CN209167475U - 一种同时对多个mos管进行配对的检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，包括上位机、MCU控制模块、ADC模块、DAC模块、电流采样模块、电压采样模块、恒压源控制模块以及恒流源控制模块；所述电流采样模块和电压采样模块均与所述ADC模块相连接；所述恒压源控制模块和恒流源控制模块均与所述DAC模块相连接；所述ADC模块和DAC模块均与所述MCU控制模块相连接；所述MCU控制模块与所述上位机相连接。本实用新型优点在于：测试速度快，测试效率高；可及时发出告警；可确保待测试MOS管在测试的过程中不会被击穿；测试后可获取到的信息量多。

Description

一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统。

背景技术

MOS管作为在电子设备中较为常用的电子元件，在大功率产品的实际应用中，单个MOS管在产品设计中常常会因为承受的功率过大导致发热严重，因此经常需要将多个MOS管进行并联使用。但是，多个MOS管并联使用的时候，又常常会因为MOS管的开启电压和导通阻抗等的不一致，导致并联使用中的某颗MOS管已经开启，而其余的MOS管还未开启，这就会引起电流不均衡的现象，并导致已经开启的那颗MOS管要承受很大的电流，从而可能会出现击穿烧毁现象，使得设备出现故障。

经检索，申请日为2014.05.13，申请号为201420256890.8的中国实用新型专利公开了一种简易MOS管检测仪，该MOS管检测仪的测试原理是：先将MOS管固定在简易MOS管检测仪的支架上，然后打开电源通过观察检测仪上的小灯负载来判断是否击穿。通过这种简易的MOS管检测仪虽然可以实现对MOS管的质量和类型进行检测，但是，也存在有如下问题：1、在具体进行MOS管测试时，无法同时对多个MOS管进行测试，因此测试效率极低；2、在测试时，当MOS管错误插入(如反接)时，无任何相关的保护措施，导致反接时无法进行直观的判断，且很容易导致击穿MOS管，并造成MOS管损坏；3、在测试MOS管时，能够检测到的参数较少，可以获取到的信息也比较少。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，通过该检测系统可有效克服现有技术中存在的测试效率低、测试过程中容易导致击穿MOS管以及可获取的信息少的缺陷。

本实用新型是这样实现的：一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，所述检测系统包括一上位机、一MCU控制模块、一ADC模块、一DAC模块、一电流采样模块、一电压采样模块、一恒压源控制模块以及一恒流源控制模块；所述电流采样模块和电压采样模块均与所述ADC模块相连接；所述恒压源控制模块和恒流源控制模块均与所述DAC模块相连接；所述ADC模块和DAC模块均与所述MCU控制模块相连接；所述MCU控制模块与所述上位机相连接；所述电流采样模块设有复数个电流采样通道，所述电压采样模块设有复数个电压采样通道；所述恒压源控制模块设有复数个电压设定通道，所述恒流源控制模块设有复数个电流限定通道。

进一步地，所述检测系统还包括一反接告警模块，所述反接告警模块与所述MCU控制模块相连接；所述反接告警模块设有复数个告警通道。

进一步地，所述电流采样模块设有四个电流采样通道，所述电压采样模块设有四个电压采样通道；所述恒压源控制模块设有四个电压设定通道，所述恒流源控制模块设有四个电流限定通道；所述反接告警模块设有四个告警通道。

进一步地，所述电流采样模块包括四个电流运算放大电路；每所述电流运算放大电路的采样端均与一待检测MOS管的漏极相连接，每所述电流运算放大电路的输出端均与所述ADC模块相连接，且通过各所述电流运算放大电路将采样的待检测MOS管的漏极的微小电流量转换为对应的电压量并传送给所述ADC模块。

进一步地，所述电压采样模块包括四个电压运算放大电路，每所述电压运算放大电路的采样端均与一待检测MOS管的漏极和源极相连接，每所述电压运算放大电路的输出端均与所述ADC模块相连接，且通过所述电压运算放大电路将采样的待检测MOS管的漏极与源极之间微小的电压变化量转换为高电压量并传送给所述ADC模块。

