高压脉冲电源和功率半导体测试装置的制作方法

1.本发明涉及高压脉冲电源技术领域，特别是涉及一种高压脉冲电源和功率半导体测试装置。


背景技术：

2.功率半导体检测是产品良率和成本管理的重要环节，在半导体制造过程有着举足轻重的地位。随着功率半导体需求数量的增多，对测试设备的需求也变得更加迫切。在针对功率半导体静态参数的iv特性参数测试中，较为重要一种测试装置包括高压脉冲电源，高压脉冲电源可以用于提供测试电压。
3.在目前现有的高压脉冲电源设计中，常常采用多级mos管(mos管，是mosfet的缩写，metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金氧半场效晶体管)串联的方式来实现对高压输出的调节。然而，利用多级mos管串联实现高压输出调节时，可能出现多个mos之间的驱动信号不匹配、mos特性存在差异等问题，进而导致电路的故障率高。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有的高压脉冲电源设计中多级mos管串联实现高压输出调节的方法存在多个mos之间的驱动信号不匹配、mos特性存在差异的问题，提供一种高压脉冲电源和功率半导体测试装置。
5.一种高压脉冲电源，包括高压电源产生电路，用于将输入交流信号转换为输出直流信号；单片机控制电路，用于根据预设信息输出控制信号；模拟控制电路，与所述单片机控制电路相连接，用于根据采样电信号和所述控制信号生成驱动信号；高压输出控制电路，分别与所述模拟控制电路和所述高压电源产生电路相连接，用于根据所述驱动信号将所述输出直流信号调节为目标直流信号；所述高压输出控制电路包括单级驱动电路，所述单级驱动电路用于根据所述驱动信号将所述输出直流信号调节为目标直流信号，所述单级驱动电路的额定工作电压大于所述输出直流信号。
6.在其中一个实施例中，所述高压脉冲电源还包括电流采样电路，分别与负载、所述高压输出控制电路和所述模拟控制电路相连接，用于对所述目标直流信号进行信号处理，获取所述采样电信号；其中，所述高压输出控制电路的正极输出端与所述电流采样电路中接的采样地相连接，所述电流采样电路中接的采样地与所述高压输出控制电路接的地不同。
7.在其中一个实施例中，所述电流采样电路包括采样电阻单元；放大滤波单元，与所述采样电阻单元相连接，用于对所述采样电阻单元两端的信号进行放大并滤波处理，获取所述采样电信号。
8.在其中一个实施例中，所述采样电阻单元包括多个电阻单元，多个电阻单元相互并联，所述电阻单元包括采样电阻和开关器件，所述采样电阻与所述开关器件串联，所述开关器件还与所述单片机控制电路相连接，不同所述电阻单元中所述采样电阻的阻值量级不
同，所述单片机控制电路还用于控制不同所述电阻单元中所述开关器件的通断，来选择符合测试条件的所述采样电阻。
9.在其中一个实施例中，所述电流采样电路还包括钳位单元，分别与所述采样电阻单元和所述放大滤波单元相连接，用于限制所述电流采样电路中所述采样电阻单元输出端的电位。
10.在其中一个实施例中，所述高压输出控制电路还包括滤波电路，分别与所述高压输出控制电路和所述单级驱动电路相连接，用于对所述输出直流信号进行滤波；开关电路，分别与负载和所述单级驱动电路相连接，用于控制所述高压输出控制电路与所述负载之间的导通与关断。
11.在其中一个实施例中，所述滤波电路包括滤波电容单元和滤波电阻单元，所述单级驱动电路包括第一场效应管，所述开关电路包括限流电容单元、限流电阻单元和第二场效应管，所述滤波电容单元的第一端与所述高压电源产生电路的正极输出端相连接，所述滤波电容单元的第二端与所述高压电源产生电路的负极输出端相连接，所述滤波电阻单元的第一端与所述高压电源产生电路的正极输出端相连接，所述滤波电阻单元的第二端与所述第一场效应管的漏极相连接，所述第一场效应管的源极与所述限流电容单元的第一端相连接，所述第一场效应管的栅极与所述模拟控制电路的输出端相连接，所述限流电容单元的第二端与所述高压电源产生电路的负极输出端相连接，所述限流电阻单元的第一端与所述限流电容单元的第一端相连接，所述限流电阻单元的第二端与所述第二场效应管的漏极相连接，所述第二场效应管的源极与所述高压电源产生电路的负极输出端相连接，所述第二场效应管的栅极与所述单片机控制电路相连接。
