CN106124956A - 一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置，包括主控制器和正向电流及浪涌电流产生电路；正向电流及浪涌电流产生电路包括信号源产生、正向电流输出和浪涌电流输出电路；信号源产生电路用于主控制器输出第一指令时，产生正向电流信号至正向电流输出电路中，主控制器输出第二指令时，产生浪涌电流信号至浪涌电流输出电路中；正向电流输出电路用于生成正向电流加载于被测二极管上；浪涌电流输出电路用于生成浪涌电流加载于被测二极管上；主控制器用于发出第一、第二指令，以及根据流经被测二极管的电流信号，确定被测二极管的状态。实施本发明，具有体积小、重量轻、易操作、精度高、安全可靠等优点，能对二极管进行快速正向电流浪涌试验，并显示试验参数。

Description

一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域，尤其涉及一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置。

背景技术

近年来，二极管在工业、家用电子行业得到了广泛的应用，且随着技术进步，对二极管的可靠性要求越来越高。二极管在实际应用中，除了可以通过额定电流外，还可能承受浪涌电流。浪涌电流是指二极管结温为某一温度时，正弦半波浪涌脉冲基波宽度为8.3mS或者10mS条件下，该管所能允许通过的最大不重复正弦半波电流。然而，测试二极管承受的浪涌电流是一种破坏性实验，目的是检测器件芯片本身以及接触引线能够承受的浪涌电流能力，并且验证该器件抗浪涌电流的等级。如果通过二极管的浪涌电流超过其允许范围，轻则会引起元器件的性能恶化，如伏安特性、通态峰值电压变化，重则将二极管毁坏，甚至整个电气系统报废。

在现有技术中，已有二极管正向电流浪涌试验研究的相关报道。梁发程设计的晶体管浪涌电压试验仪[梁发程，华南师院学报自然科学版，Vol.12,No.2(1980):7-19.]，实现了高分辨率监测、程序控制试验过程，产生的高速、高压、矩形大电流脉冲峰值可测，仪器本身的耐浪涌特性有待进一步完善。汤滟和龚炳生设计的10A～2kA智能化浪涌电流测试仪[汤滟，龚炳生，测控技术，Vol.33,No.8(2007):14-16.]，采用LED显示的效果不佳，显示的参数偏少。赵玉贵设计了车用雪崩整流二极管反向重复峰值浪涌电流的试验与测试系统[赵玉贵，车用雪崩整流二极管反向重复峰值浪涌电流的测试[J]，汽车电器，Vol.42,No.04(2003):56-58.]。乐山无线电股份有限公司获得了名称为高压二极管反向浪涌电流发生器的实用新型专利[发明人：郭和平，专利号：ZL2011201008892]。党建平打破了采用改变球隙间距调整放电电压峰值来设计浪涌电流发生器的常规方法[党建平，电子设计工程，Vol.19,No.15(2011):186-188.]，把电工技术与电子技术相结合，利用采样、控制和电子点火，诱使放电间隙按照预先设定的峰值电压放电导通，研制了体积小、输出功率高、可靠性好的10/700μS浪涌电压发生器，解决了输出电压峰值低(仅2.5kV)、放电间隙过小、精确调整球隙距离难的问题，专门用于通信设备的抗浪涌冲击试验。戴娟设计的编程储能式5.0kA浪涌电流测试仪[戴娟，测控技术，Vol.32,No.10(2013):5-7.]，有效地解决了数据包滑坡造成的数据处理异常问题和双工双网模式下多种数据传输方式接收处理问题，保证了测控数据接收处理的实时性和可靠性，此仪器的体积大、损耗高。廖洪志摈弃了通过市电截取正弦半波浪涌电流的方法[廖洪志，电子质量，Vol.34,No.7(2014):10-12.]，利用单片机设计了二极管正向浪涌电流试验及测试装置，满足了一些二极管产品正向浪涌电流试验的要求，但没有数字显示、测量参数不多。周蕊考虑了浪涌信号发生器的短路电流大、频带宽的特点[周蕊，现代电子技术，Vol.37,No.5(2014):87-89.]，根据浪涌信号发生器的性能指标及工作原理提出了一种对比测试法，利用测量系统的电流转换系数，解决了利用频域参数测试系统测量时域信号幅度遇到的问题，而且确保测试时域信号时不失真，可准确地测量浪涌脉冲信号的幅度和时间，但测试方法复杂，仪器模块多。

因此，亟需一种二极管正向电流浪涌试验装置，具有体积小、重量轻、易操作、精度高、安全可靠等优点，且能够对二极管进行快速正向电流浪涌试验，并显示试验参数。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种能够对二极管进行快速正向电流浪涌试验且显示试验参数的数字化二极管正向电流浪涌试验装置。

本发明实施例提供了一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置，其与被测二极管相配合，包括主控制器和与所述主控制器相连的正向电流及浪涌电流产生电路；其中，

所述正向电流及浪涌电流产生电路包括信号源产生电路、正向电流输出电路和浪涌电流输出电路；其中，所述信号源产生电路的第一端与所述主控制器的一端相连，第二端与所述正向电流输出电路的一端相连，第三端与所述浪涌电流输出电路的一端相连，用于当获取到所述主控制器发出的第一指令时，产生正向电流信号并送至所述正向电流输出电路中，或当获取到所述主控制器发出的第二指令时，产生浪涌电流信号并送至所述浪涌电流输出电路中；所述正向电流输出电路的另一端与所述被测二极管的正极相连，用于当获取到所述信号源产生电路输出的正向电流信号时，选择并生成相应正向电流加载于所述被测二极管上；所述浪涌电流输出电路的另一端与所述被测二极管的正极相连，用于当获取到所述信号源产生电路输出的浪涌电流信号时，选择并生成相应浪涌电流加载于所述被测二极管上；

