| | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | MOSFET可能是电源工程师在中小功率变换中;最常接触和熟悉的器件了。
MOSFET指标中,大体有:
绝对可靠性指标
相对可靠性指标
绝对易用性指标
相对易用性指标
特定应用指标
低温指标
高温指标
抗疲劳指标
零缺陷指标
本文重点介绍前五种测量评估技术。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | 这些五项指标测试,共需:
设备:100M以上双通道数字示波器一台,双0-30V2A + 5V2A 实验电源一台。
DIY:0~1500V 1mA 高压电源一台, 单、双脉冲信号源一台, 功率测试板一块。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | | 特别指出,高压电源的输出;可以达到上千伏。虽然持续电流很小;但仍足以将人电晕厥!有 致命危险!需要特别 注意安全!
由于有高压测量;示波器 必须配备高压探头!推荐100M带宽1:100 2kV规格!
最好配备原厂探头。测量前;必须用示波器自带方波 校准。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | | | 这是一只高压探头和一只普通1、1:10探头。除颜色外;外观几乎完全一样。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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| | | | | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | | | | 普通探头:
1:1最高工作电压100、150V
1:10最高工作电压150、300、600V
高压探头:
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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| | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | 由于每个厂家提供的参数测试条件并不一样,给直接评估带来许多困难和风险。也确切需要用户自己掌握标准。
另外,厂家提供的参数与实际应用并不完全一直。
比如;栅电容Ciss。厂家定义的是栅压为0V的电容值。而我们有用的是0-Vth的值或-V~Vth值。这就需要我们自己动手测量了。
还有些参数,比如VDS的分布范围。这值严重关系到产品的品质。但数据表上更本没有这样的表征量。这就更需要用户自己分批抽样统计了。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | 因此;作为品控重要环节,分析来料质量和补充数据完整性,是非常重要和必须的。
在可能的条件下,至少有手工测量和评估对比的能力。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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| | YTDFWANGWEI- 积分:109774
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| | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | 传统上,我们通常用晶体管图示仪或三用表测试。但;这些仅能测试部分静态参数。
我们这个DIY系统,通过测试全范围额定电压/电流下的工作状态;全面全面动态及静态性能。
是不是管子有800V100A,我们就测到这个额定状态?
答案是肯定的,不仅如此;我们还将评估短路状态!也就是说;会把管子测到800V/1000A等级!
0.8MW?这还是小菜!
1000V1000A!这将是我们第一个小目标!覆盖全部目前常见的绝大多数分立MOSFET!IGBT/SiC/Diode将被一起捎带上!
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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| | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | 问题就在这,有些规格书参数名不副实。或为降成本;压根就不测。
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| | | | | | | | | | | | | | | 有些参数不常用,不测也不会去追究,出了问题才知道有什么问题。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 主要参数测试一下就可以了吧,像MOS管什么结电容实际用的时候这种参数有测试?还是只是看规格书?
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| | | | | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | | | | 有些时必须测的。比如做ZVS拓扑时,Coss就是很关键的值。
同样;栅电荷的特征,影响MOSFET的延迟特性。在匹配时,也很重要。
。。。
即便时硬开关电路,这些实际参数才能真实反映损耗及噪音特性。
许多厂家为好卖;总是定义最有利的测试数据;导致很难直接对比。有了这套;一切画皮都会被揭开。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | COSS你怎么测?那可是一条随电压应力变化的曲线。
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| | | | | | | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | | | | | | COSS不只是随电压而变;且随电流和温度而变。
与其说测COSS不如说QOSS更好理解 由于电感是电流缓变型器件。在开关过程中可以作为电流源看待。这样;电容充的电荷:
Q=It
由于Q=CU;那么Q'=CU'----(对时间导数)
只要是电压对时间的微分(VDS波形斜率);就可以获得任意时刻COSS。
显然,只要驱动足够强大。就能用这套系统和这个方法获得任意时间和状态的COSS实时/平均或加权值。
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| | | | | | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | | | | | 许多小厂的规格书,就是抄的。为过关;作假的也敢用。比如做雪崩奶量;用的是1k的栅电阻。
一线大厂还好,一旦打官司;瞎标要赔钱。小厂;许多参数是设计保真,连测都不测。
要是自己再不管,基本就不知咋死了。
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| | | | | | | | | | | | YTDFWANGWEI- 积分:109774
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- 主题:142
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- 帖子:45909
积分:109774 版主 | | | | | | | | | | | | | 你看出来的只是在你的使用中会不会坏,能不能用。是不是跟技术规格书一样你是不知道的。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 恩,我不做这个测试,其他部门做这种测试,这些测试你是自己做吗? |
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| | | | | | | | | | YTDFWANGWEI- 积分:109774
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- 主题:142
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- 帖子:45909
积分:109774 版主 | | | | | | | | | | | 一个大公司的MOS管,并联使用,驱动速度不一样,不同批次,简单的测试栅极电容都能差一倍。
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| | | | | | | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | | | | | | |
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 这么大电压电流,是不是要冷却?1MW可调电源?
