CN111474457A - 一种实现场效应管功率老炼试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现场效应管功率老炼试验装置，包括配套设置的老炼板和监测板，测试场效应管安装在老炼板上，测试场效应管的源极连接采样电阻，采样电阻上的电压反馈到放大比较器的负端，与放大比较器正端的预设电压进行比较，由放大比较器的输出端控制测试场效应管的栅极，实现场效应管的功率老炼；所述的老炼板加电工作时的电压、电流和结温通过监测板实现参数监测，并通过数据显示屏实时显示。本发明的稳定性良好，通用性强，大小功率的场效应管均能够通过该试验装置进行老炼，并且针对市场上常见封装的场效应管均可进行大功率老炼，老炼状态稳定，可靠性高，成本低。

Description

一种实现场效应管功率老炼试验装置
技术领域
本发明属于电子元器件可靠性筛选领域，具体涉及一种实现场效应管功率老炼试验装置。
背景技术
功率老炼试验是考核场效应管可靠性的重要筛选项目。根据GJB128《微半导体分立器件试验方法》方法1039及1042规定，功率老炼试验用来剔除有隐患的器件或剔除那些有制造缺隐的器件，这些器件的失效与时间和应力有关，未经老炼这些器件在正常使用条件下会早期失效。该试验使半导体器件在规定的条件下工作以揭示与时间和应力有关的电气失效模式。目前市场上场效应管的功率老炼设备体积庞大、噪音大，采用的老炼技术线路过于追求多种类分立器件的通用性，导致老炼时易发生振荡而损坏器件，并且试验工装简单，无法满足场效应管的不同老炼技术要求，无法保证不同封装场效应管器件的功率老炼试验，操作不方便。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中场效应管的功率老炼操作不便、不能满足不同老炼技术要求的问题，提供一种实现场效应管功率老炼试验装置，使得各种封装的场效应管都能够进行长时间的功率老炼，保证器件工作电压、电流不振荡，结温实时监测，可靠性高。
为了实现上述目的，本发明一种实现场效应管功率老炼试验装置采用如下的方案：包括配套设置的老炼板和监测板，测试场效应管安装在老炼板上，测试场效应管的源极连接采样电阻，采样电阻上的电压反馈到放大比较器的负端，与放大比较器正端的预设电压进行比较，由放大比较器的输出端控制测试场效应管的栅极，实现场效应管的功率老炼；所述的老炼板加电工作时的电压、电流和结温通过监测板实现参数监测，并通过数据显示屏实时显示。
作为本发明场效应管功率老炼试验装置的一种优选方案，所述的老炼板与监测板分隔开封装在同一个设备框架当中，若干老炼板插装在老炼箱内，所述的老炼板上设置有多个老炼工位；所述的测试场效应管通过散热工装夹具安装在老炼工位上。
作为本发明场效应管功率老炼试验装置的一种优选方案，散热工装夹具适配F2、F1、TO-220、TO-254、TO-257、SMD0.5、SMD1.0、SMD2.0等多种场效应管封装形式。
作为本发明场效应管功率老炼试验装置的一种优选方案，所述的老炼板连接老炼电源和电流控制旋钮，两者配合使用使场效应管进行稳态功率老炼。
作为本发明场效应管功率老炼试验装置的一种优选方案，所述的老炼电源布置在设备框架的下方，设备框架的上方分为前后两部分，老炼板布置在设备框架前部，监测板布置在设备框架后部，监测板通过专用接口插座与老炼板一一对应。
作为本发明场效应管功率老炼试验装置的一种优选方案，所述设备框架前部的左右两侧装有若干数量的风扇进行风冷散热，所述的风扇从设备一侧的下方进风，从另一侧的上方排风，充分利用空气流速进行散热，减小对环境及附近其它设备的影响。