所述主控制器还与所述被测二极管的负极相连，用于生成所述第一指令或第二指令，以及根据所接收到流经所述被测二极管的电流信号，计算出电流值，在显示器上显示出来，并根据所述计算出的电流值，确定所述被测二极管的状态为正常或异常。

其中，所述信号源产生电路包括控制芯片、第一数模转换器、第二数模转换器、寄存器、第三数模转换器、第四数模转换器、第一运放芯片、第二运放芯片、第三运放芯片和光电耦合器；其中，

所述控制芯片的输入端与所述主控制器相连，第一输出端与所述第三数模转换器的控制端相连、第二输出端与所述第四数模转换器的控制端相连，用于产生方波信号，并根据接收到所述主控制器发送的第一指令或第二指令，控制所述第三数模转换器或所述第四数模转换器导通或关断；其中，当所述控制芯片接收到所述主控制器发送的第一指令时，控制所述第三数模转换器导通及所述第四数模转换器关断，使得所述第三数模转换器可输出相应的电流信号；当所述控制芯片接收到所述主控制器发送的第二指令时，控制所述第四数模转换器导通及所述第三数模转换器关断，使得所述第四数模转换器可输出相应的电流信号；

所述第一数模转换器的输入端与所述主控制器相连，输出端与所述寄存器的第一输入端相连，用于将获取到所述主控制器输出的信号转换成正极性基准电压的电流信号；

所述第二数模转换器的输入端与所述主控制器相连，输出端与所述寄存器的第二输入端相连，用于将获取到所述主控制器输出的信号转换成与所述正极性基准电压的电流信号电平值反向的负极性基准电压的电流信号；

所述寄存器的第一输出端与所述第三数模转换器的输入端相连，第二输出端与所述第四数模转换器的输入端相连，用于将所述正极性基准电压的电流信号和所述负极性基准电压的电流信号分别转换成相对应极性的方波信号，并将所述方波信号分别送至所述第三数模转换器或所述第四数模转换器中；

所述第三数模转换器的第一输出端与所述第一运放芯片的正输入端相连，第二输出端与所述第一运放芯片的负输入端相连，用于所述第三数模转换器导通时，将所述方波信号转变成第一正弦全波信号并输出至所述第一运放芯片中；

所述第四数模转换器的第一输出端与所述第二运放芯片的正输入端相连，第二输出端与所述第二运放芯片的负输入端相连，用于所述第四数模转换器导通时，将所述方波信号转变成第二正弦全波信号并输出至所述第二运放芯片中；其中，所述第一正弦全波信号与所述第二正弦全波信号具有相同的电压幅值、相位及周期频率；

所述第一运放芯片的输出端与所述第三运放芯片的正输入端相连，用于将所述第一正弦全波信号转变成只有正弦波正半周的第一半波信号；

所述第二运放芯片的输出端与所述浪涌电流输出电路的一端相连，用于将所述第二正弦全波信号转变成只有正弦波正半周的第二半波信号，并将所述第二半波信号作为所述浪涌电流信号输出至所述浪涌电流输出电路中；

所述光电耦合器串联在所述第三运放芯片的负输入端及输出端上形成电流负反馈电路，且所述光电耦合器还与所述正向电流输出电路的一端相连，用于将所述第一正弦全波信号转变成只有正弦波正半周的第一半波信号，并将所述第一半波信号作为所述正向电流信号输出至所述正向电流输出电路中。

其中，所述正向电流输出电路包括第一分压滤波电路、第一电流幅值调节电路和至少一正向电流输出控制电路；其中，

所述第一分压滤波电路的输入端与所述信号源产生电路中光电耦合器相连，输出端与所述第一电流幅值调节电路的输入端相连，用于接收所述信号源产生电路的正向电流信号，并将所述正向电流信号进行分压及滤波处理；

所述第一电流幅值调节电路的输出端与每一正向电流输出控制电路的输入端相连，用于对所述处理后的正向电流信号的电流幅度大小进行调整；

所述每一正向电流输出控制电路的输出端与所述被测二极管的正极均相连，控制端与所述主控制器均相连，用于根据所述主控制器输出的指令，选择对应的正向电流加载至所述被测二极管上；其中，所述每一正向电流输出控制电路均包括依序连接的一继电器及一采样电阻，且所述每一正向电流输出控制电路中继电器还均与所述主控制器相连；当任一正向电流输出控制电路中继电器接收到所述主控制器输出让其实现导通的指令后，可实现其对应正向电流输出控制电路上流过的正向电流加载至所述被测二极管上。

其中，所述浪涌电流输出电路包括第四运放芯片、第二电流幅值调节电路和至少一浪涌电流输出控制电路；其中，

所述第四运放芯片的正输入端与所述信号源产生电路中所述第二运放芯片的输出端相连，负输入端与所述主控制器相连，输出端与所述第二电流幅值调节电路的输入端相连，用于接收所述信号源产生电路的浪涌电流信号，并将所述接收到的浪涌电流信号进行放大处理；

