CN116224012A - 一种二极管全动态老化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二极管全动态老化方法，步骤如下：a）、将相应器件连接成回路；b）、MCU芯片接收上位机上各参数，启动直流电源组件以及变压器及调压组件，同时同步控制电路控制可控硅整流器的通断开，使得待测二极管的两端交替加正弦上半波电流源和正弦下半波电压源；c）、所述电流转换和采样模块通过对采样电阻进行采样，得到Ifb信号，所述电流控制模块对MCU芯片提供的基准信号Vref与Ifb信号进行处理，进而输出信号对调整管进行调节；使得待测二极管上的试验电流IF保持稳定。本发明的方法实时监测试验电流，通过电流控制模块输出控制信号对调整管进行控制，保证了待测二极管上的试验电流稳定，实现自动调节正向电流的功能。
Description
技术领域
本发明涉及二极管老化试验技术领域，更具体地说，是涉及一种二极管全动态老化方法。
背景技术
老化是用来剔除有隐患的二极管，或是剔除那些有制造缺陷的二极管，这些器件的失效与工作时间、工作电压、工作电流等应力有关，未经老化，二极管在正常使用条件下会早期失效。二极管全动态老化就是采用模拟信号的方法，在二极管的正向加一个50Hz正弦上半波电流,在二极管的反向加一个50Hz正弦下半波电压，即在二极管两端交替加正弦上半波电流源和正弦下半波电压源。
现有技术中，二极管的老化测试正向电流是通过调节笨重的调压器来改变隔离大功率低压输出的变压器和发热量大的滑动变阻器来调节的，在使用过程中存在如下问题：1、采用了工频调压器和工频变压器，体积大，效率低；2、正向电流调节复杂，需要调节电阻和正向电压来实现，由两个参数来实现一个设定值，调节比较复杂，无法保证试验电流的准确稳定，且无法全自动调节，需要人工处理，耗费人力。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种二极管全动态老化方法，该方法能够对二极管老化试验线路进行自动化的检测及调整，保证试验电流的准确稳定。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种二极管全动态老化方法，具体步骤如下：
a）、将待测二极管、反向阻断二极管、调整管、采样电阻、电流转换和采样模块、电流控制模块、电流控制基准信号输出模块以及直流电源组件连接成正向电流试验回路；将待测二极管、反向限流电阻、反向漏流采集器、正向信号阻断二极管以及变压器及调压组件连接成反向电压试验回路；
b）、启动直流电源组件以及变压器及调压组件，同时同步控制电路控制可控硅整流器的通断开，使得待测二极管的两端交替加正弦上半波电流源和正弦下半波电压源；
c）、所述电流转换和采样模块通过对采样电阻进行采样得到Ifb信号，并对Ifb信进行滤波处理后形成Ifs信号，Ifs信号由适用于高分辨率的中、低频测量的Σ-Δ型模数转换器采集转换成数字信号；然后，数字信号经MCU芯片的滤波修正和反馈并实时调整控制，最终输出与实际需要加载的正向电流IF相对应的基准信号Vref；
d）、所述电流控制模块对基准信号Vref与Ifb信号进行处理，进而输出信号对调整管进行调节；使得待测二极管上的试验电流IF保持稳定；
e）、MCU芯片使得老化电路按设定的老化时间进行试验，当老化时间达到后自动停止试验；若测试过程中某个待测二极管参数异常，则停止相应的待测二极管老化试验。
作为优选方案，所述步骤e）中，MCU芯片对待测二极管进行采样和控制,并判断正向电流IF是否超上限，若正向电流IF超限，则MCU芯片通过关闭该工位独立基准信号信号Vref，从而快速切断试验电流。
作为优选方案，所述步骤e）中，MCU芯片对待测二极管进行采样和控制,并判断反向漏流IR是否超上限，若反向漏流IR超限，则通过限流电阻使得该工位被限制；或者MCU芯片通过控制继电器开关S2或者继电器开关S3的关断来断开该待测二极管。
作为优选方案，所述反向漏流采集器上也设有电流转换和采样模块，所述电流转换和采样模块将反向漏流IR采集并转换后输送给MCU芯片，MCU芯片根据采集到的反向漏流IR信息控制继电器开关S2或者继电器开关S3的通断。
