TW201310040A - 功率測試系統 - Google Patents

Abstract

一種功率測試系統，用於測試場效應電晶體的開關功率及導通功率，該功率測試系統包括一脈衝驅動器，用於產生方波並透過輸出引腳輸出至場效應電晶體的閘極；一電阻，該場效應電晶體的汲極透過該電阻連接一直流電源，該場效應電晶體的源極接地；一處理單元，包括複數引腳用於連接該場效應電晶體的源極及汲極、該脈衝驅動器的輸出引腳、該電阻的兩端並對電壓進行取樣，據此計算出該場效應電晶體開關功率及導通功率並傳輸至一指示單元顯示。上述功率測試系統可快速測出場效應電晶體的開關功率及導通功率。

Description

功率測試系統

本發明涉及一種功率測試系統。

常規測試方法一般無法測試出場效應電晶體的開關功率及導通功率，而準確得知場效應電晶體的開關功率及導通功率有助於整體電路設計與改良。

有鑒於此，有必要提供一種可以測試場效應電晶體開關功率及導通功率的測試系統。

一種功率測試系統，用於測試第一場效應電晶體的開關功率及導通功率，該功率測試系統包括：

一脈衝驅動器，用於產生方波並透過其輸出引腳輸出；

一第一電阻，該第一場效應電晶體的閘極與脈衝驅動器的輸出引腳連接，該第一場效應電晶體的汲極透過該第一電阻連接一直流電源，該第一場效應電晶體的源極接地；

一處理單元，包括複數引腳，該等引腳分別用於連接該第一場效應電晶體的源極及汲極、脈衝驅動器的輸出引腳、第一電阻的兩端；該處理單元分別在方波電平突變瞬間及處於高電平任一點時對第一場效應電晶體的汲極與源極、第一電阻兩端的電壓進行取樣，並據此計算出該第一場效應電晶體開關功率及導通功率；以及

一指示單元用於顯示處理單元計算出的該第一場效應電晶體的開關功率及導通功率。

相較於先前技術，該功率測試系統透過處理單元接收脈衝驅動器的方波，在方波電平突變瞬間及方波處於高電平的任意時刻對場效應電晶體的汲極及源極、電阻兩端的電壓進行取樣，從而可據此計算出該場效應電晶體的開關功率及導通功率。

請參閱圖1及圖2所示，本發明功率測試系統的較佳實施方式包括脈衝驅動器10、處理單元20、指示單元30、輸入濾波電路40、輸出電感電容50、兩個場效應電晶體Q1、Q2及兩個電阻R1、R2。該脈衝驅動器10可產生方波並透過兩個引腳D1、D2將方波分別傳輸至第一、第二場效應電晶體Q1、Q2的閘極。該第一場效應電晶體Q1的汲極依次透過第一電阻R1、輸入濾波電路40連接一直流電源VCC。該第一場效應電晶體Q1的源極與第二場效應電晶體Q2的汲極連接並同時連接輸出電感電容50，該第二場效應電晶體Q2的源極透過第二電阻R2接地。

該處理單元20至少包括P1.0-P1.5六個引腳，其中，引腳P1.0與P1.1分別連接脈衝驅動器10的引腳D1、D2，引腳P1.2與P1.3分別與第一電阻R1兩端連接，引腳P1.4與P1.5分別與第二場效應電晶體Q2的汲極與源極連接。該處理單元20還連接了該指示單元30。

下面對本發明的較佳實施方式的工作原理進行說明：

請參閱圖3，所示為該脈衝驅動器10發出的方波波形，圖中X軸表示時間，Y軸表示電壓，在時間點E時，即方波從低電平升至高電平的瞬間，場效應電晶體Q1、Q2處於開啟狀態，此時場效應電晶體Q1、Q2的功率稱為開啟功率；在時間點G時，即方波從高電平降至低電平的瞬間，場效應電晶體Q1、Q2處於關閉狀態，此時場效應電晶體Q1、Q2的功率稱為關閉功率；實際上，場效應電晶體Q1、Q2的關閉功率與等於開啟功率，所以將關閉功率與開啟功率統稱為開關功率。在時間點F（F可為時間點E至G之間任一點）時，即方波處於高電平時，場效應電晶體Q1、Q2處於導通狀態，此時場效應電晶體Q1、Q2的功率稱為導通功率。

當功率測試系統工作時，脈衝驅動器10產生並輸出方波至場效應電晶體Q1、Q2的閘極並透過波形電壓的變化控制場效應電晶體Q1、Q2的關閉、開啟、導通的狀態。該處理單元20分別在方波處於E點及F點時，分別對測試系統100中M、N、P、O點的電壓值進行取樣，並計算出第一電阻R1兩端的電壓差Ur1、第二電阻R2兩端的電壓差Ur2、第一場效應電晶體Q1的汲極與源極之間的電壓差Uq1及第二場效應電晶體Q2的汲極與源極之間的電壓差Uq2。處理單元20將第一電阻R1兩端的電壓差Ur1除以第一電阻R1的阻值即可獲得流經第一電阻R1的電流Ir1，該電流Ir1即為流經第一場效應電晶體Q1的電流值；同理，可獲得流經第二電阻R2的電流值Ir2，該電流Ir2即為流經第二場效應電晶體Q2的電流值。再透過P=U*I即可分別算出第一、第二場效應電晶體Q1、Q2在E、F時間點的功率值，即分別第一、第二場效應電晶體Q1、Q2的開關功率、導通功率。