所述第二电流幅值调节电路的输出端与每一浪涌电流输出控制电路的输入端均相连，用于将所述处理后的浪涌电流信号的电流幅度大小进行调整；

所述每一浪涌电流输出控制电路的输出端与所述被测二极管的正极均相连，控制端与所述主控制器均相连，用于根据所述主控制器输出的指令，选择对应的浪涌电流加载至所述被测二极管上；其中，所述每一浪涌电流输出控制电路均包括依序连接的一继电器及一采样电阻，且所述每一浪涌电流输出控制电路中继电器还均与所述主控制器相连；当任一浪涌电流输出控制电路中继电器接收到所述主控制器输出让其实现导通的指令后，实现其对应浪涌电流输出控制电路上流过的浪涌电流加载至所述被测二极管上。

其中，所述试验装置还包括与所述主控制器及所述被测二极管均相连的温度测试电路；其中，所述温度测试电路由一模拟数字混合集成芯片、二温度传感器及其外围电路形成，用于检测所述被测二极管的温度以及环境温度。

其中，所述试验装置还包括与所述主控制器相连的显示电路；其中，所述显示电路由LCD液晶显示器及外围电路组成，用于显示所述主控制器发出的指令、测试条件参数。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于装置采用模块化设计，各个模块电路独立工作，相互干扰较小，具有体积小、重量轻、易操作、精度高、安全可靠等优点，且浪涌电流或正向电流具有可控特性，使得试验可靠性高，能够快速进行二极管正向电流浪涌试验；

2、在本发明实施例中，由于装置采用直接通过主控制器计算并驱动LCD显示，无需人工参与计算，操作方便，简化了试验过程，从而实现自动试验，达到省时省力的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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数字化二极管正向电流浪涌试验装置的系统结构图；

图2为图1正向电流及浪涌电流产生电路中信号源产生电路的系统结构连接示意图；

图3为图1正向电流及浪涌电流产生电路中正向电流输出电路的系统结构连接示意图；

图4为图1正向电流及浪涌电流产生电路中浪涌电流输出电路的系统结构连接示意图；

图5为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中电源电路的应用场景图；

图6为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中主控制器的应用场景图；

图7为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中信号源产生电路的应用场景图；

图8为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中正向电流输出电路的应用场景图；

图9为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中正向电流输出电路的应用场景图；

图10为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中温度测试电路的应用场景图；

图11为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中针对IN5822型二极管在图7中信号源产生电路内IC8、IC9芯片的OUT端口输出波形图；

图12为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中针对IN5822型二极管在图7中信号源产生电路内IC11芯片的X、Z端口输出波形图；其中，上线为X端口输出波形，下线为Z端口输出波形；

图13为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中针对IN5822型二极管在图7中信号源产生电路内运算放大器IC7A、IC7B输出波形图；

图14为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中针对IN5822型二极管在图7中信号源产生电路内IC23芯片的C端口的波形图；

图15为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中针对IN5822型二极管在图8中正向电流输出电路内IC1芯片的C1、C2端口输出波形图；

图16为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中针对IN5822型二极管在图9中浪涌电流输出电路内IC2A同相输入端及被测二极管加载浪涌电流输出波形的一对比图；其中，上线为IC2A同相输入端的波形；下线为通过被测管的浪涌电流波形，峰值I_fsm＝80A，周波数＝1；

图17为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中针对IN5822型二极管在图9中浪涌电流输出电路内IC2A同相输入端及被测二极管加载浪涌电流输出波形的另一对比图；其中，上线为IC2A同相输入端的波形；下线为通过被测管的浪涌电流波形，峰值I_fsm＝400A，周波数＝1；

图18为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中针对IN5822型二极管在图9中浪涌电流输出电路内IC2A同相输入端及被测二极管加载浪涌电流输出波形的又一对比图；其中，上线为IC2A同相输入端的波形；下线为通过被测管的浪涌电流波形，峰值I_fsm＝80A，周波数＝5；

图19为本发明实施例提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置中针对IN5822型二极管在图10中温度测试电路内IC22芯片THR端口的输出波形(上)及Q端口的输出波形(下)。

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至图4所示，为本发明实施例中，提供的一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置，其与被测二极管DUT相配合，包括主控制器1和与主控制器1相连的正向电流及浪涌电流产生电路2；其中，

正向电流及浪涌电流产生电路2包括信号源产生电路21、正向电流输出电路22和浪涌电流输出电路23；其中，信号源产生电路21的第一端a1与主控制器1的一端相连，第二端a2与正向电流输出电路22的一端相连，第三端a3与浪涌电流输出电路23的一端相连，用于当获取到主控制器1发出的第一指令时，产生正向电流信号并送至正向电流输出电路22中，或当获取到主控制器1发出的第二指令时，产生浪涌电流信号并送至浪涌电流输出电路23中；正向电流输出电路22的另一端与被测二极管DUT的正极相连，用于当获取到信号源产生电路输出21的正向电流信号时，选择并生成相应正向电流加载于被测二极管DUT上；浪涌电流输出电路23的另一端与被测二极管DUT的正极相连，用于当获取到信号源产生电路21输出的浪涌电流信号时，选择并生成相应浪涌电流加载于被测二极管DUT上；

主控制器1还与被测二极管DUT的负极相连，用于生成第一指令或第二指令，以及根据所接收到流经被测二极管DUT的电流信号，计算出电流值，在显示器上显示出来，并根据计算出的电流值，确定被测二极管DUT的状态为正常或异常。

可以理解的是，主控制器1可预设不同的阈值范围，识别正向电流或浪涌电流加载在被测二极管DUT上时，所采集到的电流值是否满足对应预设的阈值范围，如果满足则判断被测二极管DUT状态正常，反之，则被测二极管DUT状态异常。