作为优选方案，老化电路包括待测二极管、控制电路板、直流电源组件以及变压器及调压组件，所述直流电源组件以及变压器及调压组件分别为多个待测二极管提供正向电流以及反向电压，且直流电源组件与多个待测二极管之间还设有可控硅整流器；所述控制电路板包括MCU芯片以及多组控制电路，每组控制电路与一个待测二极管DUT1连接，每组控制器电路包括两条相互并联的支路，一条支路为依次串联的反向阻断二极管DIF1、调整管Q1以及采样电阻RIF1，另一条支路为依次串联的反向限流电阻RR1、反向漏流采集器RIR1以及正向信号阻断二极管DVR1，所述采样电阻RIF1上还并联有电流转换和采样模块，且电流转换和采样模块还连接有电流控制模块，所述电流转换和采样模块包括运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4和运算放大器U5，运算放大器U2、运算放大器U3的同向输入端分别连接采样电阻RIF1的两端，且两者的反向输入端之间通过电阻R6相互连接，运算放大器U2的输出端通过电阻R9与运算放大器U4的同向输入端连接，所述运算放大器U3的输出端通过电阻R10与运算放大器U4的反向输入端连接，所述运算放大器U2、运算放大器U3的反向输入端与输出端之间还分别跨接有电阻R7、电阻R8，所述运算放大器U4的输出端输出Ifb信号，所述运算放大器U4的反向输入端与输出端之间跨接有电阻R13，所述运算放大器U4的同向输入端还通过电阻R11连接接地端GND，运算放大器U4的输出端通过电阻R14与运算放大器U5的正向输入端连接，所述运算放大器U5的反向输入端与输出端之间还分别跨接有电容C4和电阻R15，所述运算放大器U5的同向输入端还通过电容C3连接接地端GND，所述运算放大器U5的反向输入端还通过电阻R16链接接地端GND，所述运算放大器U5的输出端输出Ifs信号，所述电流控制模块包括比较器U1、NPN三极管和PNP三极管，所述比较器U1的反向输入端和正向输入端分别通过电阻R2、电阻R1连接Ifb信号和MCU芯片提供的基准信号Vref，比较器U1的反向输入端和输出端之间跨接电容C1，所述比较器U1的输出端与NPN三极管和PNP三极管的基极连接，所述NPN三极管和PNP三极管的发射极相连，所述NPN三极管和PNP三极管的集电极均连接供电电压，所述NPN三极管和PNP三极管发射极通过电阻R5连接至调整管Q1，使得待测二极管上的正向电流满足测试要求。
作为优选方案，控制电路板还包括电流控制基准信号输出模块，所述电流控制基准信号输出模块包括变压器T2和数模转化器DAC，所述变压器T2上跨接有电阻RV1、电阻RV3，且电阻RV1与变压器T2之间串联有半波整流二极管DV1，电阻RV3与变压器T2之间串联有电阻RV2， 所述数模转化器DAC的VREF端口、GND端口分别连接变压器T2的两端，变压器T2的交流信号经RV2，RV3分压后为模数转化器DAC提供交流基准，数模转化器DAC的数字信号端口与MCU芯片的相应引脚连接接收经过MCU芯片处理后的Ifs信号，所述数模转化器DAC的OUT端口输出基准信号Vref。
作为优选方案，所述可控硅整流器通过同步控制电路控制通断，所述同步控制电路包括变压器T3，变压器T3与可控硅整流器的G端和K端连接，且变压器T3与可控硅整流器之间串联有整流二极管DG1、限流电阻RG1，所述变压器T3上还跨接有二极管DG1和电阻RG1，在变压器T3正半周时，输出同相位信号G经整流二极管DG1、限流电阻RG1后，使可控硅整流器导通，在变压器T3负半周时整流二极管DG1截止，可控硅整流器的G端控制使得可控硅整流器截止。
作为优选方案，所述电流控制基准信号输出模块中的变压器T2、同步控制电路的变压器T3以及变压器及调压组件3中的变压器均为同相位的变压器。