作为本发明场效应管功率老炼试验装置的一种优选方案，通过调节电流控制旋钮，电流控制端输出相应的电压，经过跟随器隔离，各老炼工位互不干扰；放大比较器正端上的电压此时与电流控制端的电压保持一致，根据比较器的工作原理，负反馈端即采样电阻上的电压此时亦与电流控制端的电压一致；电流控制端通过控制采样电阻上的电压值实现电流调节的目的；采样电阻两端的精确电压值，通过压差比较器进入监测板，同时进入监测板的数据包括所有测试场效应管的漏极电压、各工位测试场效应管的壳温。
作为本发明场效应管功率老炼试验装置的一种优选方案，根据热阻和采样电阻的阻值，计算出场效应管的稳态老炼数据，包括漏源电压，漏源电流以及结温。
相较于现有技术，本发明有如下的有益效果：稳定性良好，测试场效应管的源极连接采样电阻，采样电阻上的电压反馈到放大比较器的负端，与放大比较器正端的预设电压进行比较，由放大比较器的输出端控制测试场效应管的栅极，实现场效应管的功率老炼，在设备可提供的电压及电流条件下，场效应管不会产生振荡，解决了市场上常见场效应管老炼设备在高电压、小电流状态下易振荡而导致器件损伤的难题；通用性强，大小功率的场效应管均能够通过该试验装置进行老炼，并且针对市场上常见封装的场效应管均可进行大功率老炼。本发明结构简单，老炼状态稳定，可靠性高，成本低，支持多种封装形式，扩展性强。
进一步的，本发明老炼板设计简单，老炼板与监测板分隔开封装在同一个设备框架当中，若干老炼板插装在老炼箱内，老炼板上设置有多个老炼工位，测试场效应管通过散热工装夹具安装在老炼工位上，监测板通过专用接口插座与老炼板一一对应，本发明的试验装置生产效率高，能够同时老炼192只小功率器件，或者同时老炼32只70W的大功率场效应管，在进行大功率老炼时，其产能与一台占地面积大、功耗大的水冷平台相当。
附图说明
图1本发明场效应管功率老炼试验装置的电路原理图；
图2本发明老炼板的设计布局图；
图3本发明设备框架的正面结构图；
图4本发明设备框架的侧面结构图；
图5本发明的实施例一散热工装夹具示意图；
图6本发明的实施例二散热工装夹具示意图；
附图中：1-老炼板；2-监测板；3-老炼电源；4-电流控制旋钮；5-老炼箱；11-器件安装区；12-壳温监测器件；13-接线柱；14-连接线；15-金手指；6-设备总电源控制区；7-数据显示屏。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做详细说明。
参见图1，本发明实现场效应管功率老炼试验装置，将测试场效应管的源极连接采样电阻，采样电阻上的电压反馈到放大比较器的负端，与放大比较器正端的预设电压进行比较，由放大比较器的输出端控制测试场效应管的栅极，实现场效应管的功率老炼。电路结构中设计了隔离回路、滤波回路、抗***件，保障电路可靠实施，多路器件能够互不干扰运行。
参见图2，本发明的试验装置设计了配套的老炼板1和监测板2，老炼板1上设置有多个老炼工位，测试场效应管通过散热工装夹具安装在老炼工位上。散热工装夹具适配多种封装，满足包括F2、F1、TO-220、TO-254、TO-257、SMD0.5、SMD1.0、SMD2.0场效应管封装形式，老炼板1加电工作时的电压、电流和结温通过监测板2实现参数监测。
参见图3-4，老炼板1与监测板2分隔开封装在同一个设备框架当中，若干老炼板1插装在老炼箱5内，老炼板1连接老炼电源3和电流控制旋钮4，两者配合使用使场效应管进行稳态功率老炼。老炼电源3布置在设备框架的下方，设备框架的上方分为前后两部分，老炼板1布置在设备框架前部，监测板2布置在设备框架后部，监测板2通过专用接口插座与老炼板1一一对应。设备框架前部的左右两侧装有若干数量的风扇进行风冷散热，风扇从设备一侧的下方进风，从另一侧的上方排风，充分利用空气流速进行散热，减小对环境及附近其它设备的影响。该试验装置能够同时老炼多个大小功率场效应管，生产效率高。
实施例
选择市场常见的场效应管IRF540N为例进行说明，其封装形式TO-220，应选择图5所示的散热工装夹具，安装器件到TO封装安装位。然后安装散热工装夹具到老炼板的任一老炼工位上。把老炼板***设备框架结构中的老炼箱5内，老炼前准备工作完成。
