CN107300650B - 一种间歇寿命试验***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间歇寿命试验***和方法，涉及产品可靠性试验领域。该试验***包括：输入模块、控制器模块、显示模块和继电器输出模块；控制器模块与继电器输出模块连接，用于根据输入模块获取的用户输入设置试验参数，并根据试验参数发出中断信号；继电器输出模块与试验电源连接，用于向试验电源输出中断信号，以控制试验电源的通断。相应的试验方法包括：获取用户输入以设置试验参数；根据用户选择的所述试验参数执行试验并产生中断信号；通过所述中断信号控制试验电源的通断；显示所述试验参数。本发明能够按照试验需要灵活设置试验流程，对时间的控制精确度高，可直观的看到试验状态，并且***稳定性强，可兼容多种产品的实验，成本较低。

Description

一种间歇寿命试验***和方法

技术领域

本发明涉及产品可靠性试验技术领域，尤其涉及一种间歇寿命试验***和方法。

背景技术

间歇寿命试验是对电路间断地施加应力，使器件受到“开”和“关”之间的电应力周期变化，来加速电路内部物理、化学反应过程，而这种周期变化的电应力又导致器件和外壳温度的周期变化，最终得到测定微电子器件的典型失效率或者证实器件的质量或可靠性。GJB360、GJB548对现行电子元器件及微电子器件的间歇寿命试验都有明确的规定。间歇寿命试验的方法是在试验器件和电源之间串联一个“时间开关”来有规律的间断地给试验器件施加应力从而达到试验的目的。

现行的间歇寿命试验***可以通过继电器搭建，这样的硬件***存在几大问题：对于间歇寿命试验而言，时间的有效积累性是第一要素，由于硬件继电器或电容的充放电控制的时间精度问题，长时间使用后，时间误差严重。对于多段的通断电逻辑，利用硬件继电器搭建的实验***通用性差；且试验中断后，若需要从中间某段试验开始执行也十分不便；通过时间继电器实现一定循环次数的试验较困难；若试验中调整试验方案，硬件电路需要重新搭建。另一种方式是通过可编程电源控制，但可编程电源存在成本高、电压电流范围固定、使用稳定性及便利性不足等问题。试验中，若试验条件改变时，需要重新编程，对于普通试验操作人员来说并不方便。

发明内容

本发明的目的在于提出一种间歇寿命试验***和方法，能够对电子元器件进行间歇寿命试验，试验的时间精度高、硬件成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种间歇寿命试验***，包括：输入模块、控制器模块、显示模块和继电器输出模块；

所述输入模块与所述控制器模块连接，用于获取用户输入；

所述控制器模块与所述继电器输出模块连接，用于根据所述用户输入设置试验参数，并根据所述试验参数发出中断信号；

所述继电器输出模块与试验电源连接，用于向所述试验电源输出所述中断信号，以控制所述试验电源的通断；

所述显示模块与所述控制器模块连接，用于显示所述试验参数。

其中，所述继电器输出模块包括：NPN型三极管和继电器；

所述NPN型三极管的基极通过电阻与所述控制器模块连接，集电极与所述继电器的线圈连接，所述NPN型三极管用于根据所述控制器模块输出的所述中断信号实现通断，以控制所述继电器的通断；

所述继电器的触点与试验电源连接，用于控制所述试验电源的通断。

进一步的，所述继电器输出模块还包括：开关二极管；

所述开关二极管的正极与所述NPN型三极管的集电极连接，负极分别连接所述继电器的线圈的一端和工作电源。

其中，所述控制器模块为8051系列单片机；所述输入模块为键盘。

其中，所述试验参数包括：总段数、当前段号、当前段号的通断电状态、当前段号的循环次数和当前段号的通断电时间。

另一方面，本发明提供一种间歇寿命试验方法，采用上述的间歇寿命试验***来执行；该方法包括：

获取用户输入以设置试验参数；

根据用户选择的所述试验参数执行试验并产生中断信号；

通过所述中断信号控制试验电源的通断；

显示所述试验参数。

其中，获取用户输入以设置试验参数，包括：

获取用户输入，设置所述试验参数包括：总段数、当前段号、当前段号的通断电状态、当前段号的循环次数和当前段号的通电时间。

其中，根据用户选择的所述试验参数执行试验并产生中断信号，包括：

根据用户选择的当前段号，获取相对应的当前段号的通断电状态和当前段号的通断电时间；

进入所述通断电状态并计时；

若计时达到所述通断电时间，则产生中断信号。

其中，若计时达到所述通断电时间，则产生中断信号之后，还包括：

获取所述中断信号从产生到执行的时延；

获取更新所述通断电时间所占用的机器周期；

计算所述通断电时间与所述时延、执行所述更新的机器周期之和作为修正时间；

更新所述通断电时间为所述修正时间。

其中，根据用户选择的所述试验参数执行试验并产生中断信号，还包括：

根据所述循环次数执行当前段号的试验；

根据所述总段数依次循环执行所有段号的试验。

本发明的有益效果为：

本发明通过输入输出设备、控制器和继电器搭建的间歇寿命试验***，能够按照试验需要根据用户的输入灵活设置试验流程，产生相应的中断信号，并通过继电器电路控制试验电源对测试样品进行试验。本发明采用的***架构对时间的控制精确度高，操作便捷，可直观的看到试验状态，并且***稳定性强，可兼容多种产品的实验，成本较低。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的间歇寿命试验***的结构示意图；