12.在其中一个实施例中，所述高压电源产生电路包括整流单元，用于将输入交流信号转换为直流信号；升压单元，与所述整流单元串联，用于对所述直流信号进行升压处理，获取直流信号。
13.在其中一个实施例中，所述高压脉冲电源还包括高速信号采集电路，与所述模拟控制电路电连接，与所述单片机控制电路通信连接，用于获取所述采样电信号，并通信传输至所述单片机控制电路；所述单片机控制电路还用于对所述采样电信号进行存储。
14.在其中一个实施例中，所述高压脉冲电源还包括上位机，与所述单片机控制电路通信连接，用于将预设信息传输至所述单片机控制电路，还用于获取所述单片机控制电路中存储的数据。
15.一种功率半导体测试装置，包括上述任意一项实施例所述的高压脉冲电源，用于输出目标直流信号至待测功率半导体；数据采集模块，用于采集所述待测功率半导体的测试信号；数据分析模块，与所述数据采集模块相连接，用于对所述测试信号进行分析，获取所述待测功率半导体的测试结果信息。
16.上述高压脉冲电源，利用高压电源产生电路将交流信号转换为直流信号，利用单片机控制电路、模拟控制电路和高压输出控制电路形成的控制闭环，实现对高压电源产生电路输出的直流信号的动态调节，以将输出直流信号调节为预先设定的目标输出信号并输出。高压输出控制电路中的单级驱动电路可以利用单个mos管实现对高压电源产生电路产生的高压的输出可调控制，解决了传统高压脉冲电源中采用多级mos管串联实现高压输出控制时多级mos管驱动复杂且故障率高的问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本说明书实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本公开其中一个实施例中高压脉冲电源的结构示意图；
19.图2为本公开另一个实施例中高压脉冲电源的结构示意图；
20.图3为本公开其中一个实施例中电流采样电路的结构示意框图；
21.图4为本公开其中一个实施例中电流采样电路的电路连接示意图；
22.图5为本公开其中一个实施例中模拟控制电路的结构示意框图；
23.图6为本公开其中一个实施例中高压输出控制电路的结构示意框图；
24.图7为本公开其中一个实施例中高压输出控制电路的电路连接示意图；
25.图8为本公开其中一个实施例中高压电源产生电路的结构示意框图；
26.图9为本公开其中一个实施例中高压脉冲电源的结构示意框图；
27.图10为本公开其中一个实施例中功率半导体测试装置的结构示意框图。
具体实施方式
28.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.功率半导体检测是产品良率和成本管理的重要环节，在半导体制造过程有着举足轻重的地位。考虑到目前生产中面临的降低测试成本和提高产品良率的压力，测试环节将在产业链中占据更为重要的地位。随着功率半导体需求数量的增多，对测试设备的需求会变得更加迫切。本公开提供的高压脉冲电源主要用于功率半导体静态参数中iv特性参数的测试。
32.现有高压脉冲电源内部的高压输出控制部分，主要采用多级mos管串联的方式实现。然而，多级mos串联的方式在电源开关过程中，很难实现各个mos管的驱动信号完全同步，这将导致电路中出现电压不均衡的现象。而且，随着器件承受电压的增加，电压不均衡
的现象将加剧，严重时会造成器件过电压而损坏，且多级mos管驱动比较复杂、故障率高。
33.图1为本公开其中一个实施例中高压脉冲电源的结构示意图，在其中一个实施例中，本公开提供的一种高压脉冲电源可以包括高压电源产生电路100、单片机控制电路200、模拟控制电路300、高压输出控制电路400。高压输出控制电路400可以包括单级驱动电路410。
34.高压电源产生电路100，用于将输入交流信号转换为输出直流信号。单片机控制电路200，用于根据预设信息输出控制信号。模拟控制电路300，与单片机控制电路200相连接，用于根据采样电信号和控制信号生成驱动信号。高压输出控制电路400，分别与模拟控制电路300和高压电源产生电路100相连接，高压输出控制电路400可以利用单级驱动电路410实现根据驱动信号将输出直流信号调节为目标直流信号。