进一步地，所述恒压源控制模块包括一恒压源运算放大电路，所述恒压源运算放大电路的输入端与所述DAC模块相连接，所述恒压源运算放大电路的输出端分别与各个待检测MOS管的栅极相连接，且通过所述恒压源运算放大电路将所述DAC模块提供的小电压量转换为高电压量后输出给各个待检测MOS管的栅极。

进一步地，所述恒流源控制模块包括一比例积分调节电路，所述比例积分调节电路的输入端与所述DAC模块相连接，所述比例积分调节电路的输入端分别与各个待检测MOS管的栅极相连接，且由所述比例积分调节电路根据DAC模块提供的电压量转换为对应的电流量后输出给各个待检测MOS管的栅极。

进一步地，所述反接告警模块包括四个发光二极管以及四个NPN型三极管；每所述发光二极管的正极均与一待检测MOS管的漏极相连接，负极均与一所述NPN型三极管的漏极相连接；各所述NPN型三极管的栅极均与所述MCU控制模块相连接，各所述NPN型三极管的源极均接地。

进一步地，所述MCU控制模块采用TM4C1294NCPDT芯片。

进一步地，所述ADC模块采用ADUCM360芯片，所述DAC模块采用AD5689芯片。

本实用新型的优点在于：1、设置有复数个通道，可同时对多个MOS管进行检测，因此，测试速度快，测试效率高；2、设置有反接告警模块，当出现MOS管反接时，可及时发出告警，以方便测试人员直观的看出问题所在；3、可通过比例积分调节电路将DAC模块提供的电压量转换为对应的电流值，并通过该电流值来限制待测试MOS管的漏极电流的最大值，可确保待测试MOS管在测试的过程中不会被击穿；4、上位机就可以根据MCU控制模块传来的数据动态地在操作界面上显示多个待测试MOS管在不同的栅极电压下的导通阻抗、漏极电流，并且在测试完成后，上位机自动根据待测试MOS管的开启电压、导通阻抗进行分组配对，自动绘制出各个待测试MOS管的转移特性曲线、输出特性曲线以及自动放大各个待测试MOS管开启电压附近的曲线区域，因此，测试后可获取到的信息量多。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统的结构示意图。

图2为本实用新型中电流运算放大电路的电路图。

图3为本实用新型中电压运算放大电路的电路图。

图4为本实用新型中恒压源运算放大电路的电路图。

图5为本实用新型中比例积分调节电路的电路图。

图6为本实用新型中反接告警模块的电路图。

图7为本实用新型中DAC模块的电路图。

附图标记说明：

100-检测系统，200-待测试MOS管，1-上位机，2-MCU控制模块，3-ADC模块，4-DAC模块，5-电流采样模块，51-电流采样通道，52-电流运算放大电路，6-电压采样模块，61-电压采样通道，62-电压运算放大电路，7-恒压源控制模块，71-电压设定通道，72-恒压源运算放大电路，8-恒流源控制模块，81-电流限定通道，82-比例积分调节电路，9-反接告警模块，91-告警通道，92-发光二极管，93-NPN型三极管。

具体实施方式

请参阅图1至图7所示，本实用新型一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统100，所述检测系统100包括一上位机1、一MCU控制模块2、一ADC模块3、一DAC模块4、一电流采样模块5、一电压采样模块6、一恒压源控制模块7以及一恒流源控制模块8；所述电流采样模块5和电压采样模块6均与所述ADC模块3相连接；所述恒压源控制模块7和恒流源控制模块8均与所述DAC模块4相连接；所述ADC模块3和DAC模块4均与所述MCU控制模块2相连接；所述MCU控制模块2与所述上位机1相连接；所述电流采样模块5设有复数个电流采样通道51，所述电压采样模块6设有复数个电压采样通道61；所述恒压源控制模块7设有复数个电压设定通道71，所述恒流源控制模块8设有复数个电流限定通道81。