作为优选方案，所述变压器及调压组件与待测二极管之间还串联有反向电压整流硅堆。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的方法通过电流采样和转换模块实时监测试验电流，通过电流控制模块输出控制信号对调整管进行控制，保证了待测二极管上的试验电流IF稳定，实现了自动调节正向电流的功能；且本发明方法的调节范围大，每个待测二极管都有独立控制的电流模块，可在试验器件异常时，通过关闭该工位独立的基准信号Vref，从而可快速切断试验电流；且因加入了程控电流控制模块，可实现只要通过工控机的器件库设置并发送给控制电路板和电源，实现了自动的加载调节电流和保护控制，大大减少了人力开支。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明的电路结构示意图；
图2为本发明的方法流程示意图。
实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。
此外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示的一种二极管全动态老化电路，包括待测二极管、控制电路板、直流电源组件以及变压器及调压组件，所述直流电源组件以及变压器及调压组件分别为多个待测二极管提供正向电流以及反向电压，且直流电源组件与多个待测二极管之间还设有可控硅整流器；所述控制电路板包括MCU芯片以及多组控制电路，每组控制电路与一个待测二极管DUT1连接，每组控制器电路包括两条相互并联的支路，一条支路为依次串联的反向阻断二极管DIF1、调整管Q1以及采样电阻RIF1，另一条支路为依次串联的反向限流电阻RR1、反向漏流采集器RIR1以及正向信号阻断二极管DVR1，所述采样电阻RIF1上还并联有电流转换和采样模块，且电流转换和采样模块还连接有电流控制模块，所述电流控制模块对MCU芯片提供的基准信号以及电流转换和采样模块的信号处理后输出信号对调整管Q1进行调节，使得待测二极管上DUT1的正向电流IF满足测试要求。
所述电流转换和采样模块包括运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4和运算放大器U5，运算放大器U2、运算放大器U3的同向输入端分别连接采样电阻RIF1的两端，且两者的反向输入端相互连接，运算放大器U2的输出端与运算放大器U4的同向输入端连接，所述运算放大器U3的输出端与运算放大器U4的反向输入端连接，所述运算放大器U4的输出端输出Ifb信号，运算放大器U4的输出端与运算放大器U5的正向输入端连接，所述运算放大器U5的反向输入端与输出端之间还跨接有电容和电阻，所述运算放大器U5输出Ifs信号。
所述运算放大器U2、运算放大器U3的反向输入端与输出端之间还分别并联有电阻R7、电阻R8，所述运算放大器U2、运算放大器U3的反向输入端之间还串联有电阻R6，所述运算放大器U2、运算放大器U3的输出端分别通过电阻R9、和R10连接至运算放大器U4的同向输入端和反向输入端，所述运算放大器U4的反向输入端与输出端之间跨接有电阻R13，所述运算放大器U4的同向输入端还通过电阻R11连接接地端GND，运算放大器U4的输出端与运算放大器U5的同向输入端之间还连接有电阻R14，所述运算放大器U5的同向输入端还通过电容C3连接接地端GND，所述运算放大器U5的反向输入端还通过电阻R16连接接地端GND。
所述电流控制模块包括比较器U1，所述比较器U1的反向输入端和正向输入端，分别连Ifb信号和MCU芯片提供的基准信号Vref，且比较器U1的输出端的信号控制调整管Q1，使得待测二极管上的电流满足测试要求。
所述电流控制模块还包括NPN三极管和PNP三极管，所述NPN三极管和PNP三极管的发射极相连，所述NPN三极管和PNP三极管的集电极均连接供电电压，所述NPN三极管和PNP三极管的基极连接至比较器U1的输出端，所述比较器U1的输出端与反向输入端之间跨接有电容C1。
由U2、U3、U4及外围电路组成的差分放大电路，把正向电流IF的采样电阻RIF信号（开尔文采样）转换并放大为电压模式的反馈信号Ifb，MCU芯片根据正向电流IF设置值控制的数模转换器输出的基准信号Vref，并经由U1、Q1等外围电路组成的电流控制模块最终输出对正向电流IF的调整值。