更进一步的，信号源产生电路21包括控制芯片211、第一数模转换器212、第二数模转换器213、寄存器214、第三数模转换器215、第四数模转换器216、第一运放芯片217、第二运放芯片218、第三运放芯片219和光电耦合器210；其中，

控制芯片211的输入端b1与主控制器1相连，第一输出端b2与第三数模转换器215的控制端d1相连、第二输出端b3与第四数模转换器216的控制端e1相连，用于产生方波信号，并根据接收到主控制器1发送的第一指令或第二指令，控制第三数模转换器215或第四数模转换器216导通或关断；其中，当控制芯片211接收到主控制器1发送的第一指令时，控制第三数模转换器215导通及第四数模转换器216关断，使得第三数模转换器215可输出相应的正向电流信号；当控制芯片211接收到主控制器1发送的第二指令时，控制第四数模转换器216导通及第三数模转换器215关断，使得第四数模转换器216可输出相应的浪涌电流信号；

第一数模转换器212的输入端与主控制器1相连，输出端与寄存器214的第一输入端c1相连，用于将获取到主控制器输出1的信号转换成正极性基准电压的电流信号；

第二数模转换器213的输入端与主控制器1相连，输出端与寄存器214的第二输入端c2相连，用于将获取到主控制器1输出的信号转换成与正极性基准电压的电流信号电平值反向的负极性基准电压的电流信号；

寄存器214的第一输出端c3与第三数模转换器215的输入端d2相连，第二输出端c4与第四数模转换器216的输入端e2相连，用于将正极性基准电压的电流信号和负极性基准电压的电流信号分别转换成相对应极性的方波信号，并将方波信号分别送至第三数模转换器215或第四数模转换器216中；

第三数模转换器215的第一输出端d3与第一运放芯片217的正输入端(+)相连，第二输出端d4与第一运放芯片的负输入端(-)相连，用于第三数模转换器215导通时，将方波信号转变成第一正弦全波信号并输出至第一运放芯片217中；

第四数模转换器216的第一输出端e3与第二运放芯片218的正输入端(+)相连，第二输出端e4与第二运放芯片218的负输入端(-)相连，用于第四数模转换器216导通时，将方波信号转变成第二正弦全波信号并输出至第二运放芯片218中；其中，所述第一正弦全波信号与所述第二正弦全波信号具有相同的电压幅值、相位及周期频率；

第一运放芯片217的输出端与第三运放芯片219的正输入端(+)相连，用于将第一正弦全波信号转变成只有正弦波正半周的第一半波信号；

第二运放芯片218的输出端与浪涌电流输出电路23的一端相连，用于将第二正弦全波信号转变成只有正弦波正半周的第二半波信号，并将第二半波信号作为浪涌电流信号输出至浪涌电流输出电路23中；

光电耦合器210串联在第三运放芯片219的负输入端(-)及输出端上形成电流负反馈电路，且光电耦合器210还与正向电流输出电路22的一端相连，用于将第一正弦全波信号转变成只有正弦波正半周的第一半波信号，并将第一半波信号作为正向电流信号输出至正向电流输出电路22中。

更进一步的，正向电流输出电路22包括第一分压滤波电路221、第一电流幅值调节电路222和至少一正向电流输出控制电路223；其中，

第一分压滤波电路221的输入端与信号源产生电路21中光电耦合器210相连，输出端与第一电流幅值调节电路222的输入端相连，用于接收信号源产生电路21的正向电流信号，并将正向电流信号进行分压及滤波处理；

第一电流幅值调节电路222的输出端与每一正向电流输出控制电路223的输入端相连，用于对处理后的正向电流信号的电流幅度大小进行调整；

每一正向电流输出控制电路223的输出端与被测二极管DUT的正极均相连，控制端与主控制器1均相连，用于根据主控制器1输出的指令，选择对应的正向电流加载至被测二极管DUT上；其中，每一正向电流输出控制电路223均包括依序连接的一继电器2231及一采样电阻2232，且每一正向电流输出控制电路223中继电器2231还均与主控制器1相连；当任一正向电流输出控制电路223中继电器2231接收到主控制器1输出让其实现导通的指令后，可实现其对应正向电流输出控制电路上流过的正向电流加载至被测二极管DUT上。

更进一步的，浪涌电流输出电路23包括第四运放芯片231、第二电流幅值调节电路232和至少一浪涌电流输出控制电路233；其中，

第四运放芯片231的正输入端(+)与信号源产生电路21中第二运放芯片218的输出端相连，负输入端(-)与主控制器1相连，输出端与第二电流幅值调节电路232的输入端相连，用于接收信号源产生电路21的浪涌电流信号，并将接收到的浪涌电流信号进行放大处理；

第二电流幅值调节电路232的输出端与每一浪涌电流输出控制电路233的输入端均相连，用于将处理后的浪涌电流信号的电流幅度大小进行调整；

每一浪涌电流输出控制电路233的输出端与被测二极管DUT的正极均相连，控制端与主控制器1均相连，用于根据主控制器1输出的指令，选择对应的浪涌电流加载至所述被测二极管上；其中，每一浪涌电流输出控制电路233均包括依序连接的一继电器2331及一采样电阻2332，且每一浪涌电流输出控制电路233中继电器2331还均与主控制器1相连；当任一浪涌电流输出控制电路233中继电器2331接收到主控制器1输出让其实现导通的指令后，实现其对应浪涌电流输出控制电路上流过的浪涌电流加载至被测二极管DUT上。

更进一步的，试验装置还包括与主控制器1及被测二极管DUT均相连的温度测试电路3；其中，温度测试电路3由一模拟数字混合集成芯片、二温度传感器及其外围电路形成，用于检测被测二极管DUT的温度以及环境温度。

