CN106468756B - 二极管反向恢复时间的测试系统 - Google Patents

Abstract

二极管反向恢复时间的测试系统，属于电子器件测试领域，其结构包括电源转换部分1、开关电路部分2、脉宽驱动栅极部分3、高压驱动开关部分4、二极管测试部分5和示波器显示部分。电源转换部分连接到开关电源电路部分2和高压驱动开关部分4，所述开关电源电路部分2连接到脉宽驱动栅极部分电路3，脉宽驱动栅极部分电路3连接到高压驱动开关部分电路4，高压驱动开关部分电路4连接到二极管测试部分电路5，二极管测试部分电路5连接到示波器显示部分电路。其特征在于：模拟开关电压可调，从低压值的二极管到上千伏电压的二极管都能测量反向恢复时间。二极管反向恢复时间的测试电路其优点是：性能稳定可靠、操作简单。

Description

二极管反向恢复时间的测试系统

技术领域

本发明涉及电子元件电性能的测试装置，特别是涉及单个半导体电子元件二极管反向恢复时间的测试装置的电路。

背景技术

二极管是最常用的电子元件之一，它最大的特性就是单向导电性，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过，二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路，主要都是有二极管来构成的，现代脉冲电路中大量使用晶体管或二极管作为开关,或者使用主要是由它们构成的逻辑集成电路。而作为开关应用的二极管主要是利用了对正向电阻小及反向电阻大，电流表现出的开关作用。

二极管和一般开关的不同在于,“开”与“关”由所加电压的极性决定, 而且“开”态有微小的压降,“关”态有微小的电流。当电压由正向变为反向时, 电流并不立刻成为(-I0), 而是在一段时间内, 反向电流始终很大, 二极管并不关断。经过一段时间后, 反向电流才逐渐变小, 再经过一段时间, 二极管的电流才成为(-I0) ,这实际上是由电荷存储效应引起的, 反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。该过程使二极管不能在快速连续脉冲下当作开关使用。如果反向脉冲的持续时间比反向恢复时间短, 则二极管在正、反向都可导通, 起不到开关作用。因此了解二极管反向恢复时间对正确选取管子和合理设计电路至关重要。

发明内容

本发明的目的是：按照二极管的使用条件来决定测试条件，将测试结果显示出来供筛选，以保证产品质量。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：其结构包括二极管反向恢复时间测试仪部分1、示波器部分2、电脑部分3和显示器部分4部分组成。

二极管反向恢复时间测试仪其结构包括电源转换部分1、开关电源部分2、脉宽驱动栅极部分3、高压驱动开关4、二极管测试部分5和示波器显示部分。

由于二极管的最大反向电压有超过1000V的，因此电源通过220V交流逆变整流为1000V的电压作为二极管测试装置的开关特性测试最高的电压。模拟开关部件选择IGBT作为开关最为理想。脉宽驱动栅极部分驱动IGBT的栅极，栅极驱动电路的驱动信号通过限流电阻驱动IGBT的栅极以控制IGBT的漏源极高压导通，做为对被测试的二极管的模拟高压开关，再通过接地电阻保护二极管，同时取二极管的输出信号连接到BNC接头接到示波器来观测二极管的反向恢复时间和曲线。

附图说明

图1为二极管反向恢复时间的测试系统的构成框图。

图2为二极管反向恢复时间测试系统的原理框图。

图3为二极管反向恢复时间测试系统的电源转换部分。

图4为二极管反向恢复时间测试系统的开关电源电路。

图5为二极管反向恢复时间测试系统的脉宽控制栅极驱动信号电路。

图6为二极管反向恢复时间测试系统的模拟开关部分电路。

图7为二极管反向恢复时间测试系统的模拟开关部分电路的驱动控制时序图。

图8为二极管反向恢复时间测试系统的面板框图。

具体实施方式

如图1所示，二极管反向恢复时间测试系统的组成结构，主要由二极管反向恢复时间测试仪1、示波器2、电脑3和显示器4组成。

如图2所示，二极管反向恢复时间测试系统是由电源转换部分1、开关电源部分2、脉宽驱动栅极部分3、高压驱动开关部分4、二极管测试部分5和示波器显示部分6组成。

如图3所示，二极管电源转换部分由民用工频交流电直接供电，经过逆变整流电路，整流成1000V的高压，为二极管的最大耐受电压测试。

如图4所示，二极管反向恢复时间测试装置的一般器件的供电部分采用一般常用芯片TL494设计成的开关电源电路，故此不再详细赘述。

如图5 所示，二极管反向恢复时间测试装置的脉宽控制栅极驱动信号电路，同样由一般常用芯片设计组成的脉宽控制电路，与一般电路区别是在本电路中用一个开关作为对驱动IGBT驱动的触发开关。驱动输出信号A和B。A的时间如图6所示t0~t1，比B的时间t2~t3的时间要长，驱动信号A的主要作用是加于二极管上作为反向电压，保持相当一段时间待其反向电压稳定，然后驱动信号B加于Q1两端，B信号的持续时间明显比A的时间短很多，主要是给二极管恢复成正向的电压，此时用观测的方式观察恢复曲线和时间。

