|
BR2962系列大功率二極管恢復時間測試儀 BR2962A型微電腦功率二極管恢復參數(shù)測試儀 用途：用于1A-40A快恢復單雙二極管的恢復參數(shù)測試。 主要特點； LCD顯示恢復時間trr、恢復電荷Qrr、軟度C、恢復電流Ir。 正向電流1-10A由鍵盤設置。反向脈沖Vr固定為30V。 電流下降率dI/dt在測試trr、C時可分別由鍵盤設置。 測試結果可很方便地換算為關斷損耗。
本機是根據(jù)大半導體公司（摩托羅拉、西門子、三菱、整流器、湯姆蓀、富士通）標準要求的測試方法設計的，用于測試二極管的反向恢復參數(shù)的專用設備。例如；在開關電源的應用中，使用本機測控該參數(shù)可提高電源效率，減少輻射及管子發(fā)熱，從而保證產(chǎn)品性能與可靠性?？蓮V泛用于二極管專業(yè)生產(chǎn)廠和二極管使用部門及計量部門。 本機設有trr波形輸出插口和前置脈沖輸出插口，便于使用示波器。 本機使用條件為GB2075-82的第Ⅱ組。  注意：本機恢復時間讀出方法與過去的不同，故測得恢復時間稍大。 一；技術指標： 測試脈沖： 寬 度： 2-4μS。 周 期： 100μS≤±1%。 反向電流； 大18A。(參考值) 抽出速率： -10,20,30,40,50,60,70,100,150,200A/μs。(共10檔) 誤差≤±10%。 幅 度: -30V(固定)。 正向電流： 1-10A≤±5％。（間隔1A,共10檔） （測試trr和測試C時可分別設IF和反向抽出速率di/dt） 負載電阻： 1Ω≤±2％。 條件設置： 經(jīng)鍵盤設置測試條件，本機會記憶到再次修改為止。 測試范圍： trr： 15-500ns。 ≤±5％±5字。(40-500ns)(定義見上圖) Qrr： 10-5000nc。≤±10％±10字。 (定義見上圖) C ： 1.00-4.00。≤±10％±5字。 (定義見上圖) Ir ： 1.0-18.0A。≤±10％±3字。 (定義見上圖) 顯 示： 液晶顯示器一次性顯示。 前置脈沖： 幅 度： ＞2V。(RL=1K) 超前主脈沖: ＞20ns。 其 它： 外形尺寸：280*300*115(mm)。電 源：220V±10％,50Hz。 重 量：5Kg。 消耗功率：≤35VA。 二；使用方法： (1)將配套測試夾插頭插進主機面板的接線孔內(nèi)。 (2)測試trr參數(shù)的IF，-di/dt的設定按各廠技術部的規(guī)定設定。并由鍵盤輸入（一般測試普通管用10-20A/μs,測試快恢復管時用40-100A/μs，測試超快恢管時用200A/μs。大致要求是:恢復波形呈現(xiàn)V形比較合理）。 (3)測試C參數(shù)的IF，-di/dt的設定按各廠的規(guī)定設定。并由鍵盤輸入。測試C參數(shù)的相應串聯(lián)電感(模擬分布電感和變壓器漏感)為: Lp(uh)=30/(di/dt)。如：所選測C時di/dt=100A/us，即Lp=0.3uh。并聯(lián)電阻為82歐(模擬線路中阻尼電阻) 。 (4)將被測管按面板標志正負極性置測試端，按動測試鈕即顯示恢復參數(shù)。 (5)不要將測試夾引線任意加長，以免trr較小時出現(xiàn)時出現(xiàn)大的誤差，需有限加長時用寬8mm,厚0.1mm銅帶作接線可使附加誤差小,來往銅帶應絕緣后疊合，以抵消接線電感。 測試夾連線長度每根標準為225px(含夾子長度)，適合用于di/dt為20-40A/us。而對于100-200A/us檔則不用測試夾，直接將被測器件壓于測試口測試。 (6)有的超快恢管因恢復波形中振蕩幅度過大，測試時會伴隨使顯示出錯(用100M以上示波器可證實之。) 對于該種管子可讀示波器波形借以讀出trr。 但測試線有電感使di/dt稍慢，故trr顯示稍大。但對Qrr、C參數(shù)無影響。 測試trr很小的管子時，di/dt要設大一些，以便Ir>1A，測試trr很大的普通管時，di/dt要設小一些，以便Ir<18a< span="">。 （7）使用中的操作： 開機后，儀器自動調(diào)出上次使用存儲的數(shù)據(jù)，先顯示第一頁： 方式： | 手動/自動 ← | 注：自動狀態(tài)適合自動測試線上用 | 報警： | 報警/不報警 | 注：報警開啟可自動按數(shù)據(jù)判別合格品 |
