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BR2962系列大功率二極管恢復(fù)時(shí)間測(cè)試儀

BR2962A型微電腦功率二極管恢復(fù)參數(shù)測(cè)試儀

用途：用于1A-40A快恢復(fù)單雙二極管的恢復(fù)參數(shù)測(cè)試。

主要特點(diǎn)；

    LCD顯示恢復(fù)時(shí)間trr、恢復(fù)電荷Qrr、軟度C、恢復(fù)電流Ir。

    正向電流1-10A由鍵盤設(shè)置。反向脈沖Vr固定為30V。

    電流下降率dI/dt在測(cè)試trr、C時(shí)可分別由鍵盤設(shè)置。

測(cè)試結(jié)果可很方便地?fù)Q算為關(guān)斷損耗。

本機(jī)是根據(jù)大半導(dǎo)體公司（摩托羅拉、西門子、三菱、整流器、湯姆蓀、富士通）標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)試方法設(shè)計(jì)的，用于測(cè)試二極管的反向恢復(fù)參數(shù)的專用設(shè)備。例如；在開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用中，使用本機(jī)測(cè)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(jì)量部門。

本機(jī)設(shè)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(jī)使用條件為GB2075-82的第Ⅱ組。

注意：本機(jī)恢復(fù)時(shí)間讀出方法與過(guò)去的不同，故測(cè)得恢復(fù)時(shí)間稍大。

一；技術(shù)指標(biāo)：

    測(cè)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(cè)試trr和測(cè)試C時(shí)可分別設(shè)IF和反向抽出速率di/dt）

負(fù)載電阻：  1Ω≤±2％。

條件設(shè)置：  經(jīng)鍵盤設(shè)置測(cè)試條件，本機(jī)會(huì)記憶到再次修改為止。

    測(cè)試范圍：

         trr：  15-500ns。 ≤±5％±5字。(40-500ns)(定義見(jiàn)上圖)

         Qrr：  10-5000nc。≤±10％±10字。        (定義見(jiàn)上圖)

         C  ：  1.00-4.00。≤±10％±5字。         (定義見(jiàn)上圖)

          Ir  ：   1.0-18.0A。≤±10％±3字。          (定義見(jiàn)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(cè)試夾插頭插進(jìn)主機(jī)面板的接線孔內(nèi)。

    (2)測(cè)試trr參數(shù)的IF，-di/dt的設(shè)定按各廠技術(shù)部的規(guī)定設(shè)定。并由鍵盤輸入（一般測(cè)試普通管用10-20A/μs,測(cè)試快恢復(fù)管時(shí)用40-100A/μs，測(cè)試超快恢管時(shí)用200A/μs。大致要求是:恢復(fù)波形呈現(xiàn)V形比較合理）。

(3)測(cè)試C參數(shù)的IF，-di/dt的設(shè)定按各廠的規(guī)定設(shè)定。并由鍵盤輸入。測(cè)試C參數(shù)的相應(yīng)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(cè)C時(shí)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(cè)管按面板標(biāo)志正負(fù)極性置測(cè)試端，按動(dòng)測(cè)試鈕即顯示恢復(fù)參數(shù)。

(5)不要將測(cè)試夾引線任意加長(zhǎng)，以免trr較小時(shí)出現(xiàn)時(shí)出現(xiàn)大的誤差，需有限加長(zhǎng)時(shí)用寬8mm,厚0.1mm銅帶作接線可使附加誤差小,來(lái)往銅帶應(yīng)絕緣后疊合，以抵消接線電感。

測(cè)試夾連線長(zhǎng)度每根標(biāo)準(zhǔn)為225px(含夾子長(zhǎng)度)，適合用于di/dt為20-40A/us。而對(duì)于100-200A/us檔則不用測(cè)試夾，直接將被測(cè)器件壓于測(cè)試口測(cè)試。

(6)有的超快恢管因恢復(fù)波形中振蕩幅度過(guò)大，測(cè)試時(shí)會(huì)伴隨使顯示出錯(cuò)(用100M以上示波器可證實(shí)之。) 對(duì)于該種管子可讀示波器波形借以讀出trr。

但測(cè)試線有電感使di/dt稍慢，故trr顯示稍大。但對(duì)Qrr、C參數(shù)無(wú)影響。

測(cè)試trr很小的管子時(shí)，di/dt要設(shè)大一些，以便Ir>1A，測(cè)試trr很大的普通管時(shí)，di/dt要設(shè)小一些，以便Ir<18a< span="">。

（7）使用中的操作：

開(kāi)機(jī)后，儀器自動(dòng)調(diào)出上次使用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，先顯示第一頁(yè)：

箭頭所指項(xiàng)允許修改，按“選擇”鍵箭頭可上下移動(dòng)。按“設(shè)置”鍵改變內(nèi)容。本頁(yè)不再修改時(shí)按“確定”鍵轉(zhuǎn)第二頁(yè)。