更进一步的，试验装置还包括与主控制器1相连的显示电路4；其中，显示电路4由LCD液晶屏形成，用于显示所述主控制器发出的指令、测试条件参数等。

更进一步的，试验装置还包括与试验装置中所有电路提供电压的电源电路。

如图5至图11所示，对本发明实施例中的数字化二极管正向电流浪涌试验装置的应用场景做进一步说明：

图5为电源电路的应用场景图，电路由三端稳压集成电源、开关电源等元器件组成。220V交流电源经过变压后，通过桥式整流和滤波得到直流电压V_i，输入到L4960型主开关电源芯片IC18的IN端口，在IC18内部软启动电路的作用下，输出电压逐步上升。当整个内部电路工作正常后，输出电压在储能滤波电感L1取样后，送回IC18的FO端口。在内部误差放大器中与5.1V基准电压进行比较得到误差电压，再用误差电压的幅度去控制IC18芯片内脉宽调制器(PWM)输出的脉冲宽度，经过功率输出级放大和降压式输出电路(由电感L1、二极管D8、电容C28构成)，输出稳定的直流电压V_O。IC18的OUT端口得到的是功率脉冲调制信号，该信号为高电平(IC18内部开关功率管导通)时，除了向负载供电之外，还有一部分电能储存在L1和C28中，此时续流二极管D8截止。当功率脉冲信号为低电平(开关功率管截止)时，D8导通，储存在L1中的电能就经过由D8构成的回路向负载放电，从而维持V_O不变。

采用LM7912型负稳压电路芯片IC21组成稳压电路，其输出电压为-12V。另外，采用LM7906型固定负稳压电路芯片IC19组成稳压电路，其输出电压为-6V，输出电流为1.5A。电容C29对桥式整流后的电流也有滤波作用，二极管D12、D14起到整流作用。连接在IC19、IC21输入/输出端的3个电容C30、C16、C18起到滤波作用。当按下触发键时，接通回路的瞬间电压会由0电平变成高电平，相当于给了W78E54B型主CPU芯片IC16的I/O端口P23一个触发电压信号去控制储能电容放电，产生浪涌电流。

图6为主控制器和显示电路的应用场景图，主控制器主要由W78E54B型主CPU芯片IC16、输入键盘、74LS138型3线－8线译码器IC17、ULN2003型达林顿管IC5、24C02型存储器IC4等组成；显示电路由EDM12864B型液晶显示器LCD及外围器件组成。主CPU芯片IC16的P00-P07作为串口与打印接口相接输出数据，主CPU的P00-P07作为串口给LCD的D0-D7端口提供数据，TXD、RXD、P17端口控制显示器的R/W、D/I和E端口，R/W为读/写选择端，D/I为数据/命令选择端，E为使能端。晶振BJT接在主CPU的X1脚与X2脚之间，结合CPU内部电路，产生单片机的时钟频率，晶振的噪音通过电容C20、C21接地。采用LCD来显示，主CPU的P15和P16分别接到LCD的C2和C1，主CPU的P25则为LCD的复位键RST提供高低电平使之复位。所有的指令均由主CPU芯片处理、判断其合理性、发出控制信息，它还接受键盘的参数设置输入和向LCD显示器发送显示数据，可显示正向电流及其通过时间、浪涌电流、测试温度等。24C02型芯片IC4是基于I2C-BUS的串行E2PROM存储器件，遵循二线制协议，具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点。LS138型3线－8线译码器IC17为IC16的接口扩展电路。TR8、IC20A为浪涌电流过后判别被测二极管开、短路用，根据正向电流通过被测二极管时电压的变化来来识别其是否开路/短路。9014型三极管TR9当作倒相器；9014型三极管TR10可调节浪涌电流与电源50Hz交流电二者同步用。

电阻R68、R69、R70是达林顿管IC5中IN0、IN1、IN2端口的上拉电阻，排电阻R6是IN4、IN5、IN6端口的上拉电阻，其目的是让这些端口处于高电平，达林顿管可以保持正常工作状态，除OUT4外IC5中端口OUT0-6能控制各个继电器，选择正向/浪涌电流输出和电流的等级；OUT4引脚接一个蜂鸣器，当电流选择浪涌大电流输出时，发出警示声，提醒操作人员装置正在进行浪涌电流输出，注意安全。在正向电流浪涌试验结束时，发出不同的提醒报警声。蜂鸣器的设置，一定程度上可以保护操作人员。

图7为信号源产生电路的应用场景图，电路由副CPU芯片IC14，运算放大器IC6A、IC6B、IC7A、IC7B、IC2B，D/A转换器IC12、IC13，电子寄存器IC11，TIL300A型线性光电耦合器IC3、TIL117型线性光电耦合器IC23等构成。副CPU芯片IC14作为控制芯片，TLC5616CP型D/A转换器IC8担当第一数模转换器，IC9作为第二数模转换器，HC4053型芯片IC11担当寄存器，DAC0832型D/A转换器IC12担当第三数模转换器，IC13作为第四数模转换器，LM358型运算放大器IC7A担当第一运放芯片，IC7B作为第二运放芯片，LM412型运算放大器IC2B担当第三运放芯片，光电耦合器由TIL300A型芯片IC3、TIL117型芯片IC23构成。电路中的TLC5615CP型D/A转换器IC8、IC9用于设置正向、浪涌电流的幅度，因它们只输出正极性基准电压，再以LF412型反相器IC6A、IC6B产生大小相同但负极性的电压备用。IC6A、IC6B对只能产生正向基准电压的IC8、IC9的输出信号反相。二者输出至HC4053型寄存器IC11，IC11的Z、X端口输出正负交替的方波，分别送给IC12、IC13输出正弦波电流。LM358型双运算放大器IC7A、IC7B输出的为全波电压。浪涌电流与正向电流信号的波形、相位相同。

