CN105823973B - 一种多标准二极管反向恢复时间测试装置 - Google Patents

一种多标准二极管反向恢复时间测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多标准二极管反向恢复时间测试装置，包括检测电路、信号处理电路和数模转换及显示电路；检测电路包括由单片机IC4产生的脉冲经电子开关IC3A、IC3B、IC3F和三极管TR2驱动场效应管TR1产生反向脉冲电压VR形成的反向脉冲电压源电路，由三极管TR11及电阻R21、R22、R23、24、R25及三极管TR3和TR4共同提供正向脉冲电流IF形成的正向脉冲电流源电路，以及由选通开关K1选择负载电阻R3、R5、R7、R9之中任一而形成反向恢复电压波形的测试电路。实施本发明，可满足不同标准的二极管反向恢复时间测试。

Description

一种多标准二极管反向恢复时间测试装置
技术领域
本发明涉及二极管检测技术领域，尤其涉及一种多标准二极管反向恢复时间测试装置。
背景技术
一般电气、电子、通信等设备制造企业的元器件来自不同的供应商，这些供应商各有各的技术指标。企业在使用这些器件之前都要进行筛选，以确保生产设备的一致性、成品率。过去，一般企业采购按不同标准设计的二极管反向恢复时间(Trr)测试仪对来自相应供应商的二极管等器件进行Trr等参数的检测，这样做就需要多台测试仪器，增加了成本。其次，按不同标准设计的Trr测试仪，其中的信号处理电路等模块差异很大，将导致测量结果参差不齐，电路设计人员无所适从，难以形成规范的质量监控体系。再者，不同仪器的操作规程差异较大，影响了工作效率。
为克服电气、电子、通信等设备制造企业的实际困难，本发明在按照国家标准GB-T4023-1997要求的测试方法的基础上，扩充了日本、美国等国的测试标准要求，设计了多个标准集成的二极管Trr测试装置，电路系统主要包括检测电路、信号处理电路、模数转换及数字显示电路等模块，用于测试二极管的Trr，以适合于电气、电子、通信等设备制造企业使用。例如，在开关电源制造商的应用中，使用本装置测量的元器件，可提高开关电源的效率，减少管子发热及电磁辐射，从而改善产品性能。对比文件1(二极管反向恢复时间测试方法，发明专利申请号201410474386.X)、对比文件2(一种高频高压整流器件反向恢复时间测试装置，发明专利申请号201210343876.7)、对比文件3(脉冲边沿整形电路以及二极管反向恢复时间测试装置，发明专利ZL201420189519.4)、对比文件4(一种整流器件反向恢复时间测试装置，发明专利ZL201420847539.6)、对比文件5(高压二极管的反向恢复时间测试系统，电子器件，Vol.35,No.1(2012):61-64.)、对比文件6(二极管反向恢复时间的一种测量方法，天津轻工业学院学报，Vol.40,No.1(2002):41-43.)、对比文件7(关基于微处理机的二极管反向恢复时间测试系统，计量与测试技术，Vol.22,No.6(1995):29-31.)、对比文件8(关于如何正确测量二极管反向恢复时间的探讨，电子产品可靠性与环境试验，Vol.33,No.1(1994):48-53.)等没有涉及本发明所述的检测电路、信号处理电路、模数转换及数字显示电路等。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种多标准二极管反向恢复时间测试装置，可实现二极管的自动检测，从而降低检测时间和人力成本，同时还满足不同标准的二极管反向恢复时间测试。
本发明实施例提供了一种多标准二极管反向恢复时间测试装置，包括依序连接的检测电路、信号处理电路和数模转换及显示电路；其中，
所述检测电路包括由单片机IC4产生的脉冲经电子开关IC3A、电子开关IC3B、电子开关IC3F和三极管TR2驱动场效应管TR1产生反向脉冲电压VR形成的反向脉冲电压源电路，由三极管TR11及电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、三极管TR3、三极管TR4共同提供正向脉冲电流IF形成的正向脉冲电流源电路，以及由选通开关K1选择负载电阻R3、R5、R7、R9之中任一而形成反向恢复电压波形的测试电路；
所述信号处理电路包括由三极管TR5产生的电压经电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R53及电子开关IC5B、电子开关IC5C分压得到按反向恢复电压峰值缩小一定比例而形成的反向恢复电压峰值检波电路和由2个LM339型电压比较器芯片构成双限电压比较器而获得与反向恢复时间等宽的电压脉冲信号的信号采集电路；
所述数模转换及显示电路包括由连接所述信号采集电路中双限电压比较器输出端的A/D转换器IC11和与所述A/D转换器IC11相连的4个数码管。。
其中，所述单片机IC4的型号为89C2051，产生的脉冲为频率为5-10KHz、宽度为2-4μS的脉冲。
其中，当所述测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R3为75Ω时，得到的反向脉冲电压VR为10V，正向脉冲电流IF为50mA。
其中，当所述测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R5为100Ω时，得到的反向脉冲电流IR为10mA，正向脉冲电流IF为10mA。
