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: 方式: | 手动/自动 ← | 注:自动状态适合自动测试线上用 | 报警: | 报警/不报警 | 注:报警开启可自动按数据判别合格品 |
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) Trr(ns) | 20-1500 ← | 注:合格值设置,超出此值判不合格 | Qrr(nc) | 10-9500 | 注:合格值设置,超出此值判不合格 | IF(A) | 1-10 | 注:测试trr的IF设置,一般设为额定值的一半 | didt(A/us) | 10-200 | 注:测试trr的di/dt设置,设为该管关断前工况 |
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) Test C term | 注:测试C条件 | C | 1.00-2.50← | 注:合格值设置,超出此值判不合格 | IF(A) | 1-10 | 注:测试C的IF设置,设为该管关断前工况 | didt(A/us) | 10-200 | 注:测试C的di/dt设置,设为该管关断前工况 |
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) 延时: | 延时数0-7 | 注:为了自动分选管子,要设此延时数 |
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: trr(ns) | Xxxx | Qrr(nc) | Xxxx | C | x.xx | Ir(A) | xx.x |
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: 主机 | 一台 | 专用测试夹 | 二个 | 5号高频电缆 | 一条 | 保 险 丝(0.5A) | 二支 | 4号高频电缆 | 一条 | 说 明 书 | 一本 | 电源电缆 | 一条 | 测试数据书 | 一本 |
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) 峰值整流电流 Vout=100V | 正激,全、半桥PWM (用VMOS管) | 正激,全、半桥PWM (用三极管,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: 经验 关系式 | 所用抽出电流档 | -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。
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