箭頭所指項允許修改，按“選擇”鍵箭頭可上下移動。按“設置”鍵改變內(nèi)容。本頁不再修改時按“確定”鍵轉第二頁。 （第二頁顯示的是測試trr、Qrr的條件） Trr(ns) | 20-1500 ← | 注：合格值設置,超出此值判不合格 | Qrr(nc) | 10-9500 | 注：合格值設置,超出此值判不合格 | IF(A) | 1-10 | 注：測試trr的IF設置,一般設為額定值的一半 | didt(A/us) | 10-200 | 注：測試trr的di/dt設置,設為該管關斷前工況 |
箭頭所指項允許修改，按“選擇”鍵箭頭可上下移動。按“設置”鍵改變內(nèi)容。(trr、Qrr用數(shù)字鍵鍵入新值后按存儲鍵存儲)本頁不再修改時按“確定”鍵轉第三頁。 （第三頁顯示的是測試C的條件） Test C term | 注：測試C條件 | C | 1.00-2.50← | 注：合格值設置,超出此值判不合格 | IF(A) | 1-10 | 注：測試C的IF設置,設為該管關斷前工況 | didt(A/us) | 10-200 | 注：測試C的di/dt設置,設為該管關斷前工況 |
箭頭所指項允許修改，按“選擇”鍵箭頭可上下移動。按“設置”鍵改變內(nèi)容。本頁不再修改時按“確定”鍵轉測試準備。如第1頁設“自動”測試狀態(tài)則轉第四頁。（第四頁為輸出的延遲選擇） 延時: | 延時數(shù)0-7 | 注：為了自動分選管子,要設此延時數(shù) |
按“設置”鍵改變內(nèi)容，按“確定”鍵轉測試準備。 測試準備好后，顯示：（已測試過管子后不顯此頁，但功能不變） 按極性接好管子，按觸發(fā)鈕即自動設置測試條件并測試，且顯示測試結果。 在按觸發(fā)鈕前，按“存儲”鍵在連接好打印機時可打印剛測試管的測試條件和測試數(shù)據(jù)。點按“設置”鍵可回到剛開機狀態(tài)重新設置。(如按“設置”鍵時間稍長，可能出現(xiàn)黑屏，關機重開即可) 顯示： trr(ns) | Xxxx | Qrr(nc) | Xxxx | C | x.xx | Ir(A) | xx.x |
顯示后，儀器回到等待觸發(fā)狀態(tài)，待接好下一管子，按觸發(fā)鈕測試或打印/重新設置。 三；工作原理： 從CPU；IC9產(chǎn)生頻率為10KC，寬度為2μs的測試訊號、寬度為4μs的預加正向電流訊號、比測試脈沖提前約0.1μs的前置脈沖，以及其它輔助信號等。 測試訊號經(jīng)IC10f、IC14驅動TR10產(chǎn)生測試脈沖，經(jīng)L2-6（由J4-8選擇）加于被測二極管的正極，自TR7來的正向電流同時亦加于被測二極管的正極，R29-32（由J0-3選擇）決定了IF正向電流的數(shù)值。從被測管負極輸出的恢復波在負載電阻R45產(chǎn)生恢復波形?；謴筒ㄐ斡?/span>D18檢波得到電壓，經(jīng)IC5d降低阻抗，D4-5校正檢波壓降損失后由R10,59分壓得相當于峰值電壓的1/4的直流電壓，與恢復波本身在TR11-15、TR2、3中進行恢復時間比較點判別，從C34、R14上輸出與恢復時間成正比的電壓，經(jīng)IC4放大后送A/D轉換器轉換成數(shù)字。 