35.高压电源产生电路100可以将输入交流信号转换为输出直流信号。例如，高压电源产生电路100可以将220vac的输入交流信号经过整流、多级dc/dc隔离变换等处理后产生3000v/50ma的输出直流电压。其中，无论输入的是什么样的交流电信号，高压电源产生电路100都可以把交流电信号转换为后级需要的高压输出。高压电源产生电路100转换后输出信号的数值由高压电源产生电路100中的整流器件、多级dc/dc隔离变换器以及电路设计等因素决定。在实际应用中可以根据实际测试需求相应地设计高压电源产生电路100，令高压电源产生电路100输出需要的电压。例如，根据实际测试需求将高压电源产生电路100设计为产生的输出直流信号为3000vdc/50ma、4000vdc/50ma、4500vdc/50ma等数值的直流信号。
36.单片机控制电路200可以根据预设信息输出控制信号，将控制信号传输至模拟控制电路300。其中，预设信息可以设定高压脉冲电源最终输出信号的值。模拟控制电路300在接收到控制信号后，可以根据控制信号生成驱动信号传输至高压输出控制电路400。高压输出控制电路400可以根据不同的驱动信号将输出直流信号调节为不同的目标直流信号，从而实现对高压电源产生电路100产生的高压输出的可调控制。
37.在本公开提供的高压脉冲电源中，高压输出控制电路400中的单级驱动电路410可以利用单个mos管实现对高压电源产生电路100产生的高压的输出可调控制，单级驱动电路410的输出端可以视为高压脉冲电源的输出端。单级驱动电路410接收到模拟控制电路300输出的驱动信号后，可以根据驱动信号将输出直流信号调节为目标直流信号。例如，当预设信息中设定的高压脉冲电源最终输出信号的值为2000vdc/50ma时，单级驱动电路410可以根据驱动信号将高压电源产生电路100输出直流信号调节为2000vdc/50ma。
38.其中，单级驱动电路410的额定工作电压大于高压电源产生电路100产生的输出直流信号。由于当电子器件上加载的电信号超出额定工作电压时，可能会造成器件过电压而损坏。因此，在对单级驱动电路410进行器件选型时，可以选定额定工作电压大于高压电源产生电路100产生的输出直流信号的器件，防止器件因工作在过电压状态而损坏，从而降低电路的故障率。在本公开的一些实施例中，高压电源产生电路100产生的电压范围可以为0-3000vdc/50ma，在此电压等级下可选的单管mos种类较多，且器件价格也相对便宜。采用单管高压mos工作在饱和区进行电流和电压的控制，进而可以实现对高压脉冲电源高压脉冲输出的可控调节。
39.同时，目前现有的高压脉冲电源在控制部分主要采用数字控制环配合高速处理控制单元的方式实现控制。虽然这种方案实现的控制速度可以满足高速设备的测试需求，但
如测试需求中需保证控制单元同时具有较高的精度和速度要求时，这种控制方案存在成本较高，且相应的软件开发难度高的问题。
40.而本公开提供的高压脉冲电源则采用了单片机控制电路200与模拟控制电路300相配合的方法来实现控制，模拟控制电路300可以实现设备在测试时的高速要求以及对设备、测试产品高速保护的要求。与传统数字控制环配合高速处理控制单元(如fpga、dsp等)的控制方案相比，本公开中单片机控制电路200与模拟控制电路300相配合的控制方案，可以实现高压脉冲电源对高速控制及测量的测试要求，软件开发难度以及成本低，具有更好的成本优势。
41.目前现有的高压脉冲电源在针对输出电流信号的采集部分主要采用以下三种方式。第一、在输出与负载之间直接串联采样电阻进行测量。然而，此种采样方式对于采样电路的共模电压要求较高，不适用于输出电压大于500v的高压脉冲电源中。第二、串联电流互感器进行电流测量。虽然此种隔离采样方式对共模电压没有要求，但是这种采样方式能够达到的采样精度不能满足目前na/ua级小信号的测试要求。第三、在控制地与大地之间串联电阻，通过采集此电阻上的电压来实现对电流的采样。然而，此种采样方式存在小信号容易被地线中的干扰影响从而造成误测或误保护的问题。
42.图2为本公开另一个实施例中高压脉冲电源的结构示意图，在其中一个实施例中，高压脉冲电源还可以包括电流采样电路500。