既然能和大家分享DIY,就意味着这个系统没那么恐怖。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 首先;我们开始最简单和熟悉的部分:高压电源!1500V1mA!
这电源主要用于测量VDS和额定状态下的开关及短路时各项指标。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | |
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| | | | | 先给许工顶一下,希望许工对比下东微的GreenMOS与传统平面MOS的区别,目前东微的GreenMOS在生产批量中冲击实验容易失效,虽然GreenMOS的Rds和结电容小,但是在EMC处理方面,还是需要将驱动电阻加到百欧姆级别,其实效率还是损失了不少。当时砸开了东微的GreenMOS和华微的平面MOS做对比,前者晶元基本为后者的1/3。
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| | | YTDFWANGWEI- 积分:109774
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- 主题:142
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- 帖子:45909
积分:109774 版主 | | | | COOLMOS刚出来的时候,虽然导通内阻什么的有大幅度降低,但抗冲击能力好像是低了好多。/ |
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| | | | | | | | | 抗冲击是差了好多,生产失效率在万分之二到五之间。传统的平面MOS与现在的超级结MOS相比,好比卡车与跑车,前者跑得慢但是耐撞,后者跑得快但是不耐撞。去年东微来推他们的VDMOS,说是采用半浮栅制成,砸开一对比,晶元那是真小。而且工艺与英飞凌的“挖”不同,他们采用的是“叠”,成本一下子就下来了,相同规格卖的比平面MOS还便宜。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 高压电源原理:
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AS1.pdf
14.61 KB, 下载次数: 312, 下载积分: 财富 -2
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | |
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 这是一款高频方波六倍压整流电路。
用IRS2153D做信号发生及驱动,IRFI4024H-117P半桥做功率输出。变压器20倍升压产生300V方波。六倍整流后生成0~1800V可调电源。
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| | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | 存粹为了安全。
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| | | | | | | | | | | | | 变压器次级都不安全,初级会安全一些,电源也比较容易找。
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| | | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | | 变压器二次有高压,如果有一端与地有联系,就会有触电危险和损坏设备。所以;分开设计。
另外;示波器地线是与大地连接的(如果没拔掉电源地线),如果电源不悬浮,有损坏设备的风险。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | |
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | R与CF和IC内左半边构成555单稳多谐振荡器。振荡频率为:
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| | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | R取20k;CF取1000pF,查曲线得工作频率为35kHz。 |
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | IC内右侧将左侧555互补脉冲匹配延时和产生1.1uS死区后分别送到高边和低边驱动。
最终;IC最右侧图腾柱推动功率MOSFET栅极,产生功率脉冲输出。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
- |
- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 由于IRS2153D的Vcc脚集成了15.6V稳压管。为便于实验应用,用78L12为它供电。 |
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| | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | 有影响。
自己测试的最大好处;就是可以按自己的管子配自己的栅电阻按实际电压电流;测试真实结果。而不限于数据表里的典型值。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 隔离升压变压器,建议采用EE13或EE16 尺寸磁芯骨架,PC30/R2KBD材质即可。
变压器先绕付边再绕原边顺序制作:
二次:0.15mm 310N 高强度聚酯漆包线。
一次:0.27mm 15N 高强度聚酯漆包线。
气隙:0.2mm。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 原理图右侧是六倍压整流电路。由于变压器输出是0~300V;倍压整流范围为0~1800V。
由于输出仅为毫安级电流且工作在35kHz,倍压电容仅需CBB8 1kV2200pF.整流管为超快恢复二极管UF4007。
103 2kV电容用于滤除高频纹波。R1~4用于卸放高压储能。规格为1W 10M。这里;电阻实际耗能很小,完全出于电阻耐压原因;选取不小于1W的电阻。
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| | | | | | | | | 市面上应该有SMU源表来测MOSFET的,keithley或者keysight应该都有。
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| | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | |
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| | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | 500V |
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | R5~8;RS为MOSFET/IGBT/Diode耐压测试网络。
RS为电流测量电阻,灵敏度:1mV/uA
低压MOSFET VDS测量。JP2短接G-S,JP1短接;R5限流。在三脚工位测量。
高压MOSFET VDS测量。JP2短接G-S,JP1断开,R6/7/8限流。在三脚工位测量。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | |
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 电路在设计是,需要注意MOSFET插口与实物的管脚对应关系。JP2是短路的G-S,不可弄混。
测量时,以S级为参考,低压通道测量RS上电压;作为电流值,DS电压作为耐压。由于RS上的电流信号是反向的,建议探口设置成倒向。
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| | | | | 看许工描述,好像是做验证实验,而不是可靠性评估的规范?或许没有规范?
