BR2962系列大功率二极管恢复时间测试仪

BR2962A型微电脑功率二极管恢复参数测试仪

用途：用于1A-40A快恢复单双二极管的恢复参数测试。

主要特点；

    LCD显示恢复时间trr、恢复电荷Qrr、软度C、恢复电流Ir。

    正向电流1-10A由键盘设置。反向脉冲Vr固定为30V。

    电流下降率dI/dt在测试trr、C时可分别由键盘设置。

测试结果可很方便地换算为关断损耗。

本机是根据大半导体公司（摩托罗拉、西门子、三菱、整流器、汤姆荪、富士通）标准要求的测试方法设计的，用于测试二极管的反向恢复参数的专用设备。例如；在开关电源的应用中，使用本机测控该参数可提高电源效率，减少辐射及管子发热，从而保证产品性能与可靠性。可广泛用于二极管专业生产厂和二极管使用部门及计量部门。

本机设有trr波形输出插口和前置脉冲输出插口，便于使用示波器。

本机使用条件为GB2075-82的第Ⅱ组。

注意：本机恢复时间读出方法与过去的不同，故测得恢复时间稍大。

一；技术指标：

    测试脉冲：

    宽    度：  2-4μS。

    周    期：  100μS≤±1%。

    反向电流；  大18A。(参考值)

抽出速率：  -10,20,30,40,50,60,70,100,150,200A/μs。(共10档)

            误差≤±10%。

    幅    度:   -30V(固定)。

    正向电流：  1-10A≤±5％。（间隔1A,共10档）

           （测试trr和测试C时可分别设IF和反向抽出速率di/dt）

负载电阻：  1Ω≤±2％。

条件设置：  经键盘设置测试条件，本机会记忆到再次修改为止。

    测试范围：

         trr：  15-500ns。 ≤±5％±5字。(40-500ns)(定义见上图)

         Qrr：  10-5000nc。≤±10％±10字。        (定义见上图)

         C  ：  1.00-4.00。≤±10％±5字。         (定义见上图)

          Ir  ：   1.0-18.0A。≤±10％±3字。          (定义见上图)

显    示：  液晶显示器一次性显示。

    前置脉冲：

    幅    度：  ＞2V。(RL=1K)

超前主脉冲: ＞20ns。

其    它：  外形尺寸：280*300*115(mm)。电    源：220V±10％,50Hz。

                重    量：5Kg。            消耗功率：≤35VA。

    二；使用方法：

    (1)将配套测试夹插头插进主机面板的接线孔内。

    (2)测试trr参数的IF，-di/dt的设定按各厂技术部的规定设定。并由键盘输入（一般测试普通管用10-20A/μs,测试快恢复管时用40-100A/μs，测试超快恢管时用200A/μs。大致要求是:恢复波形呈现V形比较合理）。

(3)测试C参数的IF，-di/dt的设定按各厂的规定设定。并由键盘输入。测试C参数的相应串联电感(模拟分布电感和变压器漏感)为:

     Lp(uh)=30/(di/dt)。如：所选测C时di/dt=100A/us，即Lp=0.3uh。并联电阻为82欧(模拟线路中阻尼电阻) 。

(4)将被测管按面板标志正负极性置测试端，按动测试钮即显示恢复参数。

(5)不要将测试夹引线任意加长，以免trr较小时出现时出现大的误差，需有限加长时用宽8mm,厚0.1mm铜带作接线可使附加误差小,来往铜带应绝缘后叠合，以抵消接线电感。

测试夹连线长度每根标准为225px(含夹子长度)，适合用于di/dt为20-40A/us。而对于100-200A/us档则不用测试夹，直接将被测器件压于测试口测试。

(6)有的超快恢管因恢复波形中振荡幅度过大，测试时会伴随使显示出错(用100M以上示波器可证实之。) 对于该种管子可读示波器波形借以读出trr。

但测试线有电感使di/dt稍慢，故trr显示稍大。但对Qrr、C参数无影响。

测试trr很小的管子时，di/dt要设大一些，以便Ir>1A，测试trr很大的普通管时，di/dt要设小一些，以便Ir<18a< span="">。

（7）使用中的操作：

开机后，仪器自动调出上次使用存储的数据，先显示第一页：

箭头所指项允许修改，按“选择”键箭头可上下移动。按“设置”键改变内容。本页不再修改时按“确定”键转第二页。

（第二页显示的是测试trr、Qrr的条件）

箭头所指项允许修改，按“选择”键箭头可上下移动。按“设置”键改变内容。(trr、Qrr用数字键键入新值后按存储键存储)本页不再修改时按“确定”键转第三页。

（第三页显示的是测试C的条件）

箭头所指项允许修改，按“选择”键箭头可上下移动。按“设置”键改变内容。本页不再修改时按“确定”键转测试准备。如第1页设“自动”测试状态则转第四页。（第四页为输出的延迟选择）

