信号输出对应脉冲宽度的所述脉冲信号。
5.根据权利要求4所述的雪崩参数测量系统，其特征在于，所述输出子单元包括第一电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一发光二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和单片机；
所述第一电感的一端、所述第一电容的一端、所述第二电容的一端和所述第三电容的一端均与所述单片机的第6脚连接，所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端均接地，所述第一电感的另一端和所述第一发光二极管的正极均接电，所述第一发光二极管的负极通过所述第一电阻与所述单片机的第7脚连接，所述单片机的第16脚与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端和所述第四电容的一端连接，所述第三电阻的另一端和所述第四电容的另一端均与所述驱动单元连接。
6.根据权利要求5所述的雪崩参数测量系统，其特征在于，所述按键开关子单元包括第一按键开关、第二按键开关、第四电阻和第五电阻；所述第一按键开关的一端和所述第二按键开关的一端均接地，所述第一按键开关的另一端与所述第四电阻的一端和所述单片机的第12脚连接，所述第四电阻的另一端接电，所述第二按键开关的另一端与所述第五电阻的一端和所述单片机的第11脚连接，所述第五电阻的另一端接电。
7.根据权利要求5所述的雪崩参数测量系统，其特征在于，所述驱动单元包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容；
所述第一三极管的基极与所述第三电阻的另一端连接，所述第一三极管的发射极、所述第五电容的一端和所述第六电容的一端均接电，所述第五电容的另一端和所述第六电容的另一端均接地，所述第一三极管的集电极与所述第八电阻的一端、第九电阻的一端和所述第七电容的一端连接，所述第八电阻的另一端接地，所述第九电阻的另一端和所述第七电容的另一端均与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极和所述第四三极管的集电极均接地，所述第二三极管的集电极与所述第四三极管的基极、所述第三三极管的基极和所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端接电，所述第三三极管的集电极、所述第八电容的一端和所述第九电容的一端均接电，所述第八电容的另一端和所述第九电容的另一端均接地，所述第三三极管的发射极和所述第四三极管的发射极均与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与所述辅助开关管连接。
8.根据权利要求3所述的雪崩参数测量系统，其特征在于，所述指示单元包括第二发光二极管、第三发光二极管、第四发光二极管、第五发光二极管、第六发光二极管、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻；
所述第二发光二极管的正极、所述第三发光二极管的正极、所述第四发光二极管的正极、所述第五发光二极管的正极和所述第六发光二极管的正极均接电，所述第二发光二极管的负极通过所述第十电阻与所述信号输出单元连接，所述第三发光二极管的负极通过所述第十一电阻与所述信号输出单元连接，所述第四发光二极管的负极通过所述第十二电阻与所述信号输出单元连接，所述第五发光二极管的负极通过所述第十三电阻与所述信号输出单元连接，所述第六发光二极管的负极通过所述第十四电阻与所述信号输出单元连接。
9.根据权利要求1所述的雪崩参数测量系统，其特征在于，所述辅助开关管包括MOS管，所述MOS管的漏极分别与所述储能模块和所述待测集成电路连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的栅极与所述脉冲输出模块连接。
10.根据权利要求9所述的雪崩参数测量系统，其特征在于，所述储能模块包括第二电感，所述第二电感的一端分别与所述MOS管的漏极和所述待测集成电路连接，所述第二电感的另一端接电。
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