其中，当所述测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R7为10Ω时，得到的反向脉冲电流IR为100mA，正向脉冲电流IF为100mA。
其中，当所述测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R9为1Ω时，得到的反向脉冲电流IR为1A，正向脉冲电流IF为0.5A。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
在本发明实施例中，由于装置可根据测试电路中的选通开关选择不同负载电阻，产生不同测试条件，形成不同反向恢复电压波形，从而实现不同标准反向恢复时间的自动测试，降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种多标准二极管反向恢复时间测试装置的系统结构图；
图2为图1中检测电路的电路连接图；
图3为图1中信号处理电路的电路连接图；
图4为图1中数模转换及显示电路的电路连接图；
图5为选通开关K1选择负载电阻R3测量某二极管形成的反向恢复电压波形图；即按照标准1(在IF＝50mA，VR＝10V，RL＝75Ω条件下)测得的反向恢复波形Vrr波形(1)、以及图3中TR10基极的波形(2)及TR9基极的波形(3)。可见电路实现了Vrr—Trr脉冲之间的转换。
图6为选通开关K1选择负载电阻R5测量某二极管形成的反向恢复电压波形图；即按照标准2(在IF＝10mA，IR＝10mA，RL＝100Ω条件下)测得的反向恢复波形Vrr波形(1)、以及图3中TR10基极的波形(2)及TR9基极的波形(3)。可见电路实现了Vrr—Trr脉冲之间的转换。
图7为选通开关K1选择负载电阻R7测量某二极管形成的反向恢复电压波形图；即按照标准3(在IF＝100mA，IR＝100mA，RL＝10Ω条件下)测得的反向恢复波形Vrr波形(1)、以及图3中TR10基极的波形(2)及TR9基极的波形(3)。可见电路实现了Vrr—Trr脉冲之间的转换。
图8为选通开关K1选择负载电阻R9测量某二极管形成的反向恢复电压波形图；即按照标准4(在IF＝0.5A，IR＝1A，RL＝1Ω条件下)测得的反向恢复波形Vrr波形(1)、以及图3中TR10基极的波形(2)及TR9基极的波形(3)。可见电路实现了Vrr—Trr脉冲之间的转换。
比较所得波形的区别，可看出不同标准测量结果的差异。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种多标准二极管反向恢复时间测试装置，包括依序连接的检测电路、信号处理电路和数模转换及显示电路。
如图2所示，检测电路包括反向脉冲电压源电路、正向脉冲电流源电路和测试电路；其中，
(1)反向脉冲电压源电路由型号为89C2051单片机IC4产生的脉冲为频率为5-10KHz、宽度为2-4μS的脉冲，经4066型电子开关IC3A、电子开关IC3B、电子开关IC3F和2N2907型三极管TR2驱动IRF511型场效应管TR1产生反向脉冲电压VR形成；
(2)正向脉冲电流源电路由TIP122型三极管TR11及电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、A778型三极管TR3、C1162型三极管TR4共同提供正向脉冲电流IF形成；
(3)测试电路可通过选通开关K1选择负载电阻R3、R5、R7、R9之中任一而形成反向恢复电压波形。由于正向脉冲电流IF和反向脉冲电压VR经由选通开关K1分别选择对应不同标准的器件组成的子电路，并通过L1先后加于被测二极管DUT的正极，因此从被测二极管DUT负极输出的反向恢复电流，经由测试标准选通开关K1分别选择不同的负载电阻RL如R3、R5、R7、R9，在这些电阻上各自形成了反向恢复电压波形(电压信号，Vrr＝Irr·RL)。选通开关K1选择不同的VR、IF和RL，实现不同标准要求的测试。
在图2中，当测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R3为75Ω时(即按国内某标准要求设置)，得到的反向脉冲电压VR为10V，正向脉冲电流IF为50mA；
当测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R5为100Ω时(即按国外甲公司的标准要求设置)，得到的反向脉冲电流IR为10mA，正向脉冲电流IF为10mA；
当测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R7为10Ω时(即按国外乙公司的标准要求设置)，得到的反向脉冲电流IR为100mA，正向脉冲电流IF为100mA；
当测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R9为1Ω时(即按国外丙公司的标准要求设置)，得到的反向脉冲电流IR为1A，正向脉冲电流IF为0.5A。因此，
如图3所示，信号处理电路包括反向恢复电压峰值检波电路和信号采集电路；其中，