按“设置”键改变内容，按“确定”键转测试准备。

测试准备好后，显示：（已测试过管子后不显此页，但功能不变）

按极性接好管子，按触发钮即自动设置测试条件并测试，且显示测试结果。

在按触发钮前，按“存储”键在连接好打印机时可打印刚测试管的测试条件和测试数据。点按“设置”键可回到刚开机状态重新设置。(如按“设置”键时间稍长，可能出现黑屏，关机重开即可)

显示：

显示后，仪器回到等待触发状态，待接好下一管子，按触发钮测试或打印/重新设置。

    三；工作原理：

    从CPU；IC9产生频率为10KC，宽度为2μs的测试讯号、宽度为4μs的预加正向电流讯号、比测试脉冲提前约0.1μs的前置脉冲，以及其它辅助信号等。

测试讯号经IC10f、IC14驱动TR10产生测试脉冲，经L2-6（由J4-8选择）加于被测二极管的正极，自TR7来的正向电流同时亦加于被测二极管的正极，R29-32（由J0-3选择）决定了IF正向电流的数值。从被测管负极输出的恢复波在负载电阻R45产生恢复波形。恢复波形由D18检波得到电压，经IC5d降低阻抗，D4-5校正检波压降损失后由R10,59分压得相当于峰值电压的1/4的直流电压，与恢复波本身在TR11-15、TR2、3中进行恢复时间比较点判别，从C34、R14上输出与恢复时间成正比的电压，经IC4放大后送A/D转换器转换成数字。

恢复时间比较原理如下：从CPU；IC9输出的辅助信号下降沿触发IC15b使其置位以便允许IC15a工作，恢复波形前沿过零信号使TR14关断而TR15导通，因而R53将下降沿送IC15a使其置位。恢复波形后沿过1/4幅度信号使TR13导通而TR12关断，R57将上升沿送TR11放大后将IC15a,b同时复位。IC15a的Q’输出与trr同等宽度的脉冲经TR2,3转换成与trr成正比宽度的电流脉冲经C34,R14积分后送A/D转换器，即转换为恢复时间。TR16和W5决定了TR2,3的电流，因而W5是trr校正元件。

IC5a作有无被测管判断用，有被测管时因正向电流IF使R45加电，从而使TR4导通，TR2-3工作，否则不工作。

前置脉冲由IC10e输出，因测试脉冲要经IC10f、IC14、TR10放大有延迟，因而相比之下前置脉冲有20ns以上的超前。

W5用于trr校正，仅供维修人员校正用，不要轻易调节。

IC11、12供给整机±5V电压，TR8、9和D12供应-30V电压，+12V由单片开关电源IC13提供。

LCD的显示控制、键盘输入管理、A/D转换及各项管理和运算和各继电器的管理均由主CPU；IC6实现。

    四；检验方法:

检验本机需具备100MHz(±2%)以上的示波器，(60MC勉强也行)低电阻数字欧姆表或凯尔文电桥(±0.1%)。

(1)测试负载电阻阻值用四端法，测试点在接线柱(-)极和恢复波形插口的外缘之间，测得的值应减去0.02Ω的内引线电阻。测试时加于两测试点间的电压应小于0.5V，且本机应处于不通电源状态。

(2)正向电流的测试，可将0.1Ω±1%/1W的无感电阻串被测管负极并置测试端，用示波器测试其正方向矩形脉冲后部部份,其幅度除无感电阻即为IF值。

测试点为1A、2A、4A，8A。

(3) 反向脉冲电流幅度和反向电流下降率用示波器测量：测试时在测试端加恢复时间稍长的管子（以便产生足以供测试的Ir幅度），IF设置3A，波形用高阻探头连通示波器在恢复波形口测试，测试的段落应取IF过零点下的-4A范围，（但在200A/us时IF过零点下的-2A范围，更能读准该数据）。按负载电阻=1Ω计算其-Ir/t的平均-di/dt值。-di/dt的测试点为10、20、40、100、200A/us。测试选段应尽量靠近过零点、又要避开恢复波不平滑的部分。