最後，處理單元20將計算得出的第一、第二場效應電晶體Q1、Q2的開關功率值及導通功率值傳輸至指示單元30，該指示單元30將第一、第二場效應電晶體Q1、Q2的開關功率值及導通功率值顯示給測試人員。

在其他實施方式中，也可以單獨測試一個場效應電晶體Q1的開關功率及導通功率，即只需要將圖2中所示的第一場效應電晶體Q1的源極直接接地即可，同時，處理單元20在方波從低電平突變至高電平或方波從高電平突變至低電平的瞬間（即圖3所示之E或G時間點）對第一電阻R1兩端的電壓及第一場效應電晶體Q1的源極、汲極的電壓進行取樣，同理即可計算出第一場效應電晶體Q1的開關功率。處理單元20在方波處於高電平的任一點F（F可為時間點E至G之間任一點）對第一電阻R1兩端的電壓及第一場效應電晶體Q1的源極、汲極的電壓進行取樣，同理即可計算出第一場效應電晶體Q1的導通功率。最後處理單元20將計算出的第一場效應電晶體Q1的開關功率、導通功率傳輸至指示單元顯示出來。

針對電阻R1、R2：該等電阻R1、R2為固定阻值的電阻，在本實施例中為毫歐級的固定電阻或線圈。

該輸入濾波電路40起到濾波的作用，該輸出電感電容50用於儲能及穩壓濾波。

該功率測試系統100透過處理單元20接收脈衝驅動器10的方波，並在方波不同時段對測試系統100中的電路進行取樣計算，最後將計算出的場效應電晶體Q1、Q2的開啟功率及導通功率輸出至指示單元30給測試人員。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10．．．脈衝驅動器

20．．．處理單元

30．．．指示單元

40．．．輸入濾波電路

50．．．輸出電感電容

R1、R2．．．電阻

D1、D2．．．輸出引腳

Q1、Q2．．．場效應電晶體

P1.0-P1.5．．．引腳

VCC．．．直流電源

圖1及圖2係本發明功率測試系統較佳實施例的硬體連接圖。

圖3係本發明功率測試系統中脈衝驅動器所發出的方波圖。

10．．．脈衝驅動器

40．．．輸入濾波電路

50．．．輸出電感電容

R1、R2．．．電阻

D1、D2．．．輸出引腳

Q1、Q2．．．場效應電晶體

VCC．．．直流電源

Claims (7)

1. 一種功率測試系統，用於測試第一場效應電晶體的開關功率及導通功率，該功率測試系統包括：
   一脈衝驅動器，用於產生方波並透過其輸出引腳輸出；
   一第一電阻，該第一場效應電晶體的閘極與脈衝驅動器的輸出引腳連接，該第一場效應電晶體的汲極透過該第一電阻連接一直流電源，該第一場效應電晶體的源極接地；
   一處理單元，包括複數引腳，該等引腳分別用於連接該第一場效應電晶體的源極及汲極、脈衝驅動器的輸出引腳、第一電阻的兩端；該處理單元分別在方波電平突變瞬間及處於高電平任一點時對第一場效應電晶體的汲極與源極、第一電阻兩端的電壓進行取樣，並據此計算出該第一場效應電晶體開關功率及導通功率；以及
   一指示單元用於顯示處理單元計算出的該第一場效應電晶體開關功率及導通功率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之功率測試系統，其中，該功率測試系統還可用於同時測試該第一場效應電晶體及一第二場效應電晶體，該功率測試系統還包括一第二電阻，該第一場效應電晶體的源極與該第二場效應電晶體的汲極連接，該第二場效應電晶體的源極透過第二電阻接地，該第二場效應電晶體的閘極連接脈衝驅動器的輸出引腳，該處理單元的複數引腳與第二場效應電晶體的源極與汲極及第二電阻兩端連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之功率測試系統，其中，該功率測試系統還包括一連接於第一電阻與該直流電源之間的輸入濾波電路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之功率測試系統，其中，該功率測試系統還包括一連接於第一場效應電晶體的源極及第二場效應電晶體的汲極的輸出電感電容。
5. 如申請專利範圍第1項所述之功率測試系統，其中，該處理單元依據在脈衝驅動器輸出的方波電平突變瞬間所獲得的第一電阻兩端的電壓取樣值計算得到第一電阻兩端的電壓差，並據此計算出流經第一電阻的電流，該電流與第一場效應電晶體的汲極及源極之間的電壓差的乘積即為第一場效應電晶體的開關功率。
6. 如申請專利範圍第5項所述之功率測試系統，其中，該處理單元依據在脈衝驅動器輸出的方波電平處於高電平時所獲得的第一電阻兩端的電壓取樣值計算得到第一電阻兩端的電壓差，並據此計算出流經第一電阻的電流，該電流與第一場效應電晶體的汲極及源極之間的電壓差的乘積即為第一場效應電晶體的導通功率。
7. 如申請專利範圍第6項所述之功率測試系統，其中，該處理單元將計算得出的第一、第二場效應電晶體的開關功率及導通功率傳輸至指示單元顯示。