測試二極管反向恢復(fù)特性的分析儀
但如果測試比較簡單,親自動手來檢查反向恢復(fù)時間是有好處的。這種設(shè)置可以讓你在相同的條件和沒有這種規(guī)范的測試設(shè)備下比較不同廠商的設(shè)備,如驅(qū)動集成電路的襯底二極管,齊納二極管及標準整流器等。(由于測試參數(shù)有很多組合,直接比較數(shù)據(jù)不太現(xiàn)實。)切記,反向恢復(fù)時間不一定越短越好。速度較慢的二極管也很有用。速度較慢的二極管可以生成較短的停滯時間,提高轉(zhuǎn)換器的效率,并提供其它一些優(yōu)勢(參考1)。
根據(jù)本設(shè)計實例我們研究了一種測試儀,它只用一些廉價的標準元件,可以檢測反向恢復(fù)時間。為了簡化測試,測試條件是固定的,可以將測試標準化,并提供了一個供比較的共同標準。這些條件能99%地適合將要測試的設(shè)備。測試的正向電流低到足以保證小開關(guān)二極管的安全工作,高到足以克服較大設(shè)備中的電容性影響。
電路的核心有一個二極管與 電阻器組成的邏輯與(AND)門,與門的二極管為DUT(被測設(shè)備,圖1)。IC1緩沖觸發(fā)器IC2A,后者可產(chǎn)生驅(qū)動與門的反相方波。R35將DUT的正向電流設(shè)為75mA左右。有了合適的二極管,與門的輸出總保持較低,因為其輸出之一總是較小。但真正的二極管在躍遷后保持導通,在R35兩端生成一個正向脈沖。電路并未采用直接測試這脈沖寬度的強制方法,而是使用一個精巧的方案。R19/C15網(wǎng)絡(luò)對脈沖求出平均值,并將得出的電壓放大、顯示出來。因為測量頻率固定在50kHz,所以必須有一個正確的比例因子。
真正的二極管還有一個正向電壓,用來對結(jié)果求平均值。Q3可解決此問題:對通過IC4A的正向電壓進行采樣,并從通過R32的輸出電壓中減去該值。改變放大器IC4C的增益可設(shè)定不同的范圍。在這種情況下,范圍是1、2、5、5的順序,這很適合電路用作指示設(shè)備的電流計??梢愿淖僐8到R22值輕松地來創(chuàng)建其它范圍。這種測量方式的最大優(yōu)勢是它只處理直流或低頻信號,無需快速的比較器或取樣器,但仍可解析到數(shù)百微微秒的精度。
內(nèi)置的IC3振蕩器可生成時鐘信號。其時鐘頻率為800kHz,并可分解到更低的值而在Q3上產(chǎn)生50-kHz的參考信號。另一可選的緩慢模式可用于那些需要慢于5?s的測試設(shè)備。插入L1線圈會將時鐘頻率降低到80kHz,使你可測量快達50?s的反向恢復(fù)時間。IC2可生成測試波形,并以50-kHz的時鐘速率偏移信號。前導階段與后續(xù)階段退出D5/R6與門,產(chǎn)生一個位于導通周期中心的采樣脈沖。因為采樣與躍遷無關(guān),不需要特別快或非常精確。C1轉(zhuǎn)移采樣脈沖并提供一個方便的預(yù)觸發(fā)信號,后者由Q1進行緩沖。這種選擇可在將示波器連接到DUT的陽極時,方便用戶觀察波形。
IC2B的針腳8是未使用的輸出端,饋入一個負電壓發(fā)生器,作為輸出IC4的偏置源,使其達到真實零點。測量電路通過一個采用IC4D的電源接受9V電池的功率。LED作為針對5.5V的基準并提供某些溫度補償,因為反向恢復(fù)時間受環(huán)境溫度影響非常大。
也可以對電路進行某些調(diào)整。例如,不插入二極管,而將調(diào)節(jié)測試點1至4短路。在10ns或25-ns內(nèi),RV2(在此范圍內(nèi)為0ns)可達到中等大小的讀數(shù)。將短路移到調(diào)節(jié)測試點3、R1和RV1,從而提供VF抵消來讀取相同的值。重復(fù)此過程,直到讀數(shù)與短路的位置無關(guān)為止。由于放大器的偏移這種調(diào)節(jié)與零值實現(xiàn)了交互。
現(xiàn)在,可以消除VF的影響了。可以通過短接調(diào)節(jié)測試點1和4調(diào)節(jié)0ns,及調(diào)節(jié)RV2來讀取在10-ns范圍內(nèi)的零值。這種調(diào)節(jié)會產(chǎn)生0ns,且正方向上的典型偏移為1到2ns。時序的剩余時滯及電荷注入影響造成了偏移。通常,這種偏移比較小、穩(wěn)定且恒定,并不會造成什么問題。如果需要微微秒級別的絕對準確,就應(yīng)該測試已知的非??斓亩O管,如FD700或BAY82,并調(diào)節(jié)0ns來讀取其實際的值。如果找不到這種二極管,可以隨意地將該值偏移1.5ns。這種調(diào)節(jié)通常足可達到±500-ps的準確率。肖特基二極管不適合這種調(diào)節(jié)。盡管其恢復(fù)時間較短,但它們有較高的電容及不可忽視的漏電流,也會生成非零值的讀數(shù)。電容較小的混合型二極管過于脆弱,也不適合這種測試儀。
參考資料
1. Vlemincq,Louis,“Slowdiodesorhandytimingdevices?”EDN,Sept16,2004,pg83.
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