反向脉冲电流幅度和反向电流下降率用示波器测量时,宜将测试trr和测试C的反向电流下降率设置成相同,以免误测试。

反向电流下降率-di/dt必需在检定trr的准确度前检定。

(4)用示波器检定trr的准确度时，用带高阻探头的示波器在trr口进行。但判断时应一并考虑示波器的误差。(也可用本机附件4#高频电缆,它的导线是φ0.1的康铜丝,故可测试出100-200欧左右电阻值)

(5)前置脉冲的测试，可用普通高频电缆(或本机附件5#高频电缆)连接前置脉冲插口和示波器的Y轴输入插口直接测量，亦可用高阻探头连通示波器进行。

     五；校正方法:

    IF的误差由R29-32电阻决定,校正时用串并电阻校正。 

trr 的高端校正在反向抽出速率-40A/µs时，用trr=300±50ns的管子,对比示波器调W5进行。低端校正在反向抽出速率-200A/µs时，用trr=30±5ns的管子,对比示波器调W3进行。

    六；本机附件:

    4号高频电缆       1条    5号高频电缆       1条

    专用测试夹        2个    电源电缆          1条

说  明  书        1本    测试数据书        1本

保  险  丝(0.5A)  2支

BR2962A装箱单：

附录；

测试时的IF和-di/dt如何确定？trr多少才合格？

测试时的IF和-di/dt一般由二极管使用的实际条件决定。如5A的管子实际用在峰值5A，则IF设5A。-di/dt的确定以被整流电源的电流下降率决定，以峰值4A计，如前边逆变电路为正激，和全、半桥PWM由VDMOS管控制时其脉冲前后沿为0.1μs，取dIF/dt= -4A/0.1μs以上测试即用40A/μs测试。但前边逆变电路由双极晶体管组成的话，因功率双极晶体管tr和tf 一般在0.2-2μs，取dIF/dt= 20A/μs较符合实际。(参考表如下)

同是上述电路如用谐振技术，大多用20-40A/μs测试已够了。但并不意味着trr要求较低，一支二极管在规定IF和结温条件下每次关断的关断损耗是常数，总关断损耗只与工作频率成正比，有国外资料说用谐振技术时对二极管trr要求较低，其实是通过电流已经充分减少后再关断的原因。

       trr的值指达到稳定结温时的值，具体操作是将被测管置于恒温槽中，待达到规定结温时测试。要注意不同工艺不同耐压的管子在常温和结温下trr值的变化率大不相同，一定要通过摸底试验，以保证产品质量的同时不对二极管要求过高，从而大限度减低生产成本。

根据本机所执行标准的特点，本机显示恢复时间与每一周波因trr造成的损耗经验关系式如下表所示：

注：trr单位为µs。每一周波trr造成的损耗单位为µj，乘以工作频率 即为该管子的trr损耗。

例：某管trr在-100A/µs，IF=1A和100℃结温条件下为80ns，在50KC工作频率损耗为：

 Pcs=50000*45.5*0.082=14560µj，即trr附加损耗在正向峰值电流=1A和结温100℃条件下为14.6mW，因与正向压降损耗相比可以忽略，故可以使用。

当然trr与管子结温有强烈的关系，如普通扩铂台面管常温测得trr值到100℃时要增大1-2.5倍，因此关断损耗要比常温大4-10倍。但若trr太小时不但价格高，且随trr做得很小而正向压降大到不能容忍，因而要选一平衡点而得出效果。平面扩金工艺管是更好的选择，它有更小的正向压降，而trr值到100℃时增大不到0.5倍，但反向特性和高温性能有所下降。

以下四图是dIF/dt的典型恢复时间波形：（同一管）。

从图可看出；随着dIF/dt的增大，Ir增大而trr变小，其代表反向损耗的面积（<0部分）基本不变。

不可避免的，因此二极管关断瞬间必然产生振铃，其幅度可达数倍于电源峰值。本机就模拟在一定电感和电流变化率下，被测二极管的软度，它越接近1越好。

使用二极管的单位如选用的管子软度差，会在电源输出发现许多毛刺，且很难消除。这时在二极管两端加RC吸收回路（会增加功耗），或选择C较小的管子（不增加功耗）就能取得较好的效果。