l的同相输入端，第二端接地；电阻R4的第一端连接运算放大器Ul的反相输入端，第二端通过电容C4连接运算放大器Ul的输出端；所述电阻R5、电容C5和开关K5串联以后跨接在运算放大器Ul的反相输入端和输出端之间；所述电阻R6、电容C6和开关K6串联以后跨接在运算放大器Ul的反相输入端和输出端之间；所述电阻R7的第一端连接运算放大器Ul的输出端，第二端连接功放电路。
[0017]积分控制电路的输入是上位机输出的偏置信号和反馈信号的差分，积分电路对这个差分信号进行放大。只要差分信号存在，那么积分电路的输出就持续增大，功放电路的输出也随之增大。直到差分信号为零，积分电路停止积分，输出达到平衡态，这就是积分电路的基本工作原理。在实际工作时，无论选用哪个电流档位，R4、C4都是必定会接入积分回路的。当R4=0，K5、K6均断开时，积分电路的时间常数τ =R1C4，R1=R2，此时积分回路的响应时间取决于时间常数τ的大小，时间常数越小，系统响应速度越快。然而，实际应用中，响应速度越快，系统稳定性会变差，主要体现在会引起超调和振荡。因此需要在C4上串联一个电阻R4，来牺牲一部分响应速度，进而抑制输出的超调和振荡。在进行100Α以上大电流输出时，最大的电流档位如果仅使用C4、R4支路，可能足够使输出达到平衡，但下一级的电流档位则可能会出现超调。出现这个现象的原因是，输出电流越大，响应速度越慢，在相同的硬件配置下，若将大电流的响应速度提升到最优，那么次级电流档位的响应速度更快，容易出现超调。因此，在积分回路上增设了 R5、C5和R6、C6支路，这种设计思路与PID控制器类似，但更加灵活。可以通过软件内控制K5和K6的关断，对次级电流档位进行优化，牺牲一部分响应速度去削弱超调。对于次级电流档位而言，即使牺牲了这部分响应时间，它的响应速度依旧能与最大电流档位相匹配。一般的100A以上大电流模块设置2-3个电流档位，所以这种积分控制回路足以实现对所有电流档位的优化。
[0018]如图3所示，反馈电路包括电阻R20、电阻R24、电阻R25、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R36、开关U17C、开关U17D、运算放大器U13、运算放大器U15和运算放大器U16 ;所述电阻R20的第一端连接功放电路，第二端连接运算放大器U13的同相输入端；运算放大器U13的反相输入端连接输出端；电阻R24的第一端连接运算放大器U13的输出端，第二端连接运算放大器U15的反相输入端；运算放大器U15的同相输入端接地；电阻R25跨接在运算放大器U15的反相输入端和输出端之间；电阻R31的第一端连接运算放大器U15的输出端，第二端连接运算放大器U16的反相输入端；运算放大器U16的同相输入端接地；电阻36的第一端连接运算放大器U16的输出端，第二端连接积分控制电路；电阻R33的第一端连接运算放大器U16的反相输入端，电阻R33的第二端通过开关U17C连接电阻R36的第二端；电阻R32的第一端连接运算放大器U16的反相输入端，电阻R32的第二端通过开关U17D连接电阻R36的第二端。
[0019]反馈电路的原理是基于跟随电路和比例电路，通过一个采样电阻将输出的电流转换为电压，并测量采样电阻两端的电压值，并通过比例运算反馈到输入端，通常反馈信号最终到输出端时，是与输入信号反向的，这个反馈信号的值是从零开始增大的，直到与输入值等大反向，最后维持系统稳定。
[0020]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0021]尽管本文较多地使用了积分控制电路、反馈电路等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
【主权项】
1.一种用于大电流功率器件测试系统的积分控制模块，其特征在于，包括上位机、积分控制电路、功放电路和反馈电路，所述上位机通过偏置信号连接积分控制电路的输入端，积分控制电路的输出端连接功放电路的输入端，反馈电路的输入端连接功放电路的输出端，反馈电路的输出端连接到积分控制电路的输入端，积分控制电路的负反馈回路上并联有受上位机控制的电容电阻支路。2.根据权利要求1所述的一种用于大电流功率器件测试系统的积分控制模块，其特征在于，所述积分控制电路包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C4、电容C5、电容C6、开关K5、开关K6和运算放大器Ul ;所述电阻Rl的第一端连接上位机，第二端连接运算放大器Ul的反相输入端，电阻R2的第一端连接反馈电路，第二端连接电阻Rl的第二端；电阻R3的第一端连接运算放大器Ul的同相输入端，第二端接地；电阻R4的第一端连接运算放大器Ul的反相输入端，第二端通过电容C4连接运算放大器Ul的输出端；所述电阻R5、电容C5和开关K5串联以后跨接在运算放大器Ul的反相输入端和输出端之间；所述电阻R6、电容C6和开关K6串联以后跨接在运算放大器Ul的反相输入端和输出端之间；所述电阻R7的第一端连接运算放大器Ul的输出端，第二端连接功放电路；开关K5和开关K6与上位机连接，在上位机控制下断开或闭合。3.根据权利要求1或2所述的一种用于大电流功率器件测试系统的积分控制模块，其特征在于，所述反馈电路包括电阻R20、电阻R24、电阻R25、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R36、开关U17C、开关U17D、运算放大器U13、运算放大器U15和运算放大器U16 ;所述电阻R20的第一端连接功放电路，第二端连接运算放大器U13的同相输入端；运算放大器U13的反相输入端连接输出端；电阻R24的第一端连接运算放大器U13的输出端，第二端连接运算放大器U15的反相输入端；运算放大器U15的同相输入端接地；电阻R25跨接在运算放大器U15的反相输入端和输出端之间；电阻R31的第一端连接运算放大器U15的输出端，第二端连接运算放大器U16的反相输入端；运算放大器U16的同相输入端接地；电阻36的第一端连接运算放大器U16的输出端，第二端连接积分控制电路；电阻R33的第一端连接运算放大器U16的反相输入端，电阻R33的第二端通过开关U17C连接电阻R36的第二端；电阻R32的第一端连接运算放大器U16的反相输入端，电阻R32的第二端通过开关U17D连接电阻R36的第二端。
【专利摘要】本发明公开了一种用于大电流功率器件测试系统的积分控制模块，包括上位机、积分控制电路、功放电路和反馈电路，上位机通过偏置信号连接积分控制电路的输入端，积分控制电路的输出端连接功放电路的输入端，反馈电路的输入端连接功放电路的输出端，反馈电路的输出端连接到积分控制电路的输入端，积分控制电路的负反馈回路上并联有受上位机控制的电容电阻支路。上位机输出一个偏置信号与反馈电路的输出信号进行差分比较，差分信号作为积分控制电路的输入，上位机选择不同电流档位对应的积分控制电路，积分控制电路将差分信号进行放大，驱动功放电路。本方案适用于所有大电流功率器件测试系统。
【IPC分类】G05F1/67
【公开号】CN104977974
【申请号】CN201510340842
【发明人】林艳华, 高亮, 孙海洋, 钟锋浩
【申请人】杭州长川科技股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月18日