图1中电容C1并在比较器U1两端，是为了防止振荡，抑制高频噪声；加入三极管B1、三极管B2是为了增加比较器U1的驱动能力，主要用于需要大电流试验时驱动大电流的调整管Q1。
在交流老化时，反馈信号Ifb理想情况下是是半波的正弦波，但由于回路二极管、可控硅整流器SCR驱动等的影响，实际Ifb不是导通角=180℃的正弦波，采样和控制不能直接按标准半波整流正弦半波的平均值=Vpp/π，即不能通过采样信号的峰值电压Vpp就可算出实际电流值，因此本发明采用了一套简单又实用的方法：通过电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C4和运算放大器U5等组成滤波电路输出信号Ifs，然后经过适用于高分辨率的中、低频（低至直流）测量的Σ-Δ型模数转换器采集转换成数字信号；然后，数字信号经MCU芯片的滤波修正和反馈并实时调整控制，最终输出与实际需要加载的正向电流IF相对应的基准信号Vref。
模数转换器对电流校准采用多点线性校准拟合来实现，其原理为：
假设一个采样系统，AD部分可以得到数字量，对应的物理量为电压（或其他）；
① 若在“零点”标定一个AD值点Xmin，在“最大点”标定一个AD值点Xmax，根据“两点成一条直线”的原理，可以得到一条由零点和最大点连起来的一条直线，这条直线的斜率k很容易求得，然后套如直线方程求解每一个点X（AD采样值），可以得到该AD值对应的物理量（电压值）：
k =（Ymax-Ymin）/（Xmax-Xmin）
（因为第一点为“零点”，故上面的Ymin = 0）所以，上图中任一点的AD值对应的物理量：y = k×（Xad- Xmin）+0
② 上面的算法只是在“零点”和“最大点”之间做了标定，如果使用中间的AD采样值会带来很大的对应物理量的误差，解决的办法是多插入一些标定点。
如分别插入了标定点(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)、(x4，y4) 四个点：
这样将获得不再是一条直线，而是一条“折现”（相当于分段处理），若欲求解落在x1和x2之间一点Xad值对应的电压值：y = k×（Xad– X1）+ y1
由上看出，中间插入的“标定点”越多，得到物理值“精度”越高。在实践应用中，我们一般选取8个段，把采样到校准后的电压值转化为对应的正向电流IF值，即选取8个段，把每个段点采样到的IF值和实际值对应输入后，采用如上所述的多点线性拟合的方法校准。
所述MCU芯片与电流控制模块之间还设有电流控制基准信号输出模块，所述电流转换和采样模块输出的Ifs信号通过模数转换模块处理后输送给MCU芯片，所述MCU芯片对信号处理后再经过电流控制基准信号输出模块形成提供给电流控制模块的基准信号Vref。
所述电流控制基准信号输出模块包括变压器T2和数模转化器DAC，所述变压器T2上跨接有电阻RV1、电阻RV3，且电阻RV1与变压器T2之间串联有半波整流二极管DV1，电阻RV3与变压器T2之间串联有电阻RV2， 所述模数转化器DAC的VREF端口、GND端口分别连接变压器T2的两端，变压器T2的交流信号经RV2，RV3分压后为数模转化器DAC提供交流基准，数模转化器DAC的数字信号端口与MCU芯片的相应引脚连接接收经过MCU芯片处理后的Ifs信号，所述数模转化器DAC的OUT端口输出基准信号Vref。
所述数模转化器DAC选用带有内部直流基准和外接基准可配置的的数模转化器，最后经过数字信号控制输出合适的基准信号Vref。
所述可控硅整流器通过同步控制电路控制通断，所述同步控制电路包括变压器T3，所述变压器T3与变压器T2的相位同步；变压器T3与可控硅整流器的G端和K端连接，且变压器T3与可控硅整流器之间串联有整流二极管DG1、限流电阻RG1，所述变压器T3上还跨接有二极管DG1和电阻RG1，在变压器T3正半周时，输出同相位信号G经整流二极管DG1、限流电阻RG1后，使可控硅整流器导通，使得直流电源PWR、可控硅整流器SCR、待测二极管DUT1、反向阻断二极管DIF1以及电流转换和采样模块、电流控制模块形成回路，从而加载正向电流IF。