43.电流采样电路500，分别与负载、高压输出控制电路400和模拟控制电路300相连接，用于对目标直流信号进行信号处理，获取所述采样电信号。其中，高压输出控制电路400的正极输出端与电流采样电路500中接的采样地相连接，且电流采样电路500中接的采样地与高压输出控制电路400接的地不同。例如，可以令高压输出控制电路400中控制信号接的地为大地，令电流采样电路500中控制信号接的地为采样地，以使电流采样电路500中接的采样地与高压输出控制电路400接的地不同。
44.电流采样电路500接在高压输出控制电路400的正极输出端和负载之间，可以对高压输出控制电路400输出的信号进行采集，获取采样电信号。电流采样电路500获取的采样电信号也可以传输至模拟控制电路300中，模拟控制电路300利用模拟环路(电压环+电流环)根据采样电信号和控制信号的输入信号自动实现对输出电压、电流的闭环控制。
45.通过将电流采样电路500中控制信号连接的采样地与高压输出控制电路400的正极输出端相连接，将高压输出连接至采样信号的地上，电流采样电路500两端的共模电压不存在高压共模信号，因此不需要单独考虑电流采样电路500的高共模电压要求，从而可以降低共模电压的要求。同时，还可以实现对小信号的高精度采样。另外，通过令电流采样电路500中接的采样地与高压输出控制电路400接的地不同，这样可以使采样地与大地独立，从而避免大地中的干扰信号串入采样信号中，防止地线中的干扰信号对电流采样过程造成干扰而导致出现误测或误保护的问题。在电流信号测试中，可以通过单片机控制电路200控制切换导通不同的采样电阻511，从而切换不同的测量档位，进而实现对不同电流精度(例如na/ua精度级别)的高分辨率测量。
46.图3为本公开其中一个实施例中电流采样电路的结构示意框图，在其中一个实施例中，电流采样电路500可以包括采样电阻单元510和放大滤波单元520。采样电阻单元510接在高压输出控制电路400的正极输出端和负载之间。放大滤波单元520与采样电阻单元
510相连接，用于对采样电阻单元510两端的信号进行放大并滤波处理以获取采样电信号。
47.通过将采样电阻单元510接在高压输出控制电路400的正极输出端和负载之间，从而可以根据采样电阻单元510上的电压信号获取采样电信号。放大滤波单元520可以对采样电阻单元510两端的信号进行放大滤波处理，经过放大滤波后的电压信号即为电流采样电路500最终获取的采样电信号，可以供模拟控制电路300和高速信号采集电路使用。
48.图4为本公开其中一个实施例中电流采样电路的电路连接示意图，在其中一个实施例中，采样电阻单元510可以包括多个电阻单元，多个电阻单元彼此相互并联。如图4所示，电阻单元可以包括采样电阻511和开关器件512，采样电阻511与开关器件512串联形成电阻单元。不同电阻单元中采样电阻511的阻值量级不同。不同量级的采样电阻511可以适应不同测试需求的应用场景。例如，采样电阻单元510可以包括三个电阻单元，三个电阻单元中的采样电阻511的阻值可以分别为1ω、1kω、100kω。
49.开关器件512还可以与单片机控制电路200相连接，从而单片机控制电路200可以通过控制不同电阻单元中开关器件512的导通与断开来选择合适的阻值量级电阻对应的采样电阻511。例如，根据实际测试需求判断需要利用1kω的采样电阻511来实现对高压输出控制电路400输出信号的采样时，单片机控制电路200可以通过控制导通与1kω的采样电阻511相连接的开关器件512，并控制断开与其他阻值的采样电阻511相连接的开关器件512，从而实现对采样电阻511阻值的灵活调整与控制。
50.在其中一个实施例中，如图4所示，电流采样电路500还可以包括钳位单元530。钳位单元530分别与采样电阻单元510和放大滤波单元520相连接，用于限制电流采样电路中采样电阻单元510输出端的电位。钳位单元530可以包括钳位电阻和钳位二极管，钳位电阻的第一端与采样电阻单元510相连接，钳位电阻的第二端与钳位二极管的第一端相连接，钳位电阻的第二端还与放大滤波单元相连接，钳位二极管的第二端接地。
51.钳位单元530可以用于将采样电阻单元510两端的脉冲信号固定于指定电压值上，并保持原波形形状不变。电流采样电路500利用钳位单元530对采样电阻单元510输出端的电位进行限制，可以实现对电流采样电路500进行保护的目的，从而提高电路的安全性、保证采样结果的准确性。