另一方面，电路中89C2051型副CPU芯片IC14存储了半个正弦波的数据，由P10-P16端口读出。P17＝1时表示极性为正，P17＝0时表示极性为负。副CPU芯片IC14的P30端口为输出波形底宽8.3mS或10mS的转换端口，控制“1”高电平输出浪涌底宽10mS，“0”低电平输出浪涌底宽8.3mS的选择电路。P31是可扩展一种其它输出波形的控制端(本装置未用)，P35为数据输出控制端，连接主CPU的INTO端。HC4053型电子开关IC11的A、B端口在IC14的P17控制下将正负基准电压周期性地加于2个DAC0832型D/A转换器IC12、IC13的基准输入端口V_ref，同时每半个周期由IC14输送半波的数据，D/A转换器IC12、IC13就输出全波的电流信号，经IC7A、IC7B分别变成全波的正向电流和浪涌电流信号，作为正向电流输出电路、浪涌电流输出电路的输入信号。通过IC7A再送给LM412型JFET输入运算放大器IC2B输出，经9011型三极管TR5放大送到TIL300A型光电耦合器IC3；从IC7B输出的信号再送给浪涌电流产生电路的LM412型JFET输入运算放大器IC2A，作为浪涌电流产生电路的输入。IC7B输出的全波电压经过IC2A输出为全波电压；IC7A输出的全波电压经过IC2B输出为半波电压(正弦波的正半周)，因为IC2B作为TIL300A型光电耦合器IC3的初级反馈，9011型三极管TR5在正弦波的正半周导通，TR5是正向电流的反馈通路，经过IC3的第一组次级系统反馈。TIL117型光电耦合器IC23是正向电流的开关，受到图6主CPU通过达林顿管IC5输出端O5的控制，向图8中的TL494型双脉宽调制器IC1输出信号。

图8为正向电流输出电路的应用场景图，主要由TL494型固定频率脉宽调制器(PWM)芯片IC1、四端采样电阻R11、R12、继电器J3和J4、N沟道MOS管，三极管等元器件组成。经过变压后的21V/7A交流电由二极管桥式整流为本电路提供电源，在图7中的光电耦合器IC3、IC23向本电路输送正向电流信号。在图8电路中，TL494型双脉宽调制器IC1作为第二控制芯片，输出方波，宽度可调。PWM芯片IC1的CT端口连接电容C8，RT端口连接电阻R9，用来控制振荡频率，f＝1.1/(C8·R9)。与芯片IC1的PWMON端口、+VIN1端口、+VIN2端口连接的电位器W3＝2kΩ，电阻R17、R7、C7、C6、C5组成第一分压、滤波电路。IC1的-VIN1、VR、OC端口与IC23的C端口相连，并受它控制，DT端口与IC23的E端口连接。芯片IC1的C1、C2端口输出信号通过R63调节电流大小，保护MOS管TR1、TR2。EE19-6型脉冲耦合变压器B1输出给75N06型场效应管TR1、TR2，此2个场效应管被双脉宽调制器IC1控制导通时间，实际上调整输出的正向电流幅度大小，作为第一电流幅值调节电路。连接在TR1、TR2之间的电感L2和L3、电容C1——C4、C14用来吸收来自IC1的纹波，保证输出正向电流的稳定性。MBR3045二极管D18是一个肖特基二极管，用作大电流整流二极管，保护电路，稳定输出。因为继电器要吸合的回路个数不一样，选择继电器的型号也不一样。图8中三个WJ115型和一个WJ104型继电器与采样电阻R1、R2的不同组合构成不同的正向电流输出控制电路。吸合一条回路的选择WJ115型继电器，吸合两条回路的选择WJ104型继电器。继电器J7-1和J7可以选择正向输出模式还是浪涌输出模式。而J3和J4则可以通过不同四端标准电阻来实现正向电流等级的选择。继电器线圈接12V电源，当继电器的某一路为低电平时，该路继电器吸合，完成电阻的选择并接通电路，从而实现电源VDD输出电流的调节，为仪器提供稳定可靠的正向电流。三极管TR11集电极的电阻R63来调节电流大小。5401型三极管TR11、TR12在此当作方波下降沿加速电路，大负载时也能作为放大器。否则，过大的下降沿拖尾电流经过75N06型场效应管TR1、TR2放大，此二场效应管将无法开关工作，甚至烧毁器件。

4端口的采样电阻R1、R2的阻值分别为0.1Ω和0.01Ω，用于实现正向电流等级的选择，对应的正向电流等级分别为2A和20A。R1、R2通过UNL2003型高耐压、大电流达林顿管IC5控制继电器J3、J4进行选择。继电器J3、J4并联同步运行，控制正向电流2/20A转换。继电器J7-1和J7可以通过IC5选择加载正向电流、浪涌电流的独立/并联转换。