其中，所述上位机1可以通过以太网与所述MCU控制模块2相连接，在具体实施时，可以通过上位机1来设置各个待测试MOS管(未图示)的栅极电压测试范围、电压步进值、步进时间以及待测试MOS管的漏极电流最大限制值等，并将相关设置下发给MCU控制模块2。所述MCU控制模块2主要可以实现以下功能：1、与上位机1进行通讯，接收上位机1下发的设置指令等，并根据接收的指令控制DAC模块4的电平输出；2、将ADC模块3传来的数字信号进行处理，并通过以太网上传给上位机1。所述电流采样模块5用于实时采样各个待测试MOS管的漏极电流；所述电压采样模块6用于实时采样各个待测试MOS管的漏极与源极之间的电压值。所述ADC模块3用于将电流采样模块5和电压采样模块6传来的模拟量转换为数字量后传送给MCU控制模块2；所述DAC模块4(如图7所示)用于根据MCU控制模块2传来的信号，高精度输出具体的电压量，并提供给恒压源控制模块7和恒流源控制模块8使用。所述恒压源控制模块7用于将DAC模块4传来的小电压转换为大电压后输出给各个待测试MOS管；所述恒流源控制模块8用于将DAC模块4传来的电压量转换为电流量，进而控制各个待测试MOS管的漏极电流的最大值，以对待测试MOS管起到保护作用。

所述检测系统100还包括一反接告警模块9，所述反接告警模块9与所述MCU控制模块2相连接；所述反接告警模块9设有复数个告警通道91。在具体实施时，当出现将待测试MOS管接反的情况时，反接告警模块9就会发出告警，以方便测试人员可以及时判断出问题所在，并及时解决。

在本实用新型的较佳实施例中，所述电流采样模块5设有四个电流采样通道51，所述电压采样模块6设有四个电压采样通道61；所述恒压源控制模块7设有四个电压设定通道71，所述恒流源控制模块8设有四个电流限定通道81；所述反接告警模块9设有四个告警通道91。当然，通过设置四个通道来同时对四个待测试MOS管进行检测是本实用新型较优的一种实施方式，但是，本实用新型并不仅限于此，在具体实施时，还可以根据实际检测需求来设置具体的通道数。

请重点参照图2所示，所述电流采样模块5包括四个电流运算放大电路52；每所述电流运算放大电路52的采样端均与一待检测MOS管的漏极相连接，每所述电流运算放大电路52的输出端均与所述ADC模块3相连接，且通过各所述电流运算放大电路52将采样的待检测MOS管的漏极的微小电流量转换为对应的电压量并传送给所述ADC模块3。在具体实施时，每所述电流运算放大电路52均通过高精度运算放大器(如图2中的U1B)和精密电阻(如图2中的R4、R9、R13等)组成，且组成的电流运算放大电路52具有高精度输出功能，可以将采样的微小电流量准确的转换为对应的电压量。

请重点参照图3所示，所述电压采样模块6包括四个电压运算放大电路62，每所述电压运算放大电路62的采样端均与一待检测MOS管的漏极和源极相连接，每所述电压运算放大电路62的输出端均与所述ADC模块3相连接，且通过所述电压运算放大电路62将采样的待检测MOS管的漏极与源极之间微小的电压变化量转换为高电压量并传送给所述ADC模块3。在具体实施时，每所述电压运算放大电路62均通过高精度运算放大器(如图3中的U2B)和精密电阻(如图3中的R5、R7、R16等)组成，且组成的电压运算放大电路62具有高精度输出功能，可将漏极与源极之间微小的电压变化量准确的转换为高电压量。

请重点参照图4所示，所述恒压源控制模块7包括一恒压源运算放大电路72，所述恒压源运算放大电路72的输入端与所述DAC模块4相连接，所述恒压源运算放大电路72的输出端分别与各个待检测MOS管的栅极相连接，且通过所述恒压源运算放大电路72将所述DAC模块4提供的小电压量转换为高电压量后输出给各个待检测MOS管的栅极。在具体实施时，所述恒压源运算放大电路72通过高精度运算放大器(如图4中的U2A)和精密电阻(如图4中的R20、R24、R23等)组成，且组成的恒压源运算放大电路72具有高精度输出功能，可将DAC模块4提供的小电压量准确的转换为高电压量。