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
- |
- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | |
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | |
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | |
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | |
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 功率板由左右两侧构成。左侧是集能侧,用来储存能量和提供高频回路。
当高压测试时,输入电压低于400V;短路JPS;仅C3储能。储能电容为220uF。当供电电压在400~700V,短路C1。700~1000V,C/2/3串联工作。
C4/5提供高频回路。所以;这两颗电容需要CBB21/22/81三种型号中的一种。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
- |
- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 右侧是开关测试电路。。。。
提个问题,这电路咋用来测试的?为啥会把MOSFET放到高侧?
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 呵呵,如果MOSFET开关器件从S极测量所得电流;为D-S电流与栅驱动电流之和。显然;用它做开关损耗计算,有理论误差在内。因此;我们改为D极测量。
由于MOSFET开关速度相当快,可以达到10nS级别。我们常用的霍尔电流探头根本无法满足。所以;这里采用了电阻直测方式。
所以;我们在MOSFET漏极接了电流检测电阻。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
- |
- 主题:37517
- |
- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 如图A9所示,电源电压供给正常后,待测管Q被电感L短接到地。Vcc通过R、D向高侧供电电容Cbs充电。
给Hin输入第一个脉冲,高侧输出通过Rg1驱动待测管Q导通。
流过Q的电流即是电感L电流,为:
I=(UDC/L)t
注:UDC为高压电源电压,L为L的电感量,t为驱动脉冲宽度。
例如 UDC=400V, L=500uH 那么;流过Q的电流为:
I=800000t
第1uS时;I=0.8A
2uS 1.6A
3uS 2.4A
4uS 3.2A
。 。
。 。
10uS 8.0A
20uS 16.0A
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
- |
- 主题:37517
- |
- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 我们只要控制脉冲宽度,就能控制流过Q的瞬时电流。
当达到待测电流值时;脉冲关闭。这时测得的关断过程就是该测试电压下;关断测试电流时的真实波形。
是不是很简单?
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| | YTDFWANGWEI- 积分:109774
- |
- 主题:142
- |
- 帖子:45909
积分:109774 版主 | | | 许工,利用你的帖子,问个问题:
有个项目,器件需要筛选,委托第三方筛选,MOS管是这样的,假设600V,LDSS是100uA,筛选的时候,是DS施加电压的时候,测量IDSS,但他施加的电压,要到690V的时候,LDSS不超过100uA(大概是i这样的具体我不是很清楚,但这个690V电压可以确定),这样会不会对管子有损坏,因为我只要用筛选过的管子(桥式变换器)老化一段时间后就炸,用同一批次购买没有筛选的,老化就没有问题。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
- |
- 主题:37517
- |
- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 对于超级结结构,管子内阻断层电场基本是矩形;自愈性相对较弱。如果有击穿而不限流,就会有热点漏斗。
举个实际例子。早两年,实际测过某品牌的超级结MOSFET。额定650V,限流100uA的实际首击穿电压720~740V,但很快会跌到620V。
如果用小电流高压源测量。这种回滞会在超级结形成热点漏斗,导致使用时炸鸡。
所以;在前面高压测量时,需要用100kohm电阻限流来抑制瞬间电容放电导致热点。
建议在筛选时;也采用这种方式。
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| | | | YTDFWANGWEI- 积分:109774
- |
- 主题:142
- |
- 帖子:45909
积分:109774 版主 | | | | | 有没有限流不是很清楚,但应该没有发生你说的首次击穿,因为他是在升高到690V之前,要求电流不能达到100uA,如果在达到690V之前,电流超过100uA,判定不合格,这样对管子有没有问题?另外就是为什么要超过管子额定的电压呢?这个有什么标准之类的没有?因为我这是筛选而不是测试管子的指标。 |
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| | | | | xkw1cn- 积分:131263