52.在其中一个实施例中，可以采用guarding(隔离)技术对电流采样电路500进行抗干扰处理。如图4所示，使用闭合的金属线将图中电流采样电路500部分电路框在内，这样可以保证金属线上任意两点间的点位都相同，从而可以减少出现na/ua级的微小信号受到电路中其他信号干扰的情况，进一步地保证测量的准确性，实现电流采样电路500精确测量回路中电流的目的。
53.图5为本公开其中一个实施例中模拟控制电路的结构示意框图，在其中一个实施例中，模拟控制电路300可以包含如图5所示的电压环和电流环两套控制电路，电压环和电流环的控制方式类似，都是经电流采样电路500和单片机控制电路200设定控制后，经过pi调节输出用于对mos管的驱动进行控制的驱动信号。
54.如图5所示，电压环的输入端包括两个部分，分别是经过电流采样电路500放大滤波后获取的采样电压信号vs，和单片机控制电路200根据预设信息输出的特定电压v_set。同样地，电流环的输入端也包括两个部分，分别是经过电流采样电路500放大滤波后获取的采样电流信号is，和单片机控制电路200根据预设信息输出的特定电流i_set。电压环和电
流环分别根据输入的电信号经过pi调节1和pi调节2自动实现对输出电压、电流的闭环控制。模拟控制电路300可以根据接收到的单片机控制电路200输入的控制信号，结合当前电源系统输出电信号的情况自动调节输出的驱动信号，以将高压脉冲电源最终输出的信号调节为目标直流信号。
55.图6为本公开其中一个实施例中高压输出控制电路的结构示意框图，在其中一个实施例中，高压输出控制电路400还可以包括滤波电路420和开关电路430。滤波电路420，可以用于对输出直流信号进行滤波。滤波电路420的输入端与高压电源产生电路100的输出端相连接，滤波电路420的输出端与单级驱动电路410相连接，即在输出直流信号输入单级驱动电路410之前，可以先利用滤波电路420对输出直流信号进行滤波处理。开关电路430，分别与负载和单级驱动电路410相连接，用于控制高压输出控制电路400与负载之间的导通与关断。
56.由于高压电源产生电路100能够产生的电压是由其电路设计决定的，而在实际应用中，通常会频繁地改变高压脉冲电源输出的电压值。例如在应用于功率半导体测试中时，对igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)的参数测试通常要求在20-200ms内完成一次测试。假如需要输出3000v的高压且分辨率为1v，那么需要设定高压脉冲电源输出电压值变化3000次。因此，通过设置高压输出控制电路400可以对高压电源产生电路100产生的输出直流信号进行调节，从而实现高压脉冲电源在不改变电路器件参数的情况下输出不同电压的目的。
57.将高压电源产生电路100产生的电压输入滤波电路420，滤波电路420可以对输出直流信号进行滤波处理，以去除不必要的干扰，进而提高后续单级驱动电路410对输出直流信号的调节精准度。单级驱动电路410可以对经过滤波处理的输出直流信号进行动态控制，根据接收到的驱动信号将输出直流信号调整为目标直流信号。开关电路430还可以与单片机控制电路200相连接，在单片机控制电路200的控制下导通或关断，实现对高压输出控制电路400的开关控制功能。本公开提供的高压输出控制电路400中，采用单级驱动电路410和开关电路430这两个功能单元来分别实现对于输出直流信号的动态控制功能和开关控制功能。通过将动态控制功能与开关控制功能隔离，高压输出控制电路400可以更好地对高压电源产生电路100产生的高压进行输出可调控制，实现输出电压不同的目的。同时，开关电路430还可以用于实现对单级驱动电路410的保护，防止异常信号对单级驱动电路410的正常工作状态造成影响。
58.图7为本公开其中一个实施例中高压输出控制电路的电路连接示意图，在其中一个实施例中，如图7所示，单级驱动电路410可以包括第一场效应管411，滤波电路420可以包括滤波电容单元421和滤波电阻单元422，开关电路430可以包括限流电容单元431、限流电阻单元432和第二场效应管433。
