CN102096035B - 二极管热循环负载试验*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二极管热循环负载试验***，包括：反向漏电流采样电路、加热控制电路、瞬态热阻测试模块、温度采集电路、正向压降采集电路、直流高压模块、散热风机调节控制电路、数据总线扩展模块、微处理器、上位机显示界面、远程监控接口电路和电源电路。本发明具有以下优点：一是可自由设置测试参数；二是测试精度高；三是缩短了测试周期；四是采用集中控制，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种二极管热循环负载试验***。
背景技术
二极管的寿命抽检是所有二极管出厂所必须的，同时也是对二极管研发有着极大的益处，一个二极管热循环的出厂试验到汽车路验的实际反馈，至少需要两年时间。而采用瞬态热阻方法的二极管热循环负载试验将二极管的使用周期，疲劳寿命特征用图表曲线等表现出来。现有的二极管热循环试验仪主要存在以下缺点：一是精准度差：目前通用的测试仪基本上各个仪表的组合，由于仪表存在精度差的先天缺陷，被测二极管的参数测试要求很难精确反映，测试易受干扰。目前一般测试的温度精度分辨率为1℃，正向压降分辨率为0.1V，反向漏电流分辨率10nA；二是测试周期长：一个二极管的加热散热时间和散热时间往往超过六分钟，相应最终测试完毕需很长时间；三是操作复杂，需人工记录：对于被测二极管的性能，只能采取最原始的人工记录，绘制性能指标线也需人工绘制，更换不同厂家的二极管试验时，仪表集成的***就需相应修改各个仪表参数，费时又不方便；四是工作效率低，采用分散控制。
发明内容
本发明的目的就是为了避免背景技术中的不足之处，提供一种可自由设置测试参数、测试精度高、试验周期短、采取了集中控制和瞬态热阻测试功能的二极管热循环负载试验***。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：二极管热循环负载试验***，其包括：
一反向漏电流采样电路，用于测试被测二极管的反向漏电流；
一加热控制电路，用于提供被测二极管的加热恒定电流；
一瞬态热阻测试模块，用于提供被测二极管的瞬态热阻测试，包括恒流源模块，采用恒功率模式（或恒能量模式）；
一温度采集电路，用于采集被测二极管的温度；
一正向压降采集电路，用于采集被测二极管的正向压降；
一微处理器，上述反向漏电流采样电路、加热控制电路、瞬态热阻测试模块、温度采集电路和正向压降采集电路均与微处理器连接，用于对各个被测二极管的温度、正向压降、反向漏电流、瞬态热阻、正向电流进行采集、分析、计算、处理；
一直流高压模块，用于控制被测二极管反向电压的大小；
一散热风机调节控制电路，用于控制散热风机的转速；
一数据总线扩展模块，其与微处理器连接；
一加热与散热切换控制电路，用于切换被测二极管加热或散热状态；
一上位机显示界面，其通过第一通讯模块与微处理器连接，用于对微处理器的参数进行设置和查看；
一远程监控接口电路，其通过第二通讯模块与微处理器连接，用于实现远程数据的共享；
一电源电路，用于为上述瞬态热阻测试模块、恒流源模块、直流高压模块、数据总线扩展模块、第一通讯模块、第二通讯模块提供所需的直流电。
[0006] 对于本发明的一种优化，所述第一通讯模块和第二通讯模块均为RS422通讯模块。
本发明与背景技术相比，具有一是可自由设置测试参数；二是测试精度高，
将温度精度分辨率为0.1℃，正向压降分辨率为0.001V，反向漏电流分辨率0.1nA级；三是本***单个二极管的加热时间和散热时间均在1分钟以内，极大地缩短了测试周期；四是采用集中控制，工作效率高，由于搭配有数据总线扩展模块，故其能够很方便实现***的扩展。