- |
- 主题:37517
- |
- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | 如果用晶体管表测;一定会有这个现象。
关于标准,没有统一的。各厂各自为政。
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| | | | | | YTDFWANGWEI- 积分:109774
- |
- 主题:142
- |
- 帖子:45909
积分:109774 版主 | | | | | | | 明白了,多谢,我再跟对方沟通一下,看具体是如何测量的。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
- |
- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 也就是说;测试开始时,电源电容储存的720V电能;在VDS从720V跌到620V时,迅速放电到620V。由于PN结的负阻特性,在击穿点形成电容放电热流而局部过热受损。
大多数情况,由于测试电源侧电容不是很大。能损伤但很少击坏。
所以;晶体管近侧电阻限流时必须的。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 而相对传统VDMOSFET。由于阻断电场时三角形,自愈能力强得多,一般没有这个问题。
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| | | | | | | | | 您是指耗尽区电场么?MOS器件在关断的时候,是耗尽区在承压?
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| | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | |
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| | xkw1cn- 积分:131263
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 如图A11示。最上面的蓝色线是驱动波形。浅蓝色为MOSFET的漏源间电压。绿色是流过MOSFET漏源极的电流(IDS)。黄色是电感电流。
MOSFET被驱动打开后,流过电感(MOSFET漏源极IDS)呈线性上升。当达到测试电流时,驱动将MOSFET关闭。
此时的VDS与IDS乘积对时间的面积(左侧第一个圈内)就是关断损耗。
MOSFET关断后;电感电流通过D续流。该回路电阻很小且工作时间短。电感电流不变。
间隔少许时间后,MOSFET再次打开。同样;VDS与IDS乘积对时间的面积(右侧圈内)就是开通损耗。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 同样,电流5%~95%变化的时间;就是对应的开或者关电流时间。
电压5%~96%变化时间,就是对应电压开或关时间。
注:
1)有些公司定义的开关波形是10%~90%。业内并无统一标准。
2)对于有拖尾现象器件,5%的截取点偏差;结果可能差异较大。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 提个小问题,大家知道,现在许多高级示波器集成有功率分析模块;用来分析包括开关损耗等这类参数。
那么;如果没有这类高档货;又如何处理或计算这类参数呢?
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| | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | 分析模块;实际是套计算软件。且可以用电子表格导出。从用的情况看;没有问题。计算结果可信。
测量误差;主要是探头/示波器带宽和各通道延时匹配。所以;测量前;需要对示波器校准下。
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| | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | 有用过。
这个功能最早出现在力科高端示波器上。
现在;泰克3000以上系列都有这个功能了。
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| | | | | | | | | | | | | | | 力科示波器不是很常见,我一直用泰克的,安捷伦的都不怎么用。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 上个实测波形。示波器:TEK DPO4104B 探头:500M原配
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| | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | 绿色的是电感电流。蓝色的是栅电压,玫瑰红的是漏极电压。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 这就是400V母线40A负荷电流开关时的实测波形。整体测试;用两个驱动脉冲完成。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | A11不仅可以测开关损耗,还可以测短路。
短路不是要炸管吗?
其实;炸鸡也是有条件才能产生的。短路炸鸡需要器件在一定电压和短路电流下;经过足够长的时间才会开花!