在变压器T3负半周时整流二极管DG1截止，可控硅整流器的G端控制使得可控硅整流器截止，相当于由直流电源PWR和可控硅整流器SCR组成的正向供电总回路断路，因该正向供电总回路是与反向供电总回路并联的，可控硅整流器SCR的断路使负半周时的反向高压不会被正向控制回路旁路。
一种二极管全动态老化方法，具体步骤如下：
a）、将待测二极管、反向阻断二极管、调整管、采样电阻、电流转换和采样模块、电流控制模块、电流控制基准信号输出模块以及直流电源组件连接成正向电流试验回路；将待测二极管、反向限流电阻、反向漏流采集器、正向信号阻断二极管以及变压器及调压组件连接成反向电压试验回路；
b）、MCU芯片接收上位机上的试验电流IF、选择基准源类型、老化时间、各种数据上下限及超限保护方式参数，启动直流电源组件以及变压器及调压组件，同时同步控制电路控制可控硅整流器的通断开，使得待测二极管的两端交替加正弦上半波电流源和正弦下半波电压源；
c）、所述电流转换和采样模块通过对采样电阻进行采样得到Ifb信号，并对Ifb信进行滤波处理后形成Ifs信号，Ifs信号由适用于高分辨率的中、低频测量的Σ-Δ型模数转换器采集转换成数字信号；然后，数字信号经MCU芯片的滤波修正和反馈并实时调整控制，最终输出与实际需要加载的正向电流IF相对应的基准信号Vref；
d）、所述电流控制模块对基准信号Vref与Ifb信号进行处理，进而输出信号对调整管进行调节；使得待测二极管上的试验电流IF保持稳定；
e）、MCU芯片使得老化电路按设定的老化时间进行试验，当老化时间达到后自动停止试验；若测试过程中某个待测二极管参数异常，则停止相应的待测二极管老化试验。
其中，所述步骤e）中，MCU芯片对待测二极管进行采样和控制,并判断正向电流IF或反向漏流IR是否超上限，若正向电流IF超限，则MCU芯片通过关闭该工位独立的数模转换器输出的控制信号Vref，从而快速切断试验电流；若反向漏流IR超限，则通过限流电阻使得该工位被限制，也可以通过继电器等方式控制正向电流试验回路、反向电压试验回路的通断。
作为优选方案，所述步骤e）中，MCU芯片对待测二极管进行采样和控制,并判断正向电流IF是否超上限，若正向电流IF超限，则MCU芯片通过关闭该工位独立基准信号信号Vref，从而快速切断试验电流。
作为优选方案，所述步骤e）中，MCU芯片对待测二极管进行采样和控制,并判断反向漏流IR是否超上限，若反向漏流IR超限，则通过限流电阻使得该工位被限制；或者MCU芯片通过控制继电器开关S2或者继电器开关S3的关断来断开该待测二极管。
作为优选方案，所述反向漏流采集器上也设有电流转换和采样模块，所述电流转换和采样模块将反向漏流IR采集并转换后输送给MCU芯片，MCU芯片根据采集到的反向漏流IR信息控制继电器开关S2或者继电器开关S3的通断。
本发明的电路用于对大批量的二极管进行老化测试，由于每个二极管具有相应的测试要求，例如普通二极管的正向电流一般在5A左右，当64个工位的二级管同时测试时，整体电流的平均值高达320A左右，峰值更是达到了1000A左右，其次，反向试验电压一般要求是到2000V，更高的要求达到3000V或以上，如此大的电流和高压对于开关器件的要求很高，若是采用IGBT等器件，一般价格高达1~2万元，而本发明采用的可控硅整流器SCR仅需数百元，可以大大降低成本，且通过MCU芯片、电流转换和采样模块、电流控制模块以及电流控制基准信号输出模块等控制，依旧可以满足待测二极管上的实验电流达到要求且保持稳定。
本发明的老化电路包括正向半周恒流老化电路和反向半周偏压老化电路。正半周的正向大电流的主电源由大功率直流电源提供，经控制处于导通的可控硅整流器SCR，反向漏流阻断二极管DIF1，以及由调整管Q1，采样电阻RIF1及电流采样和转换模块以及电流控制模块等组成的外围电路，实现了待测二极管DUT1的正向电流的采样和控制输出；负半周时可控硅整流器SCR和反向漏流阻断二极管DIF1隔离截止，由调压器TR2和隔离升压变压器TR1，正向信号阻断二极管DVR1，反向漏流采样电阻RIR等组成的反向电压回路把反向试验偏压加载到待测二极管DUT1；正向半周电流控制回路和反向半周反压控制回路结合，从而实现了一个周期的二极管全动态老化试验。