请重点参照图5所示，所述恒流源控制模块8包括一比例积分调节电路82，所述比例积分调节电路82的输入端与所述DAC模块4相连接，所述比例积分调节电路82的输入端分别与各个待检测MOS管的栅极相连接，且由所述比例积分调节电路82根据DAC模块4提供的电压量转换为对应的电流量后输出给各个待检测MOS管的栅极。在具体实施时，所述比例积分调节电路82通过高精度运算放大器(如图5中的U1A)和精密电阻(如图5中的R12、R15、R59等)组成，且组成的比例积分调节电路82具有高精度输出功能，可将DAC模块4提供的电压量准确的转换为对应的电流量。

请重点参照图6所示，所述反接告警模块9包括四个发光二极管92以及四个NPN型三极管93；每所述发光二极管92的正极均与一待检测MOS管的漏极相连接，负极均与一所述NPN型三极管93的漏极相连接；各所述NPN型三极管93的栅极均与所述MCU控制模块2相连接，各所述NPN型三极管93的源极均接地。在具体工作时，由于需要在各待测试MOS管的栅极给定一个能够让MOS管完全导通的电压，这样，待测试MOS管的导通阻抗就几乎降到了最低，普遍都为毫欧级别；再加上测试时给待测试MOS管的漏极电流也为微安级别，这使得待测试MOS管的漏极与源极之间的电压差只有一个接近于0V的电压量，对于MCU控制模块2就是一个低电平；而当将待测试MOS管插反时，也就是说将待测试MOS管的栅极与源极的位置对调了，那么待测试MOS管就不会开启，此时待测试MOS管的漏极与源极之间的电压差对于MCU控制模块2相当于一个高电平，由此MCU控制模块2便可判断出待测试MOS管接反了，并进而可通过反接告警模块9给出对应的告警。

所述MCU控制模块2采用TM4C1294NCPDT芯片。

所述ADC模块3采用ADUCM360芯片，所述DAC模块4采用AD5689芯片。

本实用新型检测系统的工作原理如下：

在上位机设置好待测试MOS管的栅极电压测试范围、电压步进值、步进时间以及待测试MOS管的漏极电流最大限制值等，并将相关设置的指令下发给MCU控制模块；MCU控制模块在接收到设置指令后，将相关的设置传达给DAC模块，并由DAC模块输出需求的电压量，以供恒流源控制模块和恒压源控制模块使用；

在恒压源控制模块接收到DAC模块提供的小电压量时，会将小电压量经过恒压源运算放大电路转换为大电压量，并输出给各个待测试MOS管的栅极，以使待测试MOS管完全导通；同时，在恒流源控制模块在接收到DAC模块提供的电压量时，会将电压量通过比例积分调节电路转换为对应的电流值，并通过该电流值来限制待测试MOS管的漏极电流的最大值，这样，即使待测试MOS管已经全部导通，待测试MOS管的漏极电流也会被限制在用户的设置值内，从而可确保待测试MOS管在测试的过程中不会被击穿；

接着，电压采样模块会通过各个电压运算放大电路将采样的各个待检测MOS管的漏极与源极之间微小的电压变化量转换为高电压量，并传送给ADC模块；同时，电流采样模块会通过各个电流运算放大电路将采样的各个待检测MOS管的漏极的微小电流量转换为对应的电压量，并传送给ADC模块；ADC模块会通过内部的多通道Σ-Δ型模数转换器来将电压采样模块和电流采样模块传来的模拟信号转换为数字信号，并通过串口通讯传送给MCU控制模块；MCU控制模块又会将ADC模块传来的数字信号和反接告警模块提供的告警信号进行统一处理后，通过以太网通讯回传给上位机，这样，上位机就可以根据MCU控制模块传来的数据动态地在操作界面上显示各个待测试MOS管在不同的栅极电压下的导通阻抗、漏极电流，并且在测试完成后，自动根据待测试MOS管的开启电压、导通阻抗进行分组配对，自动绘制出各个待测试MOS管的转移特性曲线、输出特性曲线以及自动放大各个待测试MOS管开启电压附近的曲线区域，用户也可以在曲线上自由选定区域进行动态放大，以使用户可以更直观地看出各个待测试MOS管的差异性，从而保证经过配对后的各个待测试MOS管在使用过程中的可靠性、安全性，并且能够自动将每次的测试数据自动保存在Excel表格中。