我们将短路状态下的电压电流与时间积称为短路耐量。
不同电压电流下的短路耐量是不同的。为保证参数准确性,通常会规定测试的直流电源电压和栅驱动电压。这样;时间就会称为唯一的描述值。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 上个实测的400V22A关断损耗测试中的D极电压/IDS/损耗能量积分波形及损耗值,共参考:
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 这是全频带下;对管方式测试的400V22A开通波形。
蓝色是栅驱动电压。可以看到;由于开通瞬间对侧二极管从导通到恢复关断过程中,有大约40nS处于通的状态而未能回转到阻断,半桥有40nS左右的短路。
栅电压出现一抛射电压和电流出现剑锋。
黄色是IDS。
紫色是VDS
红色是功率管损耗对时间的积分量。
右上侧显示的是示波器对波形的计算参数。其中的第三行红字,就是管子的开通损耗,单位:位焦耳。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 有了这个波形;我们能读出哪些信息呢?这些信息与我们看到的数据表中参数有啥区别和联系? |
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 首先;现代数字示波器,已经摆脱简单显示功能。更多的加入记录/测量/运算/分析功能。
其次;可编制计算公式和分析功能,基本实现了可见既可算和输出。
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| | | | | YTDFWANGWEI- 积分:109774
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- 主题:142
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- 帖子:45909
积分:109774 版主 | | | | | | 现在一些普通的示波器,1000元左右的,用于车间产线调试用的,应该没有这些功能吧?
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| | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | 模拟的还没有。最便宜的数字示波器;已近植入部分功能。
如果全套原厂配件,完整配置到能完整测试,通常要大10W了。其中;示波器占弱一半;电流探头/高带宽高压探头和差分探头,占强一半。
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| | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | 另外;车间工人无需分析也没必要做开关特性和功率分析。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 从波形解读:
1)栅电压(蓝色波形)。
驱动从输出到管子开始开通,延时约0.2格,计40nS。
驱动上冲击时间约0.3格。此时是对侧MOSFET体二极管恢复和自身Coss短路时间。约和60nS。
Vth电压约1格,合5V。
2)漏极电压(紫色)。
开通过程约0.3格,合60nS。
拖尾过程0.3格, 合60nS。
3)IDS(黄色)
电流完全自由流动时间为0.5格,合100nS。此后按自由过程流动。
由于有寄生参数,有自由振荡过程。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 现代高端数字示波器已经能准确计算波形。但;动辄十万的价格;毕竟价格不菲。是否可以;如何用简单数字示波器+数字表格方法近似解算?
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| | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | |
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| | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | 无论电压或电流,都可以按假设的坐标原点将每一直线段写成:
V=at+C
I=bt+d
V*I就是损耗瞬时功率。对时间的投影面积就是损耗能量。
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| | | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | | 所谓时间的积分;就是把波形分成极小的一段段,按直线计算。
我们前面已经用中线近似。所以;我们可以直接按梯形面积法直接求出没段直线对应面积,相加后总和就是每开或关的损耗。
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| | | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | | 为便于理解,做两点注释:
1)方程中的a和b是对应直线段的斜率。
2)c和d是原点偏移量。也就是t=0时;线段或延长线的值。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | 现在的数字示波器可以逐波记录,测试不仅限于双脉冲方案。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 功率板能不仅能做正常开关特性测试,还能做短路能力测试。
工程短路测试有两种模式:单次短路和双次短路。
单次短路模式是考核器件的短路耐受力。通常是在额定母线电压和栅驱动电压下,以短路不损坏时间标定的指标。
双次短路模式是考核工程中,在可能遇到最近两脉冲发生短路时;可用的最大短路保护延时或在现有保护下;可承受的最邻近脉冲间隔时间。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | MOSFET短路测试,正如其名。直接短接图中电感后测试。
为一致器件,大多厂家规定;短路线为长10厘米;截面积1平方毫米的塑胶铜线。
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 如大家所知;MOSFET短路耐量是10uS。所以;通常输入短路测试脉冲不会超过该值。
鉴于此;我们无需制造上千安的高压电源,只需给储能电容充够电即可。
按10uS、1000A计算,短路测试用去:
1000X10EXP-6=10mQ
对于220uF电解;10mQ的电压跌落为:
0.01/0.22EXP-3=45V
对于400V短路测试;电压最大跌幅45V。通常远小于这个量。
同样;加大电容量,可以一只电压的跌落。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 前面的测试;都是基于理想二极管续流。但是;实际上;MOSFET寄生二极管都非理想。一线厂家多是按对管方式测试的。
也就是说;现在的碳化硅二极管D;通常是短路了栅极的同型号管子。
所以;我们现在的测试结果都由于厂家给的标准。
这么设置的原因是;这样可以排除其他问题而基本独立的体现被测管子的特性。
为保持一致;该功率电路同样可以用对管测试法。用同型号管子替换D后测试。
同样,在D上串联一无感小阻值电阻;可以用于测试二极管恢复特性和过程。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 我们已经有了电源板和功率测试板。已经用一个或两个可调宽度和间距的脉冲测试了开关及开关损耗;开关管短路等。也看到了实测波形。
那么;我们如何获得一个或两个可调脉冲呢?