59.滤波电容单元421可以包括多个彼此并联的滤波电容。滤波电阻单元422可以包括多个彼此串联的滤波电阻，例如在图7中滤波电阻单元422包括串联的滤波电阻r1和滤波电阻r2。限流电容单元431可以包括多个彼此串联的限流电容。限流电阻单元432可以包括多个彼此串联的限流电阻，例如在图7中限流电阻单元432包括串联的限流电阻r3和限流电阻r4。
60.滤波电容单元421的第一端与高压电源产生电路100的正极输出端相连接，滤波电
容单元421的第二端与高压电源产生电路100的负极输出端相连接，即滤波电容单元421与高压电源产生电路100的正负极输出端相并联。滤波电阻单元422的第一端与高压电源产生电路100的正极输出端相连接。滤波电容单元421和滤波电阻单元422可以构成一个rc滤波电路，用于将高压输出控制电路400输出的目标直流信号中不需要的噪声滤除，从而提高对于回路中电流的采样精确度。
61.滤波电阻单元422的第二端与第一场效应管411的漏极相连接，第一场效应管411的源极与限流电容单元431的第一端相连接，第一场效应管411的栅极与模拟控制电路300的输出端相连接。
62.目前现有的高压脉冲电源内部的高压输出部分主要采用多级mos管串联的方式。通过利用多级mos管串联可以提高电源的输出电压等级。然而，多级mos串联在开关过程中，很难使得驱动信号完全同步，从而导致出现了一定的电压不均衡现象。随着器件承受电压的增加，电压不均衡加剧，严重时会造成器件因过电压而损坏的问题，因此多级mos管驱动方法相对比较复杂且故障率高。
63.在本公开提供的高压脉冲电源中，采用单个mos管实现对高压电源产生电路100产生的高压的输出可调控制。第一场效应管411的漏极与滤波电阻单元422的第二端相连接，即滤波处理后的输出直流信号传输至第一场效应管411。第一场效应管411的栅极与模拟控制电路300的输出端相连接。模拟控制电路300可以通过输入不同电压的驱动信号，以改变通过第一场效应管411上的gs电压，使第一场效应管411工作在恒流区，进而实现第一场效应管411的源极输出不同电压的目的。
64.限流电容单元431的第二端与高压电源产生电路100的负极输出端相连接，限流电阻单元432的第一端与限流电容单元431的第一端相连接，限流电阻单元432的第二端与第二场效应管433的漏极相连接，第二场效应管433的源极与高压电源产生电路100的负极输出端相连接，第二场效应管433的栅极与单片机控制电路200相连接。
65.限流电容单元431和限流电阻单元432可以用于限制流过的电流大小，防止负载阻值过小时回路中的电流过大而对电路中其他器件造成损坏的问题。利用单片机控制电路200可以实现对第二场效应管433开关的可靠控制，从而实现开关电路430控制高压输出控制电路400与负载之间的导通与关断。同时，通过将动态控制功能与开关控制功能隔离，采用单个第一场效应管411实现对高压输出控制电路400产生的高压的动态控制功能，通过第二场效应管433实现对高压输出控制电路400产生的高压的开关控制功能，可以降低第一场效应管411的电压等级要求。
66.例如，当在实际应用中，需要本公开提供的高压脉冲电源的高压输出为3000vdc/50ma时，若采用传统的采用多级mos管串联提高电源的输出电压等级时，存在驱动信号不匹配、mos管特性差异造成的器件损坏的问题。而采用本公开提供的高压输出控制电路400，通过一个电压等级要求为4500v的mos管进行主回路控制，实现单个mos管控制主回路输出的功能。同时通过另一个电压等级要求为4500v的mos管实现可靠关断，就可以将主回路中mos管的电压等级要求降低到4000v以下。由于mos管的电压等级在降低到4000v以下，在此电压等级下可选单管mos种类较多，价格也相对便宜，可以有效地降低生产测试成本。同时，采用单个mos管实现控制主回路输出的功能，还可以避免多级mos管串联方式中因为驱动信号的不匹配、mos管特性差异而造成的器件损坏问题，解决了多级mos管驱动相对复杂、故障率高
的问题
67.图8为本公开其中一个实施例中高压电源产生电路的结构示意框图，在其中一个实施例中，高压电源产生电路100可以包括整流单元110和升压单元120。整流单元110，可以用于将输入交流信号转换为直流信号。升压单元120，与整流单元串联，可以用于对直流信号进行升压处理，获取直流信号。