老炼电源3和电流控制旋钮4配合使用使场效应管进行稳态功率老炼。内部具体运行状况结合图1解释如下：旋动电流控制旋钮4，电流控制端输出相应的电压，经过作为跟随器的OP07的隔离，各老炼工位互不干扰；作为控制试验器件栅极的比较器OP07正端上的电压此时与电流控制端的电压保持一致，根据比较器的工作原理，负反馈端即采样电阻上的电压此时亦与电流控制端的电压一致；最终电流控制端通过控制采样电阻上的电压值实现电流调节的目的。采样电阻两端的精确电压值，通过压差比较器OP07进入监测板2，同时进入监测板2的数据包括所有试验器件的漏极电压、各工位实验器件的壳温。根据预先输入到数据显示屏的热阻和采样电阻阻值等数据，计算出场效应管的稳态老炼数据，包括漏源电压，漏源电流以及结温等。数据检测板将全程测量场效应管的老炼数据并在数据显示屏上实时显示。
以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些显而易见的修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种实现场效应管功率老炼试验装置，其特征在于：包括配套设置的老炼板(1)和监测板(2)，测试场效应管安装在老炼板(1)上，测试场效应管的源极连接采样电阻，采样电阻上的电压反馈到放大比较器的负端，与放大比较器正端的预设电压进行比较，由放大比较器的输出端控制测试场效应管的栅极，实现场效应管的功率老炼；所述的老炼板(1)加电工作时的电压、电流和结温通过监测板(2)实现参数监测，并通过数据显示屏实时显示。
2.根据权利要求1所述的实现场效应管功率老炼试验装置，其特征在于：老炼板(1)与监测板(2)分隔开封装在同一个设备框架当中，若干老炼板(1)插装在老炼箱(5)内，老炼板(1)上设置有多个老炼工位；所述的测试场效应管通过散热工装夹具安装在老炼工位上。
3.根据权利要求2所述的实现场效应管功率老炼试验装置，其特征在于：散热工装夹具适配F2、F1、TO-220、TO-254、TO-257、SMD0.5、SMD1.0、SMD2.0场效应管封装形式。
4.根据权利要求1所述的实现场效应管功率老炼试验装置，其特征在于：老炼板(1)连接老炼电源(3)和电流控制旋钮(4)，两者配合使用使场效应管进行稳态功率老炼。
5.根据权利要求4所述的实现场效应管功率老炼试验装置，其特征在于：老炼电源(3)布置在设备框架的下方，设备框架的上方分为前后两部分，老炼板(1)布置在设备框架前部，监测板(2)布置在设备框架后部，监测板(2)通过专用接口插座与老炼板(1)一一对应。
6.根据权利要求5所述的实现场效应管功率老炼试验装置，其特征在于：所述设备框架前部的左右两侧装有若干数量的风扇进行风冷散热，所述的风扇从设备一侧的下方进风，从另一侧的上方排风，充分利用空气流速进行散热，减小对环境及附近其它设备的影响。
7.根据权利要求4所述的实现场效应管功率老炼试验装置，其特征在于：调节电流控制旋钮(4)，电流控制端输出相应的电压，经过跟随器隔离，各老炼工位互不干扰；放大比较器正端上的电压此时与电流控制端的电压保持一致，根据比较器的工作原理，负反馈端即采样电阻上的电压此时亦与电流控制端的电压一致；电流控制端通过控制采样电阻上的电压值实现电流调节的目的；采样电阻两端的精确电压值，通过压差比较器进入监测板(2)，同时进入监测板(2)的数据包括所有测试场效应管的漏极电压、各工位测试场效应管的壳温。
8.根据权利要求7所述的实现场效应管功率老炼试验装置，其特征在于：根据热阻和采样电阻的阻值，计算出场效应管的稳态老炼数据，包括漏源电压，漏源电流以及结温。
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