本发明的核心方式主要是正向电流源采用了高效小体积的直流开关电源，并通过VREF_AC（全动态正弦波正半波试验的基准信号）/ VREF_DC(特殊需要正向直流试验的基准信号)可选择的电流控制模块等，取代传统二级极管全动态老化试验时，正向电流回路由笨重低效且自身发热量大的工频变压器，以及电流回路需要大功率且发热量大的电阻（变阻器）来调节不同试验电流，从而实现二极管全动态老化试验时设备体积小、发热量小、效率高、试验控制精度高。
本发明还具有以下优势：
1、采用了高效小体积的直流电源代替了原来笨重的调压器和隔离大功率低压变压器。
2、采用了可程控的电流控制模块代替原来的大体积的滑动变阻器。
3、加入了AC/DC可选择的基准，即可加载模拟传统输出的正弦半波输出的电流IF波型，也可根据需要给试验器件加载半周期的直流正向电流。
4、调节范围大，每个工位都有独立控制的电流模块，可在试验器件异常时，如器件试验时因加正向电流IF发热或耐压不好，采集到反向漏流过大等异常时，因采用的是可程控的电流控制模块，可通过关闭该工位独立的数模转换器输出的控制信号Vref，从而可快速切断试验电流，或者也可以通过MCU芯片控制继电器开关K1、K2、K3的通断实现正向电流试验回路、反向电压试验回路以及整体的通断，反向电压试验回路中的反向漏流IR是否超限，则可以通过MCU芯片和反向漏流采集器RIR1获得。
5、因加入了程控电流控制模块，可实现只要通过工控机的器件库设置并发送给控制电路板和电源，实现了自动的加载调节电流和保护控制，大大减少了人力开支。
Claims (9)
1.一种二极管全动态老化方法，其特征在于，具体步骤如下：
a）、将待测二极管、反向阻断二极管、调整管、采样电阻、电流转换和采样模块、电流控制模块、电流控制基准信号输出模块以及直流电源组件连接成正向电流试验回路；将待测二极管、反向限流电阻、反向漏流采集器、正向信号阻断二极管以及变压器及调压组件连接成反向电压试验回路；
b）、MCU芯片接收上位机上的试验电流IF、选择基准源类型、老化时间、各种数据上下限及超限保护方式参数，启动直流电源组件以及变压器及调压组件，同时同步控制电路控制可控硅整流器的通断开，使得待测二极管的两端交替加正弦上半波电流源和正弦下半波电压源；
c）、所述电流转换和采样模块通过对采样电阻进行采样得到Ifb信号，并对Ifb信进行滤波处理后形成Ifs信号，Ifs信号由适用于高分辨率的中、低频测量的Σ-Δ型模数转换器采集转换成数字信号；然后，数字信号经MCU芯片的滤波修正和反馈并实时调整控制，最终输出与实际需要加载的正向电流IF相对应的基准信号Vref；
d）、所述电流控制模块对基准信号Vref与Ifb信号进行处理，进而输出信号对调整管进行调节；使得待测二极管上的试验电流IF保持稳定；
e）、MCU芯片使得老化电路按设定的老化时间进行试验，当老化时间达到后自动停止试验；若测试过程中某个待测二极管参数异常，则停止相应的待测二极管老化试验。
2.根据权利要求1所述的一种二极管全动态老化方法，其特征在于，所述步骤e）中，MCU芯片对待测二极管进行采样和控制,并判断正向电流IF是否超上限，若正向电流IF超限，则MCU芯片通过关闭该工位独立基准信号信号Vref，从而快速切断试验电流。
3.根据权利要求1所述的一种二极管全动态老化方法，其特征在于，所述步骤e）中，MCU芯片对待测二极管进行采样和控制,并判断反向漏流IR是否超上限，若反向漏流IR超限，则通过限流电阻使得该工位被限制；或者MCU芯片通过控制继电器开关S2或者继电器开关S3的关断来断开该待测二极管。
4.根据权利要求3所述的一种二极管全动态老化方法，其特征在于，所述反向漏流采集器上也设有电流转换和采样模块，所述电流转换和采样模块将反向漏流IR采集并转换后输送给MCU芯片，MCU芯片根据采集到的反向漏流IR信息控制继电器开关S2或者继电器开关S3的通断。