同时测试15只二极管时的电流是0.5-5A，而单只管测试时电流为1-20A，这两个电流均为正弦半波平均值。

图9为浪涌电流输出电路的应用场景图，主要由LF412型运算放大器IC2A、12个75N06型场效应管TR3、继电器J2、J5、J6、TIP3055型三极管TR4以及其它元件组成。经过电源电路变压得到的19V/2.5A电源经过一个可变电阻R64、一个由D7二极管组成的桥式整流电路输入至此电路作电源。主控制器(IC16)通过4148型二极管D13作为开关控制第四运放芯片IC2A，+5V以上电压加到D3正极时IC2A被关断。浪涌电流信号从运算放大器IC2A进入浪涌电流产生电路。信号经过放大后，经过一个电阻R54、电阻组R13(12只)，送到场效应管组TR3(12只)的栅极，它们共同构成第二电流幅值调节电路，用于调整浪涌电流幅度的大小。电阻R48、R49、电容C12串联在电阻R54之后接地，用于过滤外界信号对浪涌信号的干扰，保持浪涌信号的完整性。TIP3055型三极管TR4给电容C37充电，由电阻R71限制开机时充电电流的峰值。否则，电容充电时大电流乘以三极管TR4两端的压降将超过集电极允许的最大功耗P_CM，导致器件损坏。D11是IN4748型稳压管，起到了稳压的作用。TR4采用共集方式作为电压跟随器，C37是个大电容，起到了隔直稳压的作用。4只端口的采样电阻R11、R12的阻值分别为0.01Ω和0.001Ω，左边2只端口为电流输入，右边2只端口为电压输出。采样电阻R11、R12与达林顿管IC5驱动继电器J2、J5选择浪涌电流的I_fsm等级，即R11、R12、IC5、J2、J5共同构成了浪涌电流输出控制电路。若选择使用采样电阻R11，浪涌电流I_fsm最大值为80A，若选择采样电阻R12，可让浪涌电流I_fsm最大值达到800A。

正向电流大于5A时，被测二极管接在浪涌电流产生电路输出端的两端；正向电流小于5A时，被测二极管接在浪涌电流产生电路的输出端和正向电流产生电路的输出端的并联两端。当然，两个输出端也可以不并联。

图10为温度测试电路的应用场景图，温度是通过AD592型温度传感器IC15、IC25来测量的。+12V电源连接IC15、开关二极管D9，经过电容C17、C10接地；同时IC15的正极连接到三极管TR7的集电极。三极管TR7的基极连接一个电阻R59，输送到IC16的P16端口，R59起限流、分压作用，TR7的发射极接地。三极管TR6的发射极同样接地，其基极接电阻R58，输送到IC16的P15端口。TR6集电极接开关二极管D10，经电容C17接地。另外，TR6集电极连接在加热测试盒内的AD592型温度传感器IC25来测量测试盒内被测二极管的温度。温度在IC15、IC25上产生的模拟信号通过三极管TR7、TR6经P16、P15端口输传给主CPU芯片IC16，再由IC16处理后，将其显示到LCD上。电源VDD为继电器J1供电，加热测试盒的接线端口CS接继电器J1的一端，继电器另一端与达林顿管IC5的OUT6端口相连。当一次性测量多只二极管时，被测二极管对于正向电流是串连的，而浪涌电流则通过加热测试盒的开关逐个流过被测二极管，浪涌电流、正向电流幅度由键盘设置，可在LCD显示。当不用加热测试盒时也可以试验单只二极管，这时显示的是环境温度，其它显示照常。盒内温度可预置的范围为40——80℃，其误差只有≤±3℃。

图11至图19为利用本装置对IN5822型二极管进行正向电流浪涌试验时测量电路得到的波形图。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于装置采用模块化设计，各个模块电路独立工作，相互干扰较小，具有体积小、重量轻、易操作、精度高、安全可靠等优点，且浪涌电流或正向电流具有可控特性，使得试验可靠性高，能够快速进行二极管正向电流浪涌试验；

2、在本发明实施例中，由于装置采用直接通过主控制器计算并驱动LCD显示，无需人工参与计算，操作方便，简化了试验过程，从而实现自动试验，达到省时省力的目的。

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。

以上所揭露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)

1.一种数字化二极管正向电流浪涌试验装置，其与被测二极管相配合，其特征在于，包括主控制器和与所述主控制器相连的正向电流及浪涌电流产生电路；其中，

所述正向电流及浪涌电流产生电路包括信号源产生电路、正向电流输出电路和浪涌电流输出电路；其中，所述信号源产生电路的第一端与所述主控制器的一端相连，第二端与所述正向电流输出电路的一端相连，第三端与所述浪涌电流输出电路的一端相连，用于当获取到所述主控制器发出的第一指令时，产生正向电流信号并送至所述正向电流输出电路中，或当获取到所述主控制器发出的第二指令时，产生浪涌电流信号并送至所述浪涌电流输出电路中；所述正向电流输出电路的另一端与所述被测二极管的正极相连，用于当获取到所述信号源产生电路输出的正向电流信号时，选择并生成相应正向电流加载于所述被测二极管上；所述浪涌电流输出电路的另一端与所述被测二极管的正极相连，用于当获取到所述信号源产生电路输出的浪涌电流信号时，选择并生成相应浪涌电流加载于所述被测二极管上；

所述主控制器还与所述被测二极管的负极相连，用于生成所述第一指令或第二指令，以及根据所接收到流经所述被测二极管的电流信号，计算出电流值，在显示器上显示出来，并根据所述计算出的电流值，确定所述被测二极管的状态为正常或异常。

2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述信号源产生电路包括控制芯片、第一数模转换器、第二数模转换器、寄存器、第三数模转换器、第四数模转换器、第一运放芯片、第二运放芯片、第三运放芯片和光电耦合器；其中，