68.其中，整流单元110可以包括ac/dc整流变换器。ac/dc整流变换器可以将输入的交流电变换为直流电输出。升压单元120可以包括多级并联的dc/dc隔离变换器。dc/dc隔离变换器可以用于实现对直流电信号的变换，将一个电压值的直流电信号转换为另一个电压值的直流电信号。本公开提供的高压脉冲电源在应用中产生的是高压直流电，因此，本公开的一些实施例中dc/dc隔离变换器为可以将低压直流电转换为高压直流电的变换器。
69.高压电源产生电路100在接收到输入的交流电信号后，可以利用ac/dc整流变换器将交流电转换为直流电。利用升压单元120可以将低压的直流电信号转换为后级输出需要的高压输出直流信号。例如，高压电源产生电路100可以将220vac的输入交流电信号经过整流、多级dc/dc隔离变换后产生高压脉冲电源输出需要的电压3100vdc/50ma。
70.本公开提供的高压脉冲电源采用了模拟电路控制与单片机信号处理相结合的方案，可以满足实际应用中对于测试设备的高速要求和对设备、测试产品高速保护的要求。通过单片机控制电路200与模拟控制电路300相结合的设计，实现高压脉冲电源能够满足高速控制、测量的测试要求，相比于传统方案中采用的高速控制单元(如fpga、dsp等)有更好的成本优势。
71.图9为本公开其中一个实施例中高压脉冲电源的结构示意框图，在其中一个实施例中，高压脉冲电源还可以包括高速信号采集电路600。高速信号采集电路600，与模拟控制电路300电连接，与单片机控制电路200通信连接，用于获取模拟控制电路300输入端的采样电信号，并通信传输至单片机控制电路200。单片机控制电路200还用于对所述采样电信号进行存储。
72.高压输出控制电路400可以对高压电源产生电路100产生的高压进行输出可调控制。电流采样电路500接在高压输出控制电路400的正极输出端与负载之间，来实现对高压输出控制电路400的输出电流的采样功能；同时，将电流采样电路500中接的采样地与高压输出控制电路400的正极输出端相连，可以实现降低共模电压要求的目的。单片机控制电路200根据预先获取的预设信息输出特定电压到模拟控制电路300，模拟控制电路300可以通过模拟环路(电压环+电流环)的实现输出电压、输出电流的自动闭环控制。
73.高速信号采集电路600可以通过高速ad模块对传输至模拟控制电路300输入端的电流信号、电压信号进行高速采样，并通过通信方式将采集到的信号传输至单片机控制电路200的存储部分。单片机控制电路200将实时通过高速ad处理单元处理获取的采样电信号，并将数据存储到单片机控制电路200中的存储模块中，以达到实时记录数据的目的。
74.在其中一个实施例中，高压脉冲电源还可以包括上位机。上位机，与单片机控制电路200通信连接，可以用于将预设信息传输至单片机控制电路200，还用于获取单片机控制电路200中存储的数据。
75.测试人员可以预先在上位机中输入预设信息，预设信息可以为对高压脉冲电源最终输出的目标直流信号的设定信息。通过上位机发送控制指令到单片机控制电路200，以将
预设信息传输至单片机控制电路200。单片机控制电路200可以根据预设信息进行da设定，在完成da设定后可以通过模拟控制电路300的模拟环控制实现对输出电压、输出电流的自动调节，在经过模拟控制电路300的动态调整后，高压脉冲电源的输出信号将进入稳定输出阶段。通过电流采样电路500将高压脉冲电源的输出信号输出的电压信号、电流信号进行采样放大处理后，高速信号采集电路将对电流采样电路500采样放大处理后的信号进行采样，并将此信号通过通信方式传输至单片机控制电路200中进行存储。
76.在其中一个实施例中，上位机可以将单次测量变成相应的测试序列，通过上位机将测试序列下载到单片机控制电路200的存储单元中。单片机控制电路200可以按照存储单元中存储的测试序列发出控制信号。单片机控制电路200可以按照da设定通过spi(串行外设接口，serial peripheral interface)通信控制输出相应的电压或电流信号至模拟控制电路300。模拟控制电路300可以通过硬件pid(proportional integral derivative，比例-积分-微分控制器)控制环实现对输出的闭环控制。
