测试二极管反向恢复特性的分析仪

2007-10-30 08:52:15来源: EDN China
测试二极管的反向恢复特性一般都需要复杂的测试设备。必须能够建立正向导通条件、正向闭锁状态、及两者间的过渡。还需要有一种从所得到的波形中提取特征的手段。总而言之,这并不是一项很简单的例行操,作应由专业人员来完成这项复杂的工作。这个事实说明了工程师们为什么通常都会依赖于公布的数据。


但如果测试比较简单,亲自动手来检查反向恢复时间是有好处的。这种设置可以让你在相同的条件和没有这种规范的测试设备下比较不同厂商的设备,如驱动集成电路的衬底二极管,齐纳二极管及标准整流器等。(由于测试参数有很多组合,直接比较数据不太现实。)切记,反向恢复时间不一定越短越好。速度较慢的二极管也很有用。速度较慢的二极管可以生成较短的停滞时间,提高转换器的效率,并提供其它一些优势(参考1)。

根据本设计实例我们研究了一种测试仪,它只用一些廉价的标准元件,可以检测反向恢复时间。为了简化测试,测试条件是固定的,可以将测试标准化,并提供了一个供比较的共同标准。这些条件能99%地适合将要测试的设备。测试的正向电流低到足以保证小开关二极管的安全工作,高到足以克服较大设备中的电容性影响。

电路的核心有一个二极管与 电阻器组成的逻辑与(AND)门,与门的二极管为DUT(被测设备,图1)。IC1缓冲触发器IC2A,后者可产生驱动与门的反相方波。R35将DUT的正向电流设为75mA左右。有了合适的二极管,与门的输出总保持较低,因为其输出之一总是较小。但真正的二极管在跃迁后保持导通,在R35两端生成一个正向脉冲。电路并未采用直接测试这脉冲宽度的强制方法,而是使用一个精巧的方案。R19/C15网络对脉冲求出平均值,并将得出的电压放大、显示出来。因为测量频率固定在50kHz,所以必须有一个正确的比例因子。

真正的二极管还有一个正向电压,用来对结果求平均值。Q3可解决此问题:对通过IC4A的正向电压进行采样,并从通过R32的输出电压中减去该值。改变放大器IC4C的增益可设定不同的范围。在这种情况下,范围是1、2、5、5的顺序,这很适合电路用作指示设备的电流计。可以改变R8到R22值轻松地来创建其它范围。这种测量方式的最大优势是它只处理直流或低频信号,无需快速的比较器或取样器,但仍可解析到数百微微秒的精度。

内置的IC3振荡器可生成时钟信号。其时钟频率为800kHz,并可分解到更低的值而在Q3上产生50-kHz的参考信号。另一可选的缓慢模式可用于那些需要慢于5?s的测试设备。插入L1线圈会将时钟频率降低到80kHz,使你可测量快达50?s的反向恢复时间。IC2可生成测试波形,并以50-kHz的时钟速率偏移信号。前导阶段与后续阶段退出D5/R6与门,产生一个位于导通周期中心的采样脉冲。因为采样与跃迁无关,不需要特别快或非常精确。C1转移采样脉冲并提供一个方便的预触发信号,后者由Q1进行缓冲。这种选择可在将示波器连接到DUT的阳极时,方便用户观察波形。

IC2B的针脚8是未使用的输出端,馈入一个负电压发生器,作为输出IC4的偏置源,使其达到真实零点。测量电路通过一个采用IC4D的电源接受9V电池的功率。LED作为针对5.5V的基准并提供某些温度补偿,因为反向恢复时间受环境温度影响非常大。

也可以对电路进行某些调整。例如,不插入二极管,而将调节测试点1至4短路。在10ns或25-ns内,RV2(在此范围内为0ns)可达到中等大小的读数。将短路移到调节测试点3、R1和RV1,从而提供VF抵消来读取相同的值。重复此过程,直到读数与短路的位置无关为止。由于放大器的偏移这种调节与零值实现了交互。

现在,可以消除VF的影响了。可以通过短接调节测试点1和4调节0ns,及调节RV2来读取在10-ns范围内的零值。这种调节会产生0ns,且正方向上的典型偏移为1到2ns。时序的剩余时滞及电荷注入影响造成了偏移。通常,这种偏移比较小、稳定且恒定,并不会造成什么问题。如果需要微微秒级别的绝对准确,就应该测试已知的非常快的二极管,如FD700或BAY82,并调节0ns来读取其实际的值。如果找不到这种二极管,可以随意地将该值偏移1.5ns。这种调节通常足可达到±500-ps的准确率。肖特基二极管不适合这种调节。尽管其恢复时间较短,但它们有较高的电容及不可忽视的漏电流,也会生成非零值的读数。电容较小的混合型二极管过于脆弱,也不适合这种测试仪。

参考资料
1. Vlemincq,Louis,“Slowdiodesorhandytimingdevices?”EDN,Sept16,2004,pg83.

关键字:波形  驱动  整流  标准

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/measure/200710/16545.html
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