（第二頁(yè)顯示的是測(cè)試trr、Qrr的條件）

箭頭所指項(xiàng)允許修改，按“選擇”鍵箭頭可上下移動(dòng)。按“設(shè)置”鍵改變內(nèi)容。(trr、Qrr用數(shù)字鍵鍵入新值后按存儲(chǔ)鍵存儲(chǔ))本頁(yè)不再修改時(shí)按“確定”鍵轉(zhuǎn)第三頁(yè)。

（第三頁(yè)顯示的是測(cè)試C的條件）

箭頭所指項(xiàng)允許修改，按“選擇”鍵箭頭可上下移動(dòng)。按“設(shè)置”鍵改變內(nèi)容。本頁(yè)不再修改時(shí)按“確定”鍵轉(zhuǎn)測(cè)試準(zhǔn)備。如第1頁(yè)設(shè)“自動(dòng)”測(cè)試狀態(tài)則轉(zhuǎn)第四頁(yè)。（第四頁(yè)為輸出的延遲選擇）

按“設(shè)置”鍵改變內(nèi)容，按“確定”鍵轉(zhuǎn)測(cè)試準(zhǔn)備。

測(cè)試準(zhǔn)備好后，顯示：（已測(cè)試過(guò)管子后不顯此頁(yè)，但功能不變）

按極性接好管子，按觸發(fā)鈕即自動(dòng)設(shè)置測(cè)試條件并測(cè)試，且顯示測(cè)試結(jié)果。

在按觸發(fā)鈕前，按“存儲(chǔ)”鍵在連接好打印機(jī)時(shí)可打印剛測(cè)試管的測(cè)試條件和測(cè)試數(shù)據(jù)。點(diǎn)按“設(shè)置”鍵可回到剛開(kāi)機(jī)狀態(tài)重新設(shè)置。(如按“設(shè)置”鍵時(shí)間稍長(zhǎng)，可能出現(xiàn)黑屏，關(guān)機(jī)重開(kāi)即可)

顯示：

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(cè)試或打印/重新設(shè)置。

    三；工作原理：

    從CPU；IC9產(chǎn)生頻率為10KC，寬度為2μs的測(cè)試訊號(hào)、寬度為4μs的預(yù)加正向電流訊號(hào)、比測(cè)試脈沖提前約0.1μs的前置脈沖，以及其它輔助信號(hào)等。

測(cè)試訊號(hào)經(jīng)IC10f、IC14驅(qū)動(dòng)TR10產(chǎn)生測(cè)試脈沖，經(jīng)L2-6（由J4-8選擇）加于被測(cè)二極管的正極，自TR7來(lái)的正向電流同時(shí)亦加于被測(cè)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(cè)管負(fù)極輸出的恢復(fù)波在負(fù)載電阻R45產(chǎn)生恢復(fù)波形?；謴?fù)波形由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(dāng)于峰值電壓的1/4的直流電壓，與恢復(fù)波本身在TR11-15、TR2、3中進(jìn)行恢復(fù)時(shí)間比較點(diǎn)判別，從C34、R14上輸出與恢復(fù)時(shí)間成正比的電壓，經(jīng)IC4放大后送A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字。

恢復(fù)時(shí)間比較原理如下：從CPU；IC9輸出的輔助信號(hào)下降沿觸發(fā)IC15b使其置位以便允許IC15a工作，恢復(fù)波形前沿過(guò)零信號(hào)使TR14關(guān)斷而TR15導(dǎo)通，因而R53將下降沿送IC15a使其置位?；謴?fù)波形后沿過(guò)1/4幅度信號(hào)使TR13導(dǎo)通而TR12關(guān)斷，R57將上升沿送TR11放大后將IC15a,b同時(shí)復(fù)位。IC15a的Q’輸出與trr同等寬度的脈沖經(jīng)TR2,3轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器，即轉(zhuǎn)換為恢復(fù)時(shí)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(wú)被測(cè)管判斷用，有被測(cè)管時(shí)因正向電流IF使R45加電，從而使TR4導(dǎo)通，TR2-3工作，否則不工作。

前置脈沖由IC10e輸出，因測(cè)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(jī)±5V電壓，TR8、9和D12供應(yīng)-30V電壓，+12V由單片開(kāi)關(guān)電源IC13提供。

LCD的顯示控制、鍵盤輸入管理、A/D轉(zhuǎn)換及各項(xiàng)管理和運(yùn)算和各繼電器的管理均由主CPU；IC6實(shí)現(xiàn)。

    四；檢驗(yàn)方法:

檢驗(yàn)本機(jī)需具備100MHz(±2%)以上的示波器，(60MC勉強(qiáng)也行)低電阻數(shù)字歐姆表或凱爾文電橋(±0.1%)。

(1)測(cè)試負(fù)載電阻阻值用四端法，測(cè)試點(diǎn)在接線柱(-)極和恢復(fù)波形插口的外緣之間，測(cè)得的值應(yīng)減去0.02Ω的內(nèi)引線電阻。測(cè)試時(shí)加于兩測(cè)試點(diǎn)間的電壓應(yīng)小于0.5V，且本機(jī)應(yīng)處于不通電源狀態(tài)。

