[实用新型]一种多路并联的超高速低压大电流脉冲式恒流源

说明书

一种多路并联的超高速低压大电流脉冲式恒流源，涉及电源技术领域，如何如何设计可多路并联的、输出电流可达千安级、脉冲上升速度在微秒级高速大电流脉冲式恒流源问题；通过多路输出单独控制，由DSP控制器发出SPI信号，统一下发相同给定脉冲信号，输入到脉冲信号发生源电路，保证恒流源电流均流；主电路多个霍尔电流传感器分别采样多个IGBT发射极输出电流作为反馈信号输入到脉冲恒流源控制电路与给定信号作比较，用于控制驱动电压，使主电路中多个IGBT均工作于线性区，对输出电流大小及脉冲宽度进行控制，达到恒流输出；控制信号EN通过同一I/O口统一控制脉冲信号开通及关断，保证控制信号上升沿时序一致性，实现多路IGBT并联、输出电流达到千安级别。

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体来说是一种多路并联的超高速低压大电流脉冲式恒流源。

背景技术

恒流源指能输出的电流不随自身阻值的变化和外部电压波动而改变的一直电流源，脉冲式恒流源在半导体测试，激光二极管，超导体等测试中。目前市场上普遍存在的脉冲式恒流源电流不高，脉冲上升沿时间比较慢，而随着科技的发展和进步，类似于半导体的领域存在的型号众多、电流高达几千A，对脉冲式恒流源提出很高的要求，因此研究一种新型的可多路并联、超高速、脉冲式、大电流恒流源具有很高的前沿性和重要性。

理想的恒流源应该具有以下特点：不因负载(输出电压)变化而改变；不因环境温度变化而改变；内阻为无限大(以使其电流可以全部流出到外面)。能够提供恒定电流的电路即为恒流源电路，又称为电流反射镜电路。

基本的恒流源电路主要是由输入级和输出级构成，输入级提供参考电流，输出级输出需要的恒定电流。构成恒流源电路的基本原则：恒流源电路就是要能够提供一个稳定的电流以保证其它电路稳定工作的基础。即要求恒流源电路输出恒定电流，因此作为输出级的器件应该是具有饱和输出电流的伏安特性。这可以采用工作于输出电流饱和状态的BJT或者MOSFET来实现。

为了保证输出晶体管的电流稳定，就必须要满足两个条件：a)其输入电压要稳定——输入级需要是恒压源；b)输出晶体管的输出电阻尽量大(最好是无穷大)——输出级需要是恒流源。

对于输入级器件的要求：因为输入级需要是恒压源，所以可以采用具有电压饱和伏安特性的器件来作为输入级。一般的pn结二极管就具有这种特性——指数式上升的伏安特性；另外，把增强型MOSFET的源-漏极短接所构成的二极管，也具有类似的伏安特性——抛物线式上升的伏安特性。在IC中采用二极管作为输入级器件时，一般都是利用三极管进行适当连接而成的集成二极管，因为这种二极管既能够适应IC工艺，又具有其特殊的优点。对于这些三极管，要求它具有一定的放大性能，这才能使得其对应的二极管具有较好的恒压性能。

对于输出级器件的要求：如果采用BJT，为了使其输出电阻增大，就需要设法减小Evarly效应(基区宽度调制效应)，即要尽量提高Early电压。如果采用MOSFET，为了使其输出电阻增大，就需要设法减小其沟道长度调制效应和衬偏效应。因此，这里一般是选用长沟道MOSFET，而不用短沟道器件。

现有技术中，申请号为201621119580.7公开日期为2017年2月22日的中国实用新型专利申请《超高速大电流脉冲式恒流源》通过与电源并联大电容，使负载工作初期主要由电容储存的能量提供，给负载提供一个微秒级别的上升沿；同时，与负载串联一个大功率达林顿管，保证负载通过几百安的脉冲式电流，也能保护负载工作在安全电流模式下。

虽然，上述专利申请能根据不同需求产生相应脉宽和幅值的恒流脉冲，可适用于电阻、LED等负载，结构简单、功能稳定、安全可靠，具有上升沿更快(几十微秒)、电流更大(几百安)等特点，但是其输出电流只达到百安级别，且已公开的恒流源的文献中，还没有可多路并联的、电流幅值达千安级、上升时间达到微秒级的脉冲式的恒流源。

实用新型内容