(1)反向恢复电压峰值检波电路由三极管TR5产生的电压经电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R53及电子开关IC5B、电子开关IC5C分压得到反向恢复电压峰值缩小一定比例的值；
在图3中，三极管TR5用于10.3V稳压，扣除器件本身压降，输出约10.0V。连接三极管TR5发射极的-10V固定电压通过D7输出，经电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R53及4066型电子开关IC5B、IC5C分压得相当于反向恢复电压波形Vrr的峰值电压的10％(10Ω、75Ω、100Ω档)和25％(1Ω档)。
(2)信号采集电路通过2个LM339型电压比较器芯片构成双限电压比较器而获得与反向恢复时间等宽的电压脉冲信号实现。
在图3中，2个LM339型电压比较器构成的双限电压比较器完成对反向恢复电压波形Vrr向宽度等于Trr的脉冲的转换；再送给三极管TR9、三极管TR10的基极，从三极管TR9、三极管TR10的发射极输出时电流放大，连接在三极管TR9发射极的电阻R49上形成与反向恢复时间成正比的模拟电压信号T3，此信号T3送到数模转换及显示电路显示出来。电子开关IC5C的电压25％Vrrm、电子开关IC5B的电压10％Vrrm。二极管D2、二极管D3可判断所用测试标准具体是哪一档。LM324型运算放大器IC1D作有无被测管判断用，无被测管时，因正向电流使IC1D的反相端电平较高，即IC1D输入高，输出低。
如图4所示，数模转换及显示电路包括由连接所述信号采集电路中双限电压比较器输出端的7107型A/D转换器IC11和与A/D转换器IC11相连的4个数码管。
从图3中的信号采集电路输出的信号T3和经过4066型电子开关IC5A、IC5D的脉冲信号T1进入图4中的A/D转换器IC11，IC11通过对输入模拟电压信号T3和TL431C型标准电源IC10提供的参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用脉冲时间间隔转换成数字，进而得出相应的数字输出。
本装置主要优点：反向恢复时间(Trr)用数字显示，Trr显示不易飘移；大量使用贴片元件，显示一致性大幅度提高；反向恢复时间Trr测试范围：15纳秒——1.999微秒，且可选四种标准进行测试。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
在本发明实施例中，由于装置可根据测试电路中的选通开关选择不同负载电阻，产生不同测试条件，形成不同反向恢复电压波形，从而实现不同标准反向恢复时间的自动测试，降低成本。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所描述的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种多标准二极管反向恢复时间测试装置，其特征在于，包括依序连接的检测电路、信号处理电路和数模转换及显示电路；其中，
所述检测电路包括由单片机IC4产生的脉冲经电子开关IC3A、电子开关IC3B、电子开关IC3F和三极管TR2驱动场效应管TR1产生反向脉冲电压VR形成的反向脉冲电压源电路，由三极管TR11及电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、三极管TR3、三极管TR4共同提供正向脉冲电流IF形成的正向脉冲电流源电路，以及由选通开关K1选择负载电阻R3、R5、R7、R9之中任一而形成反向恢复电压波形的测试电路；
所述信号处理电路包括由三极管TR5产生的电压经电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R53及电子开关IC5B、电子开关IC5C分压得到按反向恢复电压峰值缩小一定比例而形成的反向恢复电压峰值检波电路和由2个LM339型电压比较器芯片构成双限电压比较器而获得与反向恢复时间等宽的电压脉冲信号的信号采集电路；
所述数模转换及显示电路包括由连接所述信号采集电路中双限电压比较器输出端的A/D转换器IC11和与所述A/D转换器IC11相连的4个数码管。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单片机IC4的型号为89C2051，产生的脉冲为频率为5-10KHz、宽度为2-4μS的脉冲。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R3为75Ω，得到的反向脉冲电压VR为10V，正向脉冲电流IF为50mA。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R5为100Ω，得到的反向脉冲电流IR为10mA，正向脉冲电流IF为10mA。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R7为10Ω，得到的反向脉冲电流IR为100mA，正向脉冲电流IF为100mA。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试电路中的选通开关K1选择负载电阻R9为1Ω，得到的反向脉冲电流IR为1A，正向脉冲电流IF为0.5A。
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