(2)正向電流的測(cè)試，可將0.1Ω±1%/1W的無(wú)感電阻串被測(cè)管負(fù)極并置測(cè)試端，用示波器測(cè)試其正方向矩形脈沖后部部份,其幅度除無(wú)感電阻即為IF值。

測(cè)試點(diǎn)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(cè)量：測(cè)試時(shí)在測(cè)試端加恢復(fù)時(shí)間稍長(zhǎng)的管子（以便產(chǎn)生足以供測(cè)試的Ir幅度），IF設(shè)置3A，波形用高阻探頭連通示波器在恢復(fù)波形口測(cè)試，測(cè)試的段落應(yīng)取IF過(guò)零點(diǎn)下的-4A范圍，（但在200A/us時(shí)IF過(guò)零點(diǎn)下的-2A范圍，更能讀準(zhǔn)該數(shù)據(jù)）。按負(fù)載電阻=1Ω計(jì)算其-Ir/t的平均-di/dt值。-di/dt的測(cè)試點(diǎn)為10、20、40、100、200A/us。測(cè)試選段應(yīng)盡量靠近過(guò)零點(diǎn)、又要避開(kāi)恢復(fù)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(cè)量時(shí),宜將測(cè)試trr和測(cè)試C的反向電流下降率設(shè)置成相同,以免誤測(cè)試。

反向電流下降率-di/dt必需在檢定trr的準(zhǔn)確度前檢定。

(4)用示波器檢定trr的準(zhǔn)確度時(shí)，用帶高阻探頭的示波器在trr口進(jìn)行。但判斷時(shí)應(yīng)一并考慮示波器的誤差。(也可用本機(jī)附件4#高頻電纜,它的導(dǎo)線是φ0.1的康銅絲,故可測(cè)試出100-200歐左右電阻值)

(5)前置脈沖的測(cè)試，可用普通高頻電纜(或本機(jī)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(cè)量，亦可用高阻探頭連通示波器進(jìn)行。

     五；校正方法:

    IF的誤差由R29-32電阻決定,校正時(shí)用串并電阻校正。 

trr 的高端校正在反向抽出速率-40A/μs時(shí)，用trr=300±50ns的管子,對(duì)比示波器調(diào)W5進(jìn)行。低端校正在反向抽出速率-200A/μs時(shí)，用trr=30±5ns的管子,對(duì)比示波器調(diào)W3進(jìn)行。

    六；本機(jī)附件:

    4號(hào)高頻電纜       1條    5號(hào)高頻電纜       1條

    專用測(cè)試夾        2個(gè)    電源電纜          1條

說(shuō)  明  書        1本    測(cè)試數(shù)據(jù)書        1本

保  險(xiǎn)  絲(0.5A)  2支

BR2962A裝箱單：

附錄；

測(cè)試時(shí)的IF和-di/dt如何確定？trr多少才合格？

測(cè)試時(shí)的IF和-di/dt一般由二極管使用的實(shí)際條件決定。如5A的管子實(shí)際用在峰值5A，則IF設(shè)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(jì)，如前邊逆變電路為正激，和全、半橋PWM由VDMOS管控制時(shí)其脈沖前后沿為0.1μs，取dIF/dt= -4A/0.1μs以上測(cè)試即用40A/μs測(cè)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(shí)際。(參考表如下)

同是上述電路如用諧振技術(shù)，大多用20-40A/μs測(cè)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(jié)溫條件下每次關(guān)斷的關(guān)斷損耗是常數(shù)，總關(guān)斷損耗只與工作頻率成正比，有國(guó)外資料說(shuō)用諧振技術(shù)時(shí)對(duì)二極管trr要求較低，其實(shí)是通過(guò)電流已經(jīng)充分減少后再關(guān)斷的原因。

       trr的值指達(dá)到穩(wěn)定結(jié)溫時(shí)的值，具體操作是將被測(cè)管置于恒溫槽中，待達(dá)到規(guī)定結(jié)溫時(shí)測(cè)試。要注意不同工藝不同耐壓的管子在常溫和結(jié)溫下trr值的變化率大不相同，一定要通過(guò)摸底試驗(yàn)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)不對(duì)二極管要求過(guò)高，從而大限度減低生產(chǎn)成本。

根據(jù)本機(jī)所執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，本機(jī)顯示恢復(fù)時(shí)間與每一周波因trr造成的損耗經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式如下表所示：

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(jié)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(jié)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(dāng)然trr與管子結(jié)溫有強(qiáng)烈的關(guān)系，如普通擴(kuò)鉑臺(tái)面管常溫測(cè)得trr值到100℃時(shí)要增大1-2.5倍，因此關(guān)斷損耗要比常溫大4-10倍。但若trr太小時(shí)不但價(jià)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(diǎn)而得出效果。平面擴(kuò)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(shí)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(fù)時(shí)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(guān)斷瞬間必然產(chǎn)生振鈴，其幅度可達(dá)數(shù)倍于電源峰值。本機(jī)就模擬在一定電感和電流變化率下，被測(cè)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(huì)在電源輸出發(fā)現(xiàn)許多毛刺，且很難消除。這時(shí)在二極管兩端加RC吸收回路（會(huì)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。