所述控制芯片的输入端与所述主控制器相连，第一输出端与所述第三数模转换器的控制端相连、第二输出端与所述第四数模转换器的控制端相连，用于产生方波信号，并根据接收到所述主控制器发送的第一指令或第二指令，控制所述第三数模转换器或所述第四数模转换器导通或关断；其中，当所述控制芯片接收到所述主控制器发送的第一指令时，控制所述第三数模转换器导通及所述第四数模转换器关断，使得所述第三数模转换器可输出相应的电流信号；当所述控制芯片接收到所述主控制器发送的第二指令时，控制所述第四数模转换器导通及所述第三数模转换器关断，使得所述第四数模转换器可输出相应的电流信号；

所述第一数模转换器的输入端与所述主控制器相连，输出端与所述寄存器的第一输入端相连，用于将获取到所述主控制器输出的信号转换成正极性基准电压的电流信号；

所述第二数模转换器的输入端与所述主控制器相连，输出端与所述寄存器的第二输入端相连，用于将获取到所述主控制器输出的信号转换成与所述正极性基准电压的电流信号电平值反向的负极性基准电压的电流信号；

所述寄存器的第一输出端与所述第三数模转换器的输入端相连，第二输出端与所述第四数模转换器的输入端相连，用于将所述正极性基准电压的电流信号和所述负极性基准电压的电流信号分别转换成相对应极性的方波信号，并将所述方波信号分别送至所述第三数模转换器或所述第四数模转换器中；

所述第三数模转换器的第一输出端与所述第一运放芯片的正输入端相连，第二输出端与所述第一运放芯片的负输入端相连，用于所述第三数模转换器导通时，将所述方波信号转变成第一正弦全波信号并输出至所述第一运放芯片中；

所述第四数模转换器的第一输出端与所述第二运放芯片的正输入端相连，第二输出端与所述第二运放芯片的负输入端相连，用于所述第四数模转换器导通时，将所述方波信号转变成第二正弦全波信号并输出至所述第二运放芯片中；其中，所述第一正弦全波信号与所述第二正弦全波信号具有相同的电压幅值、相位及周期频率；

所述第一运放芯片的输出端与所述第三运放芯片的正输入端相连，用于将所述第一正弦全波信号转变成只有正弦波正半周的第一半波信号；

所述第二运放芯片的输出端与所述浪涌电流输出电路的一端相连，用于将所述第二正弦全波信号转变成只有正弦波正半周的第二半波信号，并将所述第二半波信号作为所述浪涌电流信号输出至所述浪涌电流输出电路中；

所述光电耦合器串联在所述第三运放芯片的负输入端及输出端上形成电流负反馈电路，且所述光电耦合器还与所述正向电流输出电路的一端相连，用于将所述第一正弦全波信号转变成只有正弦波正半周的第一半波信号，并将所述第一半波信号作为所述正向电流信号输出至所述正向电流输出电路中。

3.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述正向电流输出电路包括第一分压滤波电路、第一电流幅值调节电路和至少一正向电流输出控制电路；其中，

所述第一分压滤波电路的输入端与所述信号源产生电路中光电耦合器相连，输出端与所述第一电流幅值调节电路的输入端相连，用于接收所述信号源产生电路的正向电流信号，并将所述正向电流信号进行分压及滤波处理；

所述第一电流幅值调节电路的输出端与每一正向电流输出控制电路的输入端相连，用于对所述处理后的正向电流信号的电流幅度大小进行调整；

所述每一正向电流输出控制电路的输出端与所述被测二极管的正极均相连，控制端与所述主控制器均相连，用于根据所述主控制器输出的指令，选择对应的正向电流加载至所述被测二极管上；其中，所述每一正向电流输出控制电路均包括依序连接的一继电器及一采样电阻，且所述每一正向电流输出控制电路中继电器还均与所述主控制器相连；当任一正向电流输出控制电路中继电器接收到所述主控制器输出让其实现导通的指令后，可实现其对应正向电流输出控制电路上流过的正向电流加载至所述被测二极管上。

4.如权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述浪涌电流输出电路包括第四运放芯片、第二电流幅值调节电路和至少一浪涌电流输出控制电路；其中，

所述第四运放芯片的正输入端与所述信号源产生电路中所述第二运放芯片的输出端相连，负输入端与所述主控制器相连，输出端与所述第二电流幅值调节电路的输入端相连，用于接收所述信号源产生电路的浪涌电流信号，并将所述接收到的浪涌电流信号进行放大处理；

所述第二电流幅值调节电路的输出端与每一浪涌电流输出控制电路的输入端均相连，用于将所述处理后的浪涌电流信号的电流幅度大小进行调整；

所述每一浪涌电流输出控制电路的输出端与所述被测二极管的正极均相连，控制端与所述主控制器均相连，用于根据所述主控制器输出的指令，选择对应的浪涌电流加载至所述被测二极管上；其中，所述每一浪涌电流输出控制电路均包括依序连接的一继电器及一采样电阻，且所述每一浪涌电流输出控制电路中继电器还均与所述主控制器相连；当任一浪涌电流输出控制电路中继电器接收到所述主控制器输出让其实现导通的指令后，实现其对应浪涌电流输出控制电路上流过的浪涌电流加载至所述被测二极管上。

5.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括与所述主控制器及所述被测二极管均相连的温度测试电路；其中，所述温度测试电路由一模拟数字混合集成芯片、二温度传感器及其外围电路形成，用于检测所述被测二极管的温度以及环境温度。

6.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括与所述主控制器相连的显示电路；其中，所述显示电路由LCD液晶显示器及外围电路组成，用于显示所述主控制器发出的指令、测试条件参数。