图2是本发明实施例一中继电器输出模块的电路结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的间歇寿命试验方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

本实施例提供一种间歇寿命试验***，用于对电子元器件等进行间歇寿命试验，符合现行的可靠性试验标准。

图1是本发明实施例一提供的间歇寿命试验***的结构示意图。如图1所示，该试验***10包括：输入模块11、控制器模块12、显示模块13和继电器输出模块14。

所述输入模块11与所述控制器模块12连接，用于获取用户输入；本实施例中，所述输入模块11为键盘，在其他实施例中还可以是触摸屏、鼠标等输入设备。所述键盘包括数字键0～9，功能键：设置、开始、停止、重置等。

所述控制器模块12与所述继电器输出模块14连接，用于根据所述用户输入设置试验参数，并根据所述试验参数发出中断信号；其中，所述控制器模块12为8051系列单片机，本实施例中，优选为STC公司的STC12系列单片机。

控制器模块12使用高性能STC12系列单片机，最高频率可达到320MHz，可实现微秒级的方波输出，可以满足一些特定元器件的精确试验要求。相比之下，可编程电源的精度一般只可控制在0.1秒，远达不到本实施例的时间精确度。

其中，所述试验参数包括：总段数、当前段号、当前段号的通断电状态、当前段号的循环次数和当前段号的通断电时间。

通过输入设备直接输入试验参数，设置方便直观。试验中可以从任意段开始执行，符合可靠性试验中断恢复要求(GJB899)。适应于试验现场需要，便于试验人员掌握；而可编程电源需要电脑修改程序。

所述控制器模块12包括定时器和寄存器。寄存器中存储通断电时间，启动定时器后，根据该通断电时间，寄存器以一个机器周期的节拍自加1，直至产生溢出信号时，寄存器清零，并产生中断信号后，根据试验参数，改变通断电状态，再根据接来下的试验段号，给寄存器赋值，设置新的通断电时间，启动定时器，如此循环，直到试验结束。

所述继电器输出模块14与试验电源20连接，用于向所述试验电源20输出所述中断信号，以控制所述试验电源20的通断。试验电源20与试验样品30连接。

图2是本发明实施例一中继电器输出模块的电路结构示意图。如图2所示，所述继电器输出模块14包括：NPN型三极管Q1和继电器K1。

所述NPN型三极管Q1的基极通过电阻与所述控制器模块12连接，集电极与所述继电器K1的线圈连接，所述NPN型三极管Q1用于根据所述控制器模块12输出的所述中断信号实现通断，以控制所述继电器K1的通断；所述继电器K1的触点与试验电源20连接，用于控制所述试验电源20的通断。

继电器K1可以根据电流大小灵活配置(诸如配置30A继电器)，另外配置需要大小的直流稳压电源作为工作电源即可。该试验***的成本随着套数增多会越来越低，完全符合大批量产品进行可靠性间歇寿命考核的实验室需要；再者，直流稳压电源的可复用性，在电流电压足够的情况下，可以一台直流稳压电源配多套试验***使用。由此可见，此方案对于实验室或是生产厂家大批次产品进行间歇性寿命试验，有着极好的市场应用价值。

进一步的，所述继电器输出模块14还包括：开关二极管D1；所述开关二极管D1的正极与所述NPN型三极管Q1的集电极连接，负极分别连接所述继电器K1的线圈的一端和工作电源VCC。开关二极管D1能够在高频条件下保持好的单向导电性。

所述显示模块13与所述控制器模块12连接，用于显示所述试验参数，采用一般的显示器即可。

本实施的试验***有利于避免误操作，以致整个试验造成不可挽回的损失。与此同时，实验人员随时可以通过显示屏监测到当前的试验阶段。这些显示均符合可靠性试验规程中直观便捷监测要求，具有更好的可行性和可推广性。

实施例二

本实施例提供一种间歇寿命试验方法，采用上述的间歇寿命试验***来执行；用于对电子元器件等进行间歇寿命试验，符合现行的可靠性试验标准。

图3是本发明实施例二提供的间歇寿命试验方法的流程图。如图3所示，该方法包括如下步骤：

S21，获取用户输入以设置试验参数。

获取用户输入，根据试验需求设置所述试验参数包括：总段数、当前段号、当前段号的通断电状态、当前段号的循环次数和当前段号的通电时间。

完成初始设置后，选择开始执行的段号作为当前段号，开始进行试验。

S22，根据用户选择的所述试验参数执行试验并产生中断信号。

根据用户选择的当前段号，获取相对应的当前段号的通断电状态和当前段号的通断电时间；给控制器的寄存器赋值所述通断电时间，进入所述通断电状态并由定时器计时；若计时达到所述通断电时间，寄存器溢出，则产生中断信号。