附图说明
图1是二极管热循环负载试验***的原理框图。
图2是二极管热疲劳瞬态热阻寿命特性曲线图。
图3是二极管热疲劳寿命特性曲线图。
具体实施方式
实施例1：参照图1。二极管热循环负载试验***，其包括：
一反向漏电流采样电路，用于测试被测二极管D1的反向漏电流；为了提高分辨率，依据二极管的反向漏电流特性，分为4档，第1档：0-5000nA；第2档：0-50.00uA；第3档：0-500.0uA； 第4档：0-5.000mA。
一加热控制电路，用于提供被测二极管D1的加热电流；提供1-200A（可调）的加热能量，可调电流分辨率为1A，根据二极管的正向额定电流设定，加热电流大，二极管升温就快。热循环加热周期就短。
一瞬态热阻测试模块，用于提供被测二极管D1的瞬态热阻测试；该测试的数据可判断和预测出该二极管热疲劳寿命特性，依据这些数据可绘制二极管热疲劳寿命特性曲线。
一温度采集电路，用于采集被测二极管D1的温度；温度传感器为热电偶或热电阻，采集范围为0-300℃，采用A/D转换电路后，采集的温度分辨率达到0.1℃。
一正向压降采集电路，用于采集被测二极管D1的正向压降；正向压降采集范围为0-5.000VDC，经A/D转换后，分辨率为0.001V。
一微处理器，上述反向漏电流采样电路、加热控制电路、瞬态热阻测试模块、温度采集电路和正向压降采集电路均与微处理器连接，用于对各个被测二极管D1的温度、正向压降、反向漏电流、瞬态热阻、正向电流进行采集、分析、计算、处理；
一直流高压模块，用于控制被测二极管D1反向电压的大小；该模块产生1-1000V直流可调电源，其分辨率为1V，当二极管的正端与高压电源的负端相连，二极管的负端与高压电源的正端相连，就施加给二极管的反向电压。
一散热风机调节控制电路，用于控制散热风机的转速，调节风机的输出风量大小，输出风量越大，试验二极管的温降速度则越快，散热时间则缩短。
一数据总线扩展模块，其与微处理器连接；
一加热与散热切换控制电路，用于切换被测二极管D1加热或散热状态；
一上位机显示界面，其通过第一通讯模块与微处理器连接，用于对微处理器的参数进行设置和查看；实现与微处理器的数据传送交换，通过此窗口，我们可以很方便进行参数设置和查看，包括：设定温度、当前温度、正向压降、反向漏电流、正向电流、瞬态热阻、反向电压、当前加热时间、当前散热时间、总加热时间、总散热时间、循环次数。以及各个历史记录，正向压降寿命曲线、反向漏电流寿命曲线、瞬态热阻寿命曲线以及经过前三条曲线拟合成的热疲劳寿命特征性能曲线等。
一远程监控接口电路，其通过第二通讯模块与微处理器连接，用于实现远程数据的共享；
一电源电路，用于为上述各模块提供所需的直流电。
所述第一通讯模块和第二通讯模块均为RS422通讯模块。
实施例2：参照图1和2。二极管热循环负载测试依据是GB/T 4023-1997、QCT 706-2004、SJ 20788-2000标准。近年，随着测试设备及产品质量水平的日
益发展与提高，测试标准也相因提高，本测试设备不仅达到测试要求，且超过所规定的热循环试验的精度，并且绘制二极管热循环负载的热疲劳特性曲线，是对二极管热循环负载试验的一个质的飞跃。
具体实施过程如下：（以单路测试二极管为例）
第一步：在常温环境下，对被测二极管D1进行瞬态热阻测试，先施加一个例100mA的小电流，测出VF1值；（恒电流模式）接着施加一个100A，脉冲宽度为例100ms的大电流后，或采用恒功率与恒能量模式，再施加一个例100mA的小电流，测出VF2值；瞬态热阻△VF= VF1 –VF2。瞬态热阻测试模块实现对此功能的测试，并把瞬态热阻参数数据送到微处理器；