5.根据权利要求1所述的一种二极管全动态老化方法，其特征在于，老化电路包括待测二极管、控制电路板、直流电源组件以及变压器及调压组件，所述直流电源组件以及变压器及调压组件分别为多个待测二极管提供正向电流以及反向电压，且直流电源组件与多个待测二极管之间还设有可控硅整流器；所述控制电路板包括MCU芯片以及多组控制电路，每组控制电路与一个待测二极管DUT1连接，每组控制器电路包括两条相互并联的支路，一条支路为依次串联的反向阻断二极管DIF1、调整管Q1以及采样电阻RIF1，另一条支路为依次串联的反向限流电阻RR1、反向漏流采集器RIR1以及正向信号阻断二极管DVR1，所述采样电阻RIF1上还并联有电流转换和采样模块，且电流转换和采样模块还连接有电流控制模块，所述电流转换和采样模块包括运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4和运算放大器U5，运算放大器U2、运算放大器U3的同向输入端分别连接采样电阻RIF1的两端，且两者的反向输入端之间通过电阻R6相互连接，运算放大器U2的输出端通过电阻R9与运算放大器U4的同向输入端连接，所述运算放大器U3的输出端通过电阻R10与运算放大器U4的反向输入端连接，所述运算放大器U2、运算放大器U3的反向输入端与输出端之间还分别跨接有电阻R7、电阻R8，所述运算放大器U4的输出端输出Ifb信号，所述运算放大器U4的反向输入端与输出端之间跨接有电阻R13，所述运算放大器U4的同向输入端还通过电阻R11连接接地端GND，运算放大器U4的输出端通过电阻R14与运算放大器U5的正向输入端连接，所述运算放大器U5的反向输入端与输出端之间还分别跨接有电容C4和电阻R15，所述运算放大器U5的同向输入端还通过电容C3连接接地端GND，所述运算放大器U5的反向输入端还通过电阻R16链接接地端GND，所述运算放大器U5的输出端输出Ifs信号，所述电流控制模块包括比较器U1、NPN三极管和PNP三极管，所述比较器U1的反向输入端和正向输入端分别通过电阻R2、电阻R1连接Ifb信号和MCU芯片提供的基准信号Vref，比较器U1的反向输入端和输出端之间跨接电容C1，所述比较器U1的输出端与NPN三极管和PNP三极管的基极连接，所述NPN三极管和PNP三极管的发射极相连，所述NPN三极管和PNP三极管的集电极均连接供电电压，所述NPN三极管和PNP三极管发射极通过电阻R5连接至调整管Q1，使得待测二极管上的正向电流满足测试要求。
6.根据权利要求1所述的一种二极管全动态老化方法，其特征在于，控制电路板还包括电流控制基准信号输出模块，所述电流控制基准信号输出模块包括变压器T2和数模转化器DAC，所述变压器T2上跨接有电阻RV1、电阻RV3，且电阻RV1与变压器T2之间串联有半波整流二极管DV1，电阻RV3与变压器T2之间串联有电阻RV2，所述数模转化器DAC的VREF端口、GND端口分别连接变压器T2的两端，变压器T2的交流信号经RV2，RV3分压后为模数转化器DAC提供交流基准，数模转化器DAC的数字信号端口与MCU芯片的相应引脚连接接收经过MCU芯片处理后的Ifs信号，所述数模转化器DAC的OUT端口输出基准信号Vref。
7.根据权利要求5所述的一种二极管全动态老化方法，其特征在于，所述可控硅整流器通过同步控制电路控制通断，所述同步控制电路包括变压器T3，变压器T3与可控硅整流器的G端和K端连接，且变压器T3与可控硅整流器之间串联有整流二极管DG1、限流电阻RG1，所述变压器T3上还跨接有二极管DG1和电阻RG1，在变压器T3正半周时，输出同相位信号G经整流二极管DG1、限流电阻RG1后，使可控硅整流器导通，在变压器T3负半周时整流二极管DG1截止，可控硅整流器的G端控制使得可控硅整流器截止。
8.根据权利要求5所述的一种二极管全动态老化方法，其特征在于，所述电流控制基准信号输出模块中的变压器T2、同步控制电路的变压器T3以及变压器及调压组件3中的变压器均为同相位的变压器。
9.根据权利要求1所述的一种二极管全动态老化方法，其特征在于，所述变压器及调压组件与待测二极管之间还串联有反向电压整流硅堆。
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