大电流脉冲测试的方法与设计方案

附图说明
图1 为原有FH544功率运算放大器输出短路电流测试原理图；图2 为脉冲激励测试法框图； 图3为功率运算放大器脉冲激励的测试原理图；图4为FX2110驱动器测试原理图，图5为功率 运算放大器测试原理图；图6为功率MOSFET测试原理图。
具体实施方式
通过下列实施例详细说明本技术的具体实施方式：
采用双路功率电压电流源提供虚地。
功率运算放大器改进后的测试原理是：PVI可提供50V浮动源以及虚地，AWG可提供精度 10ns的脉冲激励；考虑所有功率器件以及设备供电、激励源的延迟时间后，设定脉冲时间为 500us，占空比2% ，这既满足器件能够正常瞬态工作，又满足器件不会发热；这些条件量化
以后，能满足绝大部分功率器件的输出电流的测试。
这一类产品的测试，不同产品之间测试只需要更改电源电压及脉冲幅度即可完成。
通过以上三种不同类型产品的大电流测试分析，可以确定脉冲时间（500uS）及占空比 （2%），量化后的测试条件，可以覆盖绝大部分产品的电流测试，同一类产品的测试只需
开发一次测试板及测试测试程序，很大程度上降低测试成本。
接脉冲信号，脉冲幅度大于阈值电压，从数据手册中可以了解到这种器件的开启时间均较
短，2%的占空比、500uS的脉冲时间足够器件开启工作并且完成漏极电流的测试。该类器件 的漏极电流不属于短路电流，而是器件开启工作的输出电流，没有烧毁器件的风险。图6为 FX9024测试原理图，从图中看出，测试原理较为简单，设计的测试板及测试程序可以覆盖
技术领域
本技术涉及电流的测试，具体来说，涉及大电流脉冲的测试方法。
技术背景
大电流脉冲测试法是为了避免在测量时由于器件发热引起测量误差而提出的一种分立器件测
试方法，原测试方法中规定脉冲时间不大于10ms，占空比最大为2%，在此范围内，脉冲必
须长至足以适应试验设备的能力和所要求的准确精度，短至足以避免发热。这种测试方法的 提出，解决了半导体分立器件输出大电流的测试难题。
关；完成测试后，断开开关。这种测试的改进，大幅度降低了产品测试的失效率，可以完全 覆盖功率运算放大器这一类产品的短路电流测试。该产品的测试正在申请第三方鉴定。
实施例3 FX9024 P沟道功率MOSFET漏极电流测试，如图6
FX9024属于半导体分立器件，原来的测试方法也可以测试漏极电流，但是开发的测试板及 测试程序具有专用性，只能测试这一个产品。改进后的测试方法，可以覆盖到所有PMOS的 漏极电流的测试，实用性更广泛。MOS管属于三端器件，源端接地，漏极接负电源，栅极
实施例1：FX2110驱动器输出短路电流测试，如图 4
FX2110驱动器输出电流为2A，根据FX2110数据手册上的测试条件，电源电压15V，可以通
过多路电压电流源提供，可以提供恒定的15V直流电压，精度为0.1mV。该器件为双通道驱 动器，完成FX2110的测试，即可满足大部分该类器件的输出短路电流的测试。
基础上，改进大电流脉冲测试法，是将测试条件脉冲时间以及占空比设定为某一数值，然后 测试即可覆盖现有集成电路功率器件的输出电流的测试；同样在测试器件的电源端施加规定 电压，在器件输入端提供的是设定的脉冲激励源，负载采用双路功率电压电流源提供虚地； 同样在测试器件的电源端施加规定电压，在器件输入端提供的是设定脉冲激励源，负载可以
但原测试方法只适用于半导体分立器件，使用具有局限性；脉冲时间及占空比均为经验参 数，没有具体指标规定。一方面不同类型的器件输出电流不一致，发热也不一样；另一方 面，不同测试设备的供电延迟时间、精度等各方面指标不一致，也会影响器件输出电流的测 试。
集成电路逐步代替分立器件，集成电路中的功率器件输出电流越来越大，测试难度增加，因 此改进大电流脉冲测试法、引入到集成电路的测试中很有必要。
为实现技术目标，技术人提供的大电流脉冲测试方法是在大电流脉冲测试法的基础上进行改
进，移植到STS8208混合信号测试系统上进行测试；具体做法是：
STS8208混合信号测试系统包含了测试主机、QTMU四路时间控制单元、FPVI双路功率电压 电流源、AWG任意波形发生器等测试模块，脉冲时间精度达到10ns，电流可达到20A；在此
间会超过10S，导致器件严重发热而烧毁，最终失效率较高。改进后的大电流脉冲测试法可 完全解决这一难题。从图5中可以看出，输出端直接接到电源的另一端，通过编程可以提供
虚拟地，测试时，完全避免器件发热，又可以精确测量器件的输出短路电流。经过参考数据