综上所述，本实用新型具有如下优点：1、设置有复数个通道，可同时对多个MOS管进行检测，因此，测试速度快，测试效率高；2、设置有反接告警模块，当出现MOS管反接时，可及时发出告警，以方便测试人员直观的看出问题所在；3、可通过比例积分调节电路将DAC模块提供的电压量转换为对应的电流值，并通过该电流值来限制待测试MOS管的漏极电流的最大值，可确保待测试MOS管在测试的过程中不会被击穿；4、上位机就可以根据MCU控制模块传来的数据动态地在操作界面上显示多个待测试MOS管在不同的栅极电压下的导通阻抗、漏极电流，并且在测试完成后，上位机自动根据待测试MOS管的开启电压、导通阻抗进行分组配对，自动绘制出各个待测试MOS管的转移特性曲线、输出特性曲线以及自动放大各个待测试MOS管开启电压附近的曲线区域，因此，测试后可获取到的信息量多。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：包括一上位机、一MCU控制模块、一ADC模块、一DAC模块、一电流采样模块、一电压采样模块、一恒压源控制模块以及一恒流源控制模块；所述电流采样模块和电压采样模块均与所述ADC模块相连接；所述恒压源控制模块和恒流源控制模块均与所述DAC模块相连接；所述ADC模块和DAC模块均与所述MCU控制模块相连接；所述MCU控制模块与所述上位机相连接；所述电流采样模块设有复数个电流采样通道，所述电压采样模块设有复数个电压采样通道；所述恒压源控制模块设有复数个电压设定通道，所述恒流源控制模块设有复数个电流限定通道。

2.根据权利要求1所述的一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：还包括一反接告警模块，所述反接告警模块与所述MCU控制模块相连接；所述反接告警模块设有复数个告警通道。

3.根据权利要求2所述的一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：所述电流采样模块设有四个电流采样通道，所述电压采样模块设有四个电压采样通道；所述恒压源控制模块设有四个电压设定通道，所述恒流源控制模块设有四个电流限定通道；所述反接告警模块设有四个告警通道。

4.根据权利要求3所述的一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：所述电流采样模块包括四个电流运算放大电路；每所述电流运算放大电路的采样端均与一待检测MOS管的漏极相连接，每所述电流运算放大电路的输出端均与所述ADC模块相连接，且通过各所述电流运算放大电路将采样的待检测MOS管的漏极的微小电流量转换为对应的电压量并传送给所述ADC模块。

5.根据权利要求3所述的一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：所述电压采样模块包括四个电压运算放大电路，每所述电压运算放大电路的采样端均与一待检测MOS管的漏极和源极相连接，每所述电压运算放大电路的输出端均与所述ADC模块相连接，且通过所述电压运算放大电路将采样的待检测MOS管的漏极与源极之间微小的电压变化量转换为高电压量并传送给所述ADC模块。

6.根据权利要求1所述的一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：所述恒压源控制模块包括一恒压源运算放大电路，所述恒压源运算放大电路的输入端与所述DAC模块相连接，所述恒压源运算放大电路的输出端分别与各个待检测MOS管的栅极相连接，且通过所述恒压源运算放大电路将所述DAC模块提供的小电压量转换为高电压量后输出给各个待检测MOS管的栅极。

7.根据权利要求1所述的一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：所述恒流源控制模块包括一比例积分调节电路，所述比例积分调节电路的输入端与所述DAC模块相连接，所述比例积分调节电路的输入端分别与各个待检测MOS管的栅极相连接，且由所述比例积分调节电路根据DAC模块提供的电压量转换为对应的电流量后输出给各个待检测MOS管的栅极。

8.根据权利要求3所述的一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：所述反接告警模块包括四个发光二极管以及四个NPN型三极管；每所述发光二极管的正极均与一待检测MOS管的漏极相连接，负极均与一所述NPN型三极管的漏极相连接；各所述NPN型三极管的栅极均与所述MCU控制模块相连接，各所述NPN型三极管的源极均接地。

9.根据权利要求1所述的一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：所述MCU控制模块采用TM4C1294NCPDT芯片。

10.根据权利要求1所述的一种同时对多个MOS管进行配对的检测系统，其特征在于：所述ADC模块采用ADUCM360芯片，所述DAC模块采用AD5689芯片。