恢復時間比較原理如下：從CPU；IC9輸出的輔助信號下降沿觸發(fā)IC15b使其置位以便允許IC15a工作，恢復波形前沿過零信號使TR14關斷而TR15導通，因而R53將下降沿送IC15a使其置位?；謴筒ㄐ魏笱剡^1/4幅度信號使TR13導通而TR12關斷，R57將上升沿送TR11放大后將IC15a,b同時復位。IC15a的Q’輸出與trr同等寬度的脈沖經(jīng)TR2,3轉換成與trr成正比寬度的電流脈沖經(jīng)C34,R14積分后送A/D轉換器，即轉換為恢復時間。TR16和W5決定了TR2,3的電流，因而W5是trr校正元件。 IC5a作有無被測管判斷用，有被測管時因正向電流IF使R45加電，從而使TR4導通，TR2-3工作，否則不工作。 前置脈沖由IC10e輸出，因測試脈沖要經(jīng)IC10f、IC14、TR10放大有延遲，因而相比之下前置脈沖有20ns以上的超前。 W5用于trr校正，僅供維修人員校正用，不要輕易調(diào)節(jié)。 IC11、12供給整機±5V電壓，TR8、9和D12供應-30V電壓，+12V由單片開關電源IC13提供。 LCD的顯示控制、鍵盤輸入管理、A/D轉換及各項管理和運算和各繼電器的管理均由主CPU；IC6實現(xiàn)。 四；檢驗方法: 檢驗本機需具備100MHz(±2%)以上的示波器，(60MC勉強也行)低電阻數(shù)字歐姆表或凱爾文電橋(±0.1%)。 (1)測試負載電阻阻值用四端法，測試點在接線柱(-)極和恢復波形插口的外緣之間，測得的值應減去0.02Ω的內(nèi)引線電阻。測試時加于兩測試點間的電壓應小于0.5V，且本機應處于不通電源狀態(tài)。 (2)正向電流的測試，可將0.1Ω±1%/1W的無感電阻串被測管負極并置測試端，用示波器測試其正方向矩形脈沖后部部份,其幅度除無感電阻即為IF值。 測試點為1A、2A、4A，8A。 (3) 反向脈沖電流幅度和反向電流下降率用示波器測量：測試時在測試端加恢復時間稍長的管子（以便產(chǎn)生足以供測試的Ir幅度），IF設置3A，波形用高阻探頭連通示波器在恢復波形口測試，測試的段落應取IF過零點下的-4A范圍，（但在200A/us時IF過零點下的-2A范圍，更能讀準該數(shù)據(jù)）。按負載電阻=1Ω計算其-Ir/t的平均-di/dt值。-di/dt的測試點為10、20、40、100、200A/us。測試選段應盡量靠近過零點、又要避開恢復波不平滑的部分。 反向脈沖電流幅度和反向電流下降率用示波器測量時,宜將測試trr和測試C的反向電流下降率設置成相同,以免誤測試。 反向電流下降率-di/dt必需在檢定trr的準確度前檢定。 (4)用示波器檢定trr的準確度時，用帶高阻探頭的示波器在trr口進行。但判斷時應一并考慮示波器的誤差。(也可用本機附件4#高頻電纜,它的導線是φ0.1的康銅絲,故可測試出100-200歐左右電阻值) (5)前置脈沖的測試，可用普通高頻電纜(或本機附件5#高頻電纜)連接前置脈沖插口和示波器的Y軸輸入插口直接測量，亦可用高阻探頭連通示波器進行。 五；校正方法: IF的誤差由R29-32電阻決定,校正時用串并電阻校正。 trr 的高端校正在反向抽出速率-40A/μs時，用trr=300±50ns的管子,對比示波器調(diào)W5進行。低端校正在反向抽出速率-200A/μs時，用trr=30±5ns的管子,對比示波器調(diào)W3進行。 六；本機附件: 4號高頻電纜 1條 5號高頻電纜 1條 專用測試夾 2個 電源電纜 1條 說 明 書 1本 測試數(shù)據(jù)書 1本 保 險 絲(0.5A) 2支 BR2962A裝箱單： 主機 | 一臺 | 專用測試夾 | 二個 | 5號高頻電纜 | 一條 | 保 險 絲(0.5A) | 二支 | 4號高頻電纜 | 一條 | 說 明 書 | 一本 | 電源電纜 | 一條 | 測試數(shù)據(jù)書 | 一本 |
