Klippkrets för dynamisk påresistansmätning över transistorer

[psynoise]

Tidigare har jag kontrollerat spänningen över mättade transistorer med en diod och resistor. Detta behövs i switchade applikationer när drain source-spänningen är stor i strypt tillstånd. Dock har jag funderat på hur på mätresultatet kan göras bättre. Nackdelen med den enkla klippkretsen av diod och resistor är delvis läckström och stor resistans men även kapacitans tror jag ställer till det.

Efter lite bibliotekssökande stötte jag på artikeln A Fast Voltage Clamp Circuit for the Accurate Measurement of the Dynamic ON-Resistance of Power Transistors.

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.js ... %3D6880783

Författarna Gelagaev, Jacqmaer och Driesen presenterade en bra idé tycker jag. Samma koncept som visas i artikeln har jag skissat visat i figuren nedan.

klippkrets-1509262042.png

När testtransistorn (DUT) är mättad ska spänningen över drain och source vara liten. Därav går de båda strömspegelns genererade strömmar I_D genom dioderna D_A respektive D_B. Potentialen i den positiva terminalen för utspänningen v_meas blir då drain-spänningen v_D plus spänningsfallet över dioden D_A. För den negativa terminalen blir potentialen spänningsfallet över dioden D_B.

Om nu spänningsfallen över D_A och D_B lyckas bli samma fås utspänningen v_meas mycket nära drain- och source-spänningen i mättat tillstånd vilket är målet.

I strypt tillstånd när drain source-spänningen v_DS blivit stor går den vänstra I_D strömmen genom klippdioderna D_clamp istället för genom dioden D_A som då är backspänd.

Min ända egentliga fråga för stunden är hur jag bäst lyckas hålla spänningsfallen över D_A och D_B snarlika. Finns det några välkända kommersiella halvledare med två dioder i samma kapsel som kan tänkas göra jobbet tillsammans med någon kommersiell strömspegel som exempel Texas Instruments REF200?

[psynoise]

princip-1509271057-schema.png

princip-1509271057-diagram.png

LTspice-simulering över funktionsprincipen visas ovan. När brytaren motsvarande en transistor är sluten går det en 1 A genom denna. Serieresistansen är satt till 100 mΩ vilket mätningen V(v_outp)-V(v_outn) även indikerar med sina 0,1 V = 1 A * 0,1 Ω.

LTspice-schemat finns bifogat i en zip-fil nedan.

EDIT:

Lade till LTspice-dokument.

[rikkitikkitavi]

Min tanle var direkt att du behöver matchade dioder, ellet kalibrera med en lite resistor som ersätter FETen, då skickar du strömpulser genom istället och läser av diffspä

Sedan undrar jag hur dynamiken blir med lite olika kapacitansernär source svänger upp o ner.

[psynoise]

Hoppas jag slipper matcha dioder. Förhoppningsvis är det till största delen temperatur som ändrar strömspänningkarakterstik och då kanske två dioder i samma kapsel räcker. Dock har jag inte letat över vad som finns kommersiellt än men något borde det finnas tycker jag.

Kalibrera var en bra idé. Eventuellt om jag får för mig att göra något kretskort i framtiden går det alltid att bygga in.

Till att börja med kommer jag nog lödda ihop något enkelt. Wilson-strömspegel med några BC559/BC557-transistorer och 1N4148-dioder. Även om inte 1N4148 tål någon större backspänning kan jag tänka mig ta två i serie för att i alla fall klara 100 V. Som poängterat ovan gäller det att få samma spänningsfall och då strömspänningkarakterstik. Men först ut blir det intressant att se dynamiken i kopplingen och mätnoggrannheten kan jag lämna till senare.

Störningstålighet är också intressant. Lättast är nog att lödda dioderna D_A och D_B direkt på testtransistorn. Sedan dra ledare en bit bort för att koppla resten.

[gkar]

2 dioder ställer till det med matchingen om detta är något som skall gå att tillverka.
Kan du inte göra som du gjort från början, om jag förstått korrekt. Klampa det med en diod och mäta genom en resistor så att du slipper matchningen?

Strömspegeln kräver ju också matchning och tempkompensering.
Ja det går ju att lösa, men det är ju trevligare med saker man inte behöver lösa!

Opampar är trevligt ibland och ofta billigare, de beöver inte kompenseras lika mycket.