第二步：加热控制电路施加给被测二极管D1一个正向加热电流，正向压降采集电路将二极管的正向压降数据采集并送到微处理器，其中加热电流大小为0-200A可调，正向电流越大，加温越快；被测二极管D1的可加热温度设定范围为：室温-300.0℃，当前温度采集电路采集当前温度，待温度达到设定的温度值时，停止对被测二极管D1加热；
第三步：被测二极管D1与直流高压模块接通，反向漏电流采样电路采集反向漏电流，散热风机调节控制电路控制散热风机的转速，当温度采集电路检测到被测二极管D1温度达到设定最低温度时，停止散热。此时，热循环试验计数一次。
重复循环对被测二极管D1进行热循环负载试验，直至测出被测二极管D1的最终热循环的次数。微处理器将各个测试数据通过通讯模块传送到上位机显示界面，上位机显示界面将记录保存大量的实时数据，包括正向压降、反向漏电流、瞬态热阻、当前温度、循环次数等等，并根据数据自动生成报表，瞬态热阻是一种无损的测试，测出的数值用来判断二极管的性能、工艺、质量指标，根据正向压降寿命曲线、反向漏电流寿命曲线、瞬态热阻寿命曲线组成的三条
曲线则可以勾画出二极管热疲劳寿命特性拟合曲线，二极管热疲劳寿命特性曲线是本二极管测试***中一个主要测试项目，此曲线的绘制将是对传统二极管热循环负载试验的一大突破。可以根据瞬态热阻的数值变化曲线，像天气预报一样，通过热疲劳特性曲线可以判断或预测该二极管的热疲劳寿命，实现对产品质量测试和生产工艺改进。
实施例2：参照图2。二极管热循环负载试验二极管瞬态热阻寿命曲线：
图中横坐标为热循环试验次数，纵坐标为瞬态热阻值，根据该曲线图，可以判定或预测被测二极管热寿命。
实施例3：参照图3。本发明实施引入二极管热循环负载试验二极管热疲劳寿命曲线（DVT）曲线概念：
二极管正向压降寿命曲线、二极管反向漏电流寿命曲线、二极管瞬态热阻寿命曲线经过拟合，通过数学模型算法，最终得到二极管热疲劳寿命曲线。
图中横坐标为热循环试验次数，纵坐标为二极管热疲劳寿命，根据该曲线图，可以判定或预测被测二极管最终热寿命。
该曲线对于出厂质量判定、路验（汽车上路实际检验）、改进生产工艺有着极佳的参考作用。
需要理解到的是：本实施例虽然对本发明进行了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本发明的简单说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种二极管热循环负载试验***，其特征是在于其包括：
一反向漏电流采样电路，用于测试被测二极管的反向漏电流；
一加热控制电路，用于提供被测二极管的加热恒定电流；
一瞬态热阻测试模块，用于提供被测二极管的瞬态热阻测试，包括恒流源模块，采用恒功率模式；
一温度采集电路，用于采集被测二极管的温度；
一正向压降采集电路，用于采集被测二极管的正向压降；
一微处理器，上述反向漏电流采样电路、加热控制电路、瞬态热阻测试模块、温度采集电路和正向压降采集电路均与微处理器连接，用于对各个被测二极管的温度、正向压降、反向漏电流、瞬态热阻、正向电流进行采集、分析、计算、处理；
一直流高压模块，用于控制被测二极管反向电压的大小；
一散热风机调节控制电路，用于控制散热风机的转速；
一数据总线扩展模块，其与微处理器连接；
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一远程监控接口电路，其通过第二通讯模块与微处理器连接，用于实现远程数据的共享；
一电源电路，用于为上述瞬态热阻测试模块、恒流源模块、直流高压模块、数据总线扩展模块、第一通讯模块、第二通讯模块提供所需的直流电。
2.根据权利要求1所述的二极管热循环负载试验***，其特征是：所述第一通讯模块和第二通讯模块均为RS422通讯模块。
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