附錄； 測試時的IF和-di/dt如何確定？trr多少才合格？ 測試時的IF和-di/dt一般由二極管使用的實際條件決定。如5A的管子實際用在峰值5A，則IF設5A。-di/dt的確定以被整流電源的電流下降率決定，以峰值4A計，如前邊逆變電路為正激，和全、半橋PWM由VDMOS管控制時其脈沖前后沿為0.1μs，取dIF/dt= -4A/0.1μs以上測試即用40A/μs測試。但前邊逆變電路由雙極晶體管組成的話，因功率雙極晶體管tr和tf 一般在0.2-2μs，取dIF/dt= 20A/μs較符合實際。(參考表如下) 峰值整流電流 Vout=100V | 正激,全、半橋PWM (用VMOS管) | 正激,全、半橋PWM (用三極管,tf≈1μs) | 反激PWM | 2A | 40-100A/μs | 20A/μs | 20-40A/μs | 4A | 40-100A/μs | 20A/μs | 20-40A/μs | 6A | 40-100A/μs | 20A/μs | 20-40A/μs |
同是上述電路如用諧振技術，大多用20-40A/μs測試已夠了。但并不意味著trr要求較低，一支二極管在規(guī)定IF和結溫條件下每次關斷的關斷損耗是常數(shù)，總關斷損耗只與工作頻率成正比，有國外資料說用諧振技術時對二極管trr要求較低，其實是通過電流已經(jīng)充分減少后再關斷的原因。 trr的值指達到穩(wěn)定結溫時的值，具體操作是將被測管置于恒溫槽中，待達到規(guī)定結溫時測試。要注意不同工藝不同耐壓的管子在常溫和結溫下trr值的變化率大不相同，一定要通過摸底試驗，以保證產(chǎn)品質量的同時不對二極管要求過高，從而大限度減低生產(chǎn)成本。 根據(jù)本機所執(zhí)行標準的特點，本機顯示恢復時間與每一周波因trr造成的損耗經(jīng)驗關系式如下表所示： 經(jīng)驗 關系式 | 所用抽出電流檔 | -20A/μs | -40A/μs | -100A/μs | -200A/μs | 9.1*(trr)2 | 18.2*(trr)2 | 45.5*(trr)2 | 91*(trr)2 |
注：trr單位為μs。每一周波trr造成的損耗單位為μj，乘以工作頻率 即為該管子的trr損耗。 例：某管trr在-100A/μs，IF=1A和100℃結溫條件下為80ns，在50KC工作頻率損耗為： Pcs=50000*45.5*0.082=14560μj，即trr附加損耗在正向峰值電流=1A和結溫100℃條件下為14.6mW，因與正向壓降損耗相比可以忽略，故可以使用。 當然trr與管子結溫有強烈的關系，如普通擴鉑臺面管常溫測得trr值到100℃時要增大1-2.5倍，因此關斷損耗要比常溫大4-10倍。但若trr太小時不但價格高，且隨trr做得很小而正向壓降大到不能容忍，因而要選一平衡點而得出效果。平面擴金工藝管是更好的選擇，它有更小的正向壓降，而trr值到100℃時增大不到0.5倍，但反向特性和高溫性能有所下降。 以下四圖是dIF/dt的典型恢復時間波形：（同一管）。 
從圖可看出；隨著dIF/dt的增大，Ir增大而trr變小，其代表反向損耗的面積（<0部分）基本不變。 不可避免的，因此二極管關斷瞬間必然產(chǎn)生振鈴，其幅度可達數(shù)倍于電源峰值。本機就模擬在一定電感和電流變化率下，被測二極管的軟度，它越接近1越好。 使用二極管的單位如選用的管子軟度差，會在電源輸出發(fā)現(xiàn)許多毛刺，且很難消除。這時在二極管兩端加RC吸收回路（會增加功耗），或選擇C較小的管子（不增加功耗）就能取得較好的效果。
| 