如图6结合图7所示，栅极驱动电路的栅极驱动#1先施加高电平信号，高电平信号经过限流电阻R3驱动Q2，Q2在驱动信号的加载下导通漏源极，Q2漏源极间并联了一个压敏电阻RV1，压敏电阻起到保护IGBT的最大工作电压的作用，当异常电压加于Q2两端时，此电压超过了压敏电阻的阀值电压，由压敏电阻保护IGBT，以防止IGBT损坏。Q2此时处于负电压导通，二极管两端加载的是反向电压；待栅极驱动电路的栅极驱动#2施加高电平信号，经过限流电阻组R1、R2和R5驱动Q1，Q1在驱动信号的加载下导通漏源极，L1在此处的作用是保护Q2在Q1导通瞬间过大的冲击电流可能损坏Q2，此时与压敏电阻RV1结合，压敏电阻RV1超过阀值后，保持阀值电压，流过压敏电阻的电流变大，保证Q2在额定工作环境下正常工作，此时二极管两端为正向电压，BNC接口经过测试线连接到示波器观测反向恢复时间和反向恢复曲线。Q1和Q2栅极前的限流电阻R3和R1阻值相同，R2和并联的调节电阻R5的作用是调节反向恢复曲线的斜率，R2与R5并联的阻值增大时，斜率变小，反之，斜率变大。二极管后接的R4为保护被测二极管的限流电阻，以防止二极管测试时，电流过大损坏二极管。

图8为二极管反向恢复时间测试仪的面板框图，二极管反向恢复时间测试仪已研发形成产品，本图上已显示出二极管反向恢复时间测试仪正面板上的功能，如开关、按键、显示等功能。

其优点是：测量准确，稳定可靠，在实际使用过程中，选用一些已知反向恢复时间的二极管作为参照值，与被测二极管同时观测，只需要比较被测二极管的反向恢复时间与参照的二极管的差异，简单有效地解决实际工作生产上对二极管的选用问题。极大地提高了操作人员的工作效率。

Claims (1)

1.一种二极管反向恢复时间的测试系统，其特征在于：包括二极管反向恢复时间测试仪(1)、示波器(2)、电脑(3)和显示器(4)；

所述二极管反向恢复时间测试仪(1)包括电源转换部分、开关电源部分、脉宽驱动栅极部分、高压驱动开关部分、二极管测试部分和示波器显示部分；

所述开关电源部分包括芯片TL494；

所述脉宽驱动栅极部分包括一个驱动IGBT的触发开关，所述驱动IGBT的触发开关包括第一栅极驱动和第二栅极驱动，其中，所述第一栅极驱动输出驱动信号A，所述第二栅极驱动输出驱动信号B，所述驱动信号A的驱动时间比所述驱动信号B的驱动时间长，所述驱动信号A的加于二极管上作为反向电压，驱动信号B加于第一IGBT两端，所述驱动信号B用于给二极管恢复成正向的电压；所述第一栅极驱动经过限流电阻R3驱动第二IGBT；所述第二栅极驱动经过限流电阻R1、限流电阻R2和限流电阻R5驱动第一IGBT，所述限流电阻R2和限流电阻R5并联后与限流电阻R1串联；所述限流电阻R1与限流电阻R3阻值相等；所述第一IGBT和第二IGBT之间通过电感L1连接，所述第二IGBT与压敏电阻RV1并联，所述电感L1和压敏电阻RV1用于保护所述第二IGBT；所述限流电阻R2和限流电阻R5用于调节反向恢复曲线的斜率，所述限流电阻R2和限流电阻R5并联的阻值增大时，所述斜率变小；

所述电源转换部分将交流市电转换成直流稳压电源后，施加于所述开关电源部分和高压驱动开关部分，所述开关电源部分调节脉宽后形成开关控制信号传输至所述脉宽驱动栅极部分，所述脉宽驱动栅极部分对所述高压驱动开关部分施加驱动信号来模拟二极管的正向电压和反向电压的开关，对所述二极管测试部分的电路施加正反向电压，测试二极管的反向恢复时间，同时用所述示波器显示部分观测二极管的反向恢复时间和反向恢复曲线；

其中，所述电源转换部分为逆变转换，由220V市电逆变转换成直流高压电；所述脉宽驱动栅极部分电路，用模拟电路构成脉宽调节，用硬件开关作为驱动栅极的开关；所述高压驱动开关部分采用电感L1作为限制模拟开关的关键保护器件。

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