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | |
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 是不是超简单? |
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 这是个有趣和很工程的简单电路。三个可变电阻由数字电位器或3296可调电阻构成。
试分析下这个数字入门电路,看看你是否还能画出波形?
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 图中,S按钮按下一次;发出一组规定脉冲。
RP1是两个脉冲间隔。
RP2是第一个脉冲宽度。
RP3是第二个脉冲宽度。
FP节点是第一脉冲输出。
SP节点是第二脉冲输出。
DP节点是第一和第二脉冲组合后输出的双脉冲(负逻辑) 。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | |
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 如果仅是常温测试,对系统的贡献非常有限。毕竟功率管总是从冷态稳定到热态。所以;这个系统在常温功能下;让MOSFET背上热板和冷板;就可以实现任意状态下的测试。
比如测试-55C下的工作特性或+85/175C下的状况。
显然;数据表根本无法提供如此详尽信息。这个系统;是每个工程开发组的必备工具和设计依据。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 欲成事;必先善其人。有了工具,需要合格的人来操作和测量。
由于MOSFET是静电敏感器件。测试工作需要在防静电的工作室进行。
防静电工作室;包括防静电地板/桌子/椅子;接地线和环控设备。特别强调一点,这里的环控不是☞空调。这货有些型号反而会搞坏。
这里;更重要的是人!
首先;这人需要温文尔雅。有脾气的人不得从事这个工作。
其次;穿着得体朴素。化纤等质感低端货禁入!
再次;不能化妆上岗。需带放静电手套或指套和带线的接地手环操作。
最后;需要多喝水;多湿拖地板。
培训合格后;凭上岗证上岗。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 有了测试人员和设备场地,就可以开始测试了。
通常,原件抽样率是1%或10%。每批次样品数不低于10只但不会超过1000只。抽样按批次号进行。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 就VDS,你们觉得实际值越高越好还是。。。
怎么考核啥是好管子?或。。。。
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| | | | | 假设手头只有万用表,如何快速判断出MOS是否损坏掉了。
除了测量两个引脚是否导通
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 如果是工程师在实验室判断样品是否损坏,确实可以借助万用表判断。大体步骤:
1)短路栅源,测量DS二极管。
用万用表二极管档测量DS二极管压降在0.48V左右;且10K点阻挡显示无穷大,说明MOSFET本体基本没有问题
2)断开栅短路,测量栅泄放特性
将万用表到到1k档,正电笔搭在栅上,负电笔搭在S极。然后;快速将栅上的正电笔移到漏极。正常的MOSFET能观察到导通且慢慢恢复阻断的过程。
栅源用电阻短接再断开后,若MOSFET能维持阻断不变。那么;说明栅绝缘完好。
如果经以上两步骤判断MOSFET的D-S/G-S完好且可以正常开关,基本就可以判断MOSFET是完好的;可以继续使用。
但是;由于这种方式是基本功能判断,只适合于实验室工程师透明元件现场预估。对黑盒子器件无效。
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| | | | | | | | | 1)短路栅源,测量DS二极管。
用万用表二极管档测量DS二极管压降在0.48V左右;且10K点阻挡显示无穷大,说明MOSFET本体基本没有问题
是无穷大吗?有个几M电阻吧?
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| | | | | | | | | 2)断开栅短路,测量栅泄放特性
将万用表到到1k档,正电笔搭在栅上,负电笔搭在S极。然后;快速将栅上的正电笔移到漏极。正常的MOSFET能观察到导通且慢慢恢复阻断的过程。
栅源用电阻短接再断开后,若MOSFET能维持阻断不变。那么;说明栅绝缘完好。
为啥是1K档位呢?10K,1M可以不?
或者直接使用二极管档位可以不?