手册，输入端提供的连续脉冲为占空比2%，脉冲时间500us，当检测到输出正常时，闭合开
基础上，改进大电流脉冲测试法，是将测试条件脉冲时间以及占空比设定为某一数值，然后 测试即覆盖现有集成电路功率器件的输出电流的测试；同样在测试器件的电源端施加规定电 压，在器件输入端提供的是设定的脉冲激励源，负载采用双路功率电压电流源提供虚地；同 样在测试器件的电源端施加规定电压，在器件输入端提供的是设定脉冲激励源，负载采用双 路功率电压电流源提供虚地。
权利要求书
1.一种改进的大电流脉冲测试方法，其特征在于该方法是在大电流脉冲测试法的基础上进行 改进，移植到STS8208混合信号测试系统上进行测试；具体做法是：
STS8208混合信号测试系统包含了测试主机、QTMU四路时间控制单元、FPVI双路功率电压 电流源、AWG任意波形发生器等测试模块，脉冲时间精度达到10ns，电流可达到20A；在此
现有的集成电路中功率器件的峰值输出电流测试方法为：按照产品的典型应用电路图搭建外 围测试电路，负载采用可调功率电阻，例如功率运放。在施加额定的电源电压及输入信号 后，还需要调节负载电阻的阻值，使其接近短路到地时，测量其输出电流。这种测试方法的 缺点在于负载电阻的大小难以控制：完全短路会导致器件烧毁、负载电阻不够小又会导致测 量不准确。
中国专利数据库中涉及大电流脉冲测试的申请件有：031163459号《纳秒脉冲大电流的测试 装置和方法》、 2011102200579号《一种半导体器件测试系统脉冲大电流幅度校准装置》、 2012100740420号《集成电路高压大电流测试装置》、 2015103386554号《一种用于大电流 功率器件测试系统的电源模块电路》、 2017100220289号《一种大电流注入法测试装置》
一种改进的大电流脉冲测试方法，该方法是在大电流脉冲测试法的基础上进行改进，移植到
STS8208混合信号测试系统上进行测试；将测试条件脉冲时间以及占空比设定为某一数值，
即可覆盖现有集成电路功率器件输出电流的测试；在测试器件的电源端施加规定电压，在器 件输入端提供设定的脉冲激励源，负载采用双路功率电压电流源提供虚地；同样在测试器件 的电源端施加规定电压，在器件输入端提供设定脉冲激励源，负载采用双路功率电压电流源 提供虚地。本技术从原来只能对分立器件测试拓宽到集成电路功率器件的测试，扩大了应用 范围，同时解决了集成电路功率器件测试时容易烧毁器件的问题。适用于集成电路的功率器 件、驱动器等输出大电流的测试。
等。这些专利技术还不能解决将原有的测试方法应用于集成电路测试的难题，目前尚无相应 的申请件。
技术内容
本技术旨在提供一种改进的大电流脉冲测试方法，使其不仅能测试分立器件的输出电流，也 能测试集成电路中功率器件的输出电流，拓宽使用范围。
本技术主要针对的目标是脉冲测试法的局限性和不确定性。根据测试系统的具体性能指标， 量化测试条件脉冲时间及占空比。
当所有信号、电压正常时，闭合开关K；此时，输出端短接到PVI的地，PVI的地属于虚地， 测试精度小到PA级， 大到20A，满足产品手册的电特性要求。测试完成后断开开关。
本技术在大电流脉冲测试法的基础上进行了改进，从之前只能在分立器件中的测试拓宽到集 成电路功率器件的测试，扩大了应用范围，同时解决了集成电路功率器件测试时容易烧毁器 件的问题。技术的优点是：①解决了伏地脉冲测试的应用局限性；②解决了集成电路功率器 件输出电流测试的难题，降低了产品的失效率；③可针对所有大电流器件的测试，只需更改 电源电压及脉冲幅度，就能实现输出电流测试。适用于集成电路的功率器件、驱动器等输出 大电流的测试。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述AWG可提供精度10ns的脉冲激励；考虑所有功 率器件以及设备供电、激励源的延迟时间后，设定脉冲时间为500us，占空比2% ，这既满足
器件能够正常瞬态工作，又满足器件不会发热；这些条件量化以后，能满足绝大部分功率器 件的输出电流的测试。
技术说明书
一种大电流脉冲测试的方法
根据器件的延迟时间为150ns左右，脉冲时间仍然设置为500us，占空比为2%，信号输入端
将会连续输入脉冲信号，当检测到输出端正常时，闭合开关，测试输出电流，当检测到输出 短路电流后，断开开关，完成电测试。该项目的测试已经通过第三方鉴定认可。
实施例2：FH541 功率运算放大器输出电流测试，如图5
功率运算放大器的输出峰值电流较大，器件发热较快，常规测试方法，器件超负荷工作的时