一种MOSFETSOA曲线自动化测试系统及方法与流程

本发明涉及mos管测试，更具体的说是涉及一种mosfet soa曲线自动化测试系统及方法。

背景技术：

1、在服务器、台式机和笔记本等产品中，电路设计广泛的使用到mosfet(金属-氧化物半导体场效应晶体管)，例如dc-dc(直流到直流电压转换)线路设计、hot swap(热插拔)线路设计，均有mosfet的参与。

2、mosfet有一个参数叫soa(安全工作区域)，定义是mosfet可以耐受的单个脉冲电流的能力。该参数往往以单个脉冲时间宽度下，mosfet的漏极到源极电压(vds)和漏极电流(id)的二维坐标图来体现。mosfet正常工作时的电压和电流都不应该超过该限定范围，否则会有烧坏mosfet的风险。mosfet特别是在大电流的使用场景中，应当严格参考soa曲线进行电路设计。

3、当前，mosfet厂商规格书中会提供soa曲线来指导工程师进行电路设计，mosfetsoa曲线是由mosfet在一定导通时间下，通过mosfet的漏极电流id和漏极到源极电压vds组成。在选用一颗mosfet时，特别是应用在大电流的应用场景中，由于厂商规格书中的soa曲线未经过测试验证，我们直接参考其来进行电路设计，存在一定的风险。但是，mosfet soa曲线测试点多，需要测试mosfet在不同导通时间下，不同vds对应的id，测试工作量大，而且繁琐，人工手动测试容易出错或者遗漏。另外，现有的测试soa的仪器设备均比较昂贵，导致我们没有条件进行soa测试。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明的目的在于提供一种mosfet soa曲线自动化测试系统及方法，实现了自动化测试mosfet soa曲线，省去了繁琐的人工测试操作，简化了测试方法，缩短了测试时间，提高了测试效率。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种mosfet soa曲线自动化测试系统，包括：上位机、信号发生器、直流电源和soa测试板；soa测试板分别与上位机、信号发生器和直流电源连接，信号发生器与上位机连接；上位机，用于控制测试系统的工作、测试数据收集；信号发生器，用于控制soa测试板上的驱动mosfet的导通时间ton和漏极电流id；直流电源，用于为测试系统供电；soa测试板：用于连接待测mosfet，并测试待测mosfet的soa曲线。

3、进一步，soa测试板设有vdd电源、待测mosfet、驱动mosfet、第一控制模块、第二控制模块、监控芯片和检测电阻；所述vdd电源依次串联待测mosfet、驱动mosfet和检测电阻后接地；第一控制模块分别与上位机和待测mosfet连接，第二控制模块分别与信号发生器和驱动mosfet连接，监控芯片并联在检测电阻上，监控芯片与上位机连接。

4、进一步，直流电源通过电源线为vdd电源供电；所述信号发生器通过同轴线缆与第二控制模块连接，通过第二控制模块控制驱动mosfet的导通时间ton和漏极电流id，进而控制待测mosfet的导通时间ton和漏极电流id。

5、进一步，上位机通过gpib线与信号发生器连接，用于控制信号发生器的开始或停止工作，并控制信号发生器的输出信号脉冲宽度和幅值；上位机通过usb转i2c的线缆，与监控芯片的i2c排针相连，用于监控读取检测电阻的电压和电流值；上位机通过usb转uart的线缆与第一控制模块连接，用于控制待测mosfet的vds电压。

6、进一步，第一控制模块包括cpld、开关通道控制电路和可编程稳压二极管；上位机通过usb转uart的线缆与cpld连接，cpld通过开关通道控制电路与可编程稳压二极管连接，可编程稳压二极管与待测mosfet连接，cpld通过开关通道控制电路选择接入可编程稳压二极管的电阻，控制可编程稳压二极管的电压变化，从而控制待测mosfet的vds电压。

7、进一步，第二控制模块采用运算放大器；运算放大器用于接收信号发生器发出的不同脉冲宽度和电压幅值的方波，经过放大后发送至驱动mosfet，通过不同脉冲宽度的方波控制驱动mosfet的导通时间ton，通过不同电压幅值的方波控制驱动mosfet的vgs电压，进而控制驱动mosfet的漏极电流id。

8、进一步，所述监控芯片用于采集检测电阻的电压和电流，并将采集数据存储到内置寄存器中；所述上位机，用于通过i2c接口，读取监控芯片的电流寄存器，确定当前待测mosfet的漏极电流id，上位机根据读取的电流值生成实测soa曲线，与厂商规格书给出的相应电流数据做比较，判断规格书soa曲线的准确性。

9、相应的，本发明还公开了一种mosfet soa曲线自动化测试方法，包括如下步骤：

10、s1：将直流电源、上位机、信号发生器、soa测试板进行连接，启动直流电源输出电压；

11、s2：上位机发送命令，控制待测mosfet的vds电压、导通时间ton和漏极电流id；s3：上位机控制信号发生器向驱动mosfet输出方波脉冲，开启测试；

12、s4：上位机读取监控芯片采集的漏极电流id，执行预设的测试流程，记录测试pass的漏极电流id，并绘制ton、vds和id的曲线；

13、s5：在导通时间ton一定时，利用预设的测试流程测试不同vds对应的id电流，并绘制ton、vds和id的曲线；

14、s6：改变导通时间ton，利用预设的测试流程测试不同vds对应的id电流，并绘制ton、vds和id的曲线；

15、s7：上位机记录所有的测试数据，完成待测mosfet实测的soa曲线绘制。

16、进一步，步骤s2包括：

17、上位机控制信号发生器，设置方波脉冲宽度，即待测mosfet的导通时间ton；

18、上位机控制cpld选择接入可编程稳压二极管的电阻，确定可编程稳压二极管的电压，即待测mosfet的vds电压；

19、上位机控制信号发生器，设置方波脉冲电压幅值，即待测mosfet的漏极电流id。

20、进一步，预设的测试流程包括：

21、在待测mosfet导通期间，若监控芯片采集的漏极电流id没有出现电流瞬间增大的情况，则视为测试pass；此时，保持vds电压和导通时间ton不变，在之前测试的漏极电流id基础上增大10％，重复步骤s3的操作；若增大漏极电流id测试后，测试pass，上位机记录下当前的漏极电流id值，用于绘制待测mosfet的实测soa曲线；若增大漏极电流id测试后，出现电流瞬间增大的情况，则待测mosfet发生损坏，视为测试fail；通过cpld点亮预设的led，通知测试者更换待测mosfet，上位机用前一次测试pass的漏极电流id值绘制待测mosfet的实测soa曲线；

22、在待测mosfet导通期间，若记录下来的电流值出现了电流瞬间增大的情况，说明待测mosfet发生损坏，视为测试fail,此时保持待测mosfet的vds电压和导通时间ton不变，在之前测试的漏极电流id基础上减小10％，重复步骤s3的操作，直到能够测试pass，找出待测mosfet在当前vds电压和导通时间ton条件下可以承受的漏极电流id值，并记录此漏极电流id值，用于绘制待测mosfet的实测soa曲线。

23、对比现有技术，本发明有益效果在于：

24、1、本发明可以验证不同厂商、不同型号的mosfet soa，为mosfet的选型和电路设计提供依据，有效的保障了电路设计的可靠性，提高产品的质量，为公司建立良好口碑。

25、2.本发明实现了mosfet soa的自动化测试流程，可以避免人工测试带来的遗漏与错误，节省了测试时间与人力，提高了测试效率。

26、3、本发明节省了专业soa测试设备的购买成本和时间成本。

27、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。