中断信号产生后，若此时控制器模块正在执行其他任务，则需要等待至执行完毕才能响应所述中断信号，此时，定时器一直处于工作状态，若忽略此段时间，那么这段延迟的时间将占用接下来的通断电时间，使得后续试验中通电或断电的时间不足，长期累积会造成较大的时间误差，影响试验结果。因此，此时应获取所述中断信号从产生到执行的时延。

并且，为寄存器赋值也需要一定的操作时间，所述控制器根据其性能会有一个执行赋值语句的机器周期，获取更新所述通断电时间所占用的机器周期。

计算所述通断电时间与所述时延、执行所述更新的机器周期之和作为修正时间；更新所述通断电时间为所述修正时间，则当前段号的下一次循环、或者下一个段号的试验的通断电时间，被赋值为所述修正时间。当定时器计时到寄存器溢出，实际的通断电时间与原设定的通断电时间相同。

这样的操作能规避长时间计时之后产生的累计误差影响，使时间控制更为精确。

对所述通断电时间进行修正的方法具体为：

1.定时器产生中断信号后，关闭总中断及定时器中断，即在该中断信号被执行之前，不再产生新的中断信号；

2.控制器响应该中断信号的同时，读取寄存器中当前值即为所述时延；

3.将所述时延与赋值语句的机器周期相加得到动态补偿数值；

4.将动态补偿数值加上通断电时间的初值赋给寄存器；

5.开启总中断及定时器中断，继续开始计时。

其中，步骤S22还包括：

根据所述循环次数执行当前段号的试验；根据所述总段数依次循环执行所有段号的试验。

S23，通过所述中断信号控制试验电源的通断。

根据当前段号的通断电状态控制所述试验电源保持相应的状态。例如，试验要求当前段号为通电30秒，则控制所述试验电源通电后开始计时，30秒后收到中断信号，此时停止通电。

S24，显示所述试验参数。

在显示设备上显示总段数、当前段号、当前段号的通断电状态、当前段号的循环次数和当前段号的通电时间等。

本实施例根据控制器内部定时器执行指令特性，设计了时间的动态补偿方法，规避了计时时间长后产生的累积误差影响，满足可靠性试验中应力施加的最重要要求——应力准确性。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种间歇寿命试验方法，其特征在于：采用间歇寿命试验***来执行；

其中，所述间歇寿命试验***包括：输入模块、控制器模块、显示模块和继电器输出模块；

所述输入模块与所述控制器模块连接，用于获取用户输入；

所述控制器模块与所述继电器输出模块连接，用于根据所述用户输入设置试验参数，并根据所述试验参数发出中断信号；其中，所述试验参数包括：总段数、当前段号、当前段号的通断电状态、当前段号的循环次数和当前段号的通断电时间；

所述控制器模块包括定时器和寄存器，寄存器中存储通断电时间，启动定时器后，根据该通断电时间，寄存器以一个机器周期的节拍自加1，直至产生溢出信号时，寄存器清零，并产生中断信号后，根据试验参数，改变通断电状态，再根据接来下的试验段号，给寄存器赋值，设置新的通断电时间，启动定时器，如此循环，直到试验结束；

所述继电器输出模块包括：NPN型三极管、继电器和开关二极管；

所述NPN型三极管的基极通过电阻与所述控制器模块连接，集电极与所述继电器的线圈连接，所述NPN型三极管用于根据所述控制器模块输出的所述中断信号实现通断，以控制所述继电器的通断；

所述继电器的触点与试验电源连接，用于向所述试验电源输出所述中断信号，以控制所述试验电源的通断；其中，所述继电器根据电流大小配置；

所述开关二极管的正极与所述NPN型三极管的集电极连接，负极分别连接所述继电器的线圈的一端和工作电源；其中，工作电源为直流稳压电源；

所述显示模块与所述控制器模块连接，用于显示所述试验参数；

获取用户输入以设置试验参数，所述试验参数包括：总段数、当前段号、当前段号的通断电状态、当前段号的循环次数和当前段号的通电时间；

根据用户选择的所述试验参数执行试验并产生中断信号：根据用户选择的当前段号，获取相对应的当前段号的通断电状态和当前段号的通断电时间；进入所述通断电状态并计时；若计时达到所述通断电时间，则产生中断信号；根据所述循环次数执行当前段号的试验；根据所述总段数依次循环执行所有段号的试验；

关闭总中断及定时器中断，通过所述中断信号控制试验电源的通断；

在控制器响应该中断信号的同时，获取所述中断信号从产生到执行的时延；

获取更新所述通断电时间所占用的机器周期；

计算所述通断电时间与所述时延、执行所述更新的机器周期之和作为修正时间；

更新所述通断电时间为所述修正时间，赋给寄存器；

开启总中断及定时器中断，继续开始计时；

显示所述试验参数。

2.根据权利要求1所述的间歇寿命试验方法，其特征在于：

所述控制器模块为8051系列单片机；所述输入模块为键盘。

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