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| | | | | | | | | | | 亲测了一下,我的万用表跟MOS测不出这个效果,都一直是断开状态。
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| | | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | | | | 是的;每种表设计不完全一样。如果是指针表;还得用10k挡。数字万用表的二极管挡大多开路有2V多;大多可以测出来。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 日常,我们总希望越结实越好。但工业与日常有本质的区别。
这有点像冲果汁。我们居家冲饮果汁;也就可数的1杯或几杯。每杯可能有浓淡,但多半还是可口的。
工业生产果汁;就有点不同了。即便同样是勾税,也不能一杯浓一杯淡的。呵呵;如果你在超市买到这样的东西;估计早火了。。。
更何况;以每天万倍生产时,不仅有浓淡;甚至有空瓶和外溢/漏杯等等少见现象。
所以;工业制造的第一要务是稳定!
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 所以;高的裕度并不是好的产品。达标和分散性是描述工业质量的基本依据。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 补个RDSON的测量方法。
MOSFET的不同电流下RDSON测量,也是判别器件设计及制造的重要指标。
测量RDSON非常简单。用现有功率板;在单脉冲下VDS和ID。两者之比就是RDSON。
将电解充到较低的电压(通常1/10的动态测试电压就足够用了。),用单脉冲长时间开通MOSFET。那么;功率板开启了标准的RLC放电过程。
开启后的VDS与ID之比就是RDS。
同样利用数字示波器的计算(除法)功能,可以直接测出不同电流下的RDSON。也可以测量不同栅驱动电压和ID下的RDSON变化情况。
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| | | | | | | 其实用9V电池做个小板子就可以测了,很方便快捷,是不是Y货一测便知。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | | |
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 我们左右的测试都只有一到两个脉冲。所以;一般认为初始结温就是元件背板问题。
测试中也无需散热器。管子本身并不发热。
同样如果用不同温度背板,也可以实现在自然环境下测得各种温度与状态的开关特性。
说白了,就是往坐上一插就行。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 实际上,现代工业中;判断器件好换用的是形式和数理统计相结合的方法。 |
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 工业化评估,看似很复杂和系统,实际上;与我们买衣一样。只是更具体和数字化。
首先,是否能穿。也就是时候合格。
一个不没满足自己指标的产品,就没有可评估的必要。
但是;批量采购的产品如同我们一下买了一打衣服。可能有好有坏。好坏的比率;就是合格率。
也就是合格产品与总量之比。
通常;对于器件,标准一线产品在产线失效率,通常小于5ppm。也就是说,原厂到线的合格率;通常高于99.9995%。或失效率低于百万分之5.
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | | 关于这方面指标,主要是耐压/RDSON/栅电荷等等。
这些指标特点是;一旦低到下限,直接威胁整机安全。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 其次是外在指标。(其实;内在指标更重要,只是;外指标相对易弄,放在内在指标之前。)
这主要是外观/可焊性/阻燃等等。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 外指标如同衣服的材质。虽然MOSFET早已实现标准封装。但塑壳或金封材料/引脚镀层及可焊性和防腐等都各不相同。
塑壳阻燃是防止器件凝露等气候条件下,抗电气腐蚀和阻止燃烧的特质。有点像衣服结实程度和防火能力。
用前面的高压源;将高压引到管壳上。滴水产生短路和电弧腐蚀。最后;塑壳表面会因电弧腐蚀而产生碳化面而绝缘失效。
通常;这种实验是抽查制,一票否决。
引脚可焊性检测;通常是将器件85C烘96小时后测试,以一批次焊接质量为统计数据。分浸润性/均匀性/搭锡;外观等。
是按不良率为统计对象。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | | | 可以做。在成都的讲坐最后一页就是用384X做准谐振的电路原理图。
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | | | |
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| | | | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | | | 是这么回事。企业和人一样,严防病从口入。检测抽查是必须手段。
也能够有数据分析供货商质量波动情况。
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| | | | | | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | | | | | 大公司,都是自动测试台伺候。小公司只能人工了。
所以;这里给个可以DIY的手段,愿意做的DIY个即可。也省得工程师被拉到这种无关的地方扯皮。
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| | | | | 有一个问题想请教一下版主,在量产测试时怎样测试可以剔除栅氧薄弱的电路呢?谢谢! |
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| | | xkw1cn- 积分:131263
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积分:131263 版主 | | | | 所谓栅氧薄弱,可以从两个方面考量:
1)在线抽测Qg。如果氧化层厚度问题,过薄的氧化层管;可以看到开通的米勒平台后的沿偏缓。
2)85C热储存96小时。这个方法主要剔除氧化层缺陷产品和ESD损伤件。
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