77.如图9中的虚线连接部分所示，单片机控制电路200还可以分别与高压电源产生电路100、模拟控制电路300、电流采样电路500相连接，用于对高压电源产生电路100、模拟控制电路300、电流采样电路500中各个有源器件的工作状态进行控制。在一些其他的实施例中，高压电源产生电路100、模拟控制电路300、电流采样电路500中各个有源器件的工作状态的控制也可以由其他控制方法实现。
78.高速信号采集电路600实时采集在经过电流采样电路500采样放大后传输至模拟控制电路300输入端的电压信号、电流信号。高速信号采集电路600还可以通过spi通信方式与单片机控制电路200进行实时数据传输，单片机控制电路200将采集到的信号以一定格式进行存储。在整个测试序列完成后，单片机控制电路200可以将整个测试过程中所有采集和/或存储到数据传输到上位机。本公开提供的高压脉冲电源可以将控制与采集分为两个独立的过程进行实现，以解决实时进行数据传输对控制、采集速度要求高的问题，且相对高速控制单元(如fpga、dsp)有比较好的成本优势。
79.基于上述高压脉冲电源实施例的描述，本公开还提供了一种功率半导体测试装置。所述装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统(包括分布式系统)、软件(应用)、模块、组件、服务器、客户端等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思，本公开实施例提供的一个或多个实施例中的装置如下面的实施例所述。由于功率半导体测试装置中解决问题的实现方案与高压脉冲电源相似，因此本说明书实施例中高压脉冲电源具体的装置的实施可以参见前述实施例的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。以下实施例所描述的装置可以通过软件、硬件，或者软件和硬件的组合来实现。
80.图10为本公开其中一个实施例中功率半导体测试装置的结构示意框图，在其中一个实施例中，功率半导体测试装置可以包括上述任意一项实施例中所述的高压脉冲电源10、数据采集模块20和数据分析模块30。高压脉冲电源10可以用于输出目标直流信号至待测功率半导体。数据采集模块20，可以用于采集待测功率半导体的测试信号。数据分析模块30，与数据采集模块20相连接，可以用于对测试信号进行分析，获取待测功率半导体的测试结果信息。
81.上述功率半导体测试装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来
实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
82.关于上述实施例中的高压脉冲电源10，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该高压脉冲电源的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
83.可以理解的是，本说明书中上述方法、装置等的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同/相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。相关之处参见其他方法实施例的描述说明即可。
84.需要说明的，上述所述的装置、电子设备、服务器等根据方法实施例的描述还可以包括其它的实施方式，具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述。同时各个方法以及装置、设备、服务器实施例之间特征的相互组合组成的新的实施例仍然属于本公开所涵盖的实施范围之内，在此不作一一赘述。
85.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
86.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
87.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。