针对一些功率器材(功率三极管、VDMOS,IGBT等),经过有规则给元器材通电和断电,循环施加电应力和热应力,能够查验其接受循环应力的才能。依据上述原理,凭借可视化编程言语LabVIEW和NI系列sb RIO-9612板卡,本文规划了一种三极管老化测验体系,该体系满意国军标GJB1036的试验要求,每个工位的采样时间不大于4μs,一共64工位的采样周期不大于300μs,满意了快速操控的要求,一起还不失精准,电压和电流的采样分辨率抵达了12 bit,精度抵达1%,然后操控了器材结温差错。现在体系现已交给运转,试验成果抵达了用户的需求,具有很高的实用价值。
跟着航空，航天，能源工业等范畴对电子产品质量的要求日益进步，电子产品的牢靠性问题遭到越来越广泛的注重。电子产品在运用进程中会遇到不同环境条件，在热胀冷缩的应力作用下，热匹配性才能差的电子元器材就简单失效，导致电子产品毛病，形成巨大的人力和财力丢失。电子元器材的老化测验便是模仿或许等效产品的运用状况，经过测验，将不契合器材除掉，将电子产品的质量在加工初期进行有效地操控，以确保电子产品运用的牢靠性和安稳性。
针对电子元器材的这种状况，咱们开发了一种老化测验体系，能够首要针对功率器材(功率三极管、VDMOS，IGBT等)，经过有规则给元器材通电和断电，循环施加电应力和热应力，查验其接受循环应力的才能。
1 作业原理
经过给晶体管通电加热，使晶体管在当时安稳功率下作业，经过一段时间后，晶体管因为发热而使得器材的结温继续升高，抵达设定值后，断开恒流源和恒压源，给器材通风，使其温度下降到设定值，重复这个进程，就能够较为精确的算出该器材的加热时间和冷却时间，抵达了间歇测验的意图。根本的作业原理图如1所示。
半导体器材的热阻一般界说为：
其间RθJX=器材结点到详细环境的热阻(代替符号是θJX)[℃/W];
TJ=安稳状况测验条件下的器材结温[℃];
TX=环境的参阅温度[℃];
PH=设备功耗[W];
测验条件下器材结温可表明为：
Tj=TJ0+△TJ
其间TJ0=器材加热前的初始结温[℃];
△TJ=器材结温改变量
经过温度灵敏参数(TSP)来表明结温改变量，公式为：
△TJ=K×△TSP
其间△TSP=温度灵敏参数的改变量[mV];
K=界说TJ和TSP改变联系的常量[℃/mV];
温度灵敏参数可表明为：
TSP=Ie×-4Vce
其间Ie=冷却丈量时间加的恒流源值[mV];
Vce=器材的结电压值[mV];
K系数为结温随结电压的改变联系，固定器K件系数为常量，不同器材K的系数不同，可在试验器材的资猜中查出，或许厂家给出。其核算公式可表明为：
其间TJ1和TJ2为两个时间的结温，Vce1和Vce2为结温对应的结电压。
2 体系架构
体系选用PC机+sbRIO-9612+主控板+驱动板+老化板的结构，如图2所示，PC和9612之间经过网口通讯，9612与主控板之间经过数字I/O口通讯，sbRIO-9612，主控板，驱动板供电都是由开关稳压电源完结，程控电源为老化板上的器材供给作业电源，16路差分AD用于收集老化板上待测器材的电流，电压以及电源温度等信号。体系运用sbRIO-9612加扩展板构成下位机，作为体系的主控板;主控板与驱动板选用总线通讯，驱动板首要功能是将主控板进来的20对差分信号转化后(硬件完结)给驱动板FPGA，用20路信号与sbRIO-9612完结通讯，sbRIO-9612经过操控FPGA中的寄存器来完结电源、恒流源、漏/源的通断，然后树立功率循环及适宜的采样条件，硬件示意图如3所示。
驱动板和老化板别离选用两个对接座衔接，电流电压采样信号回传到sbRIO-9612板上进行AD改换后发送到上位机。
3 作业流程及完结
3.1 LabVIEW简介
LabVIEW是一个程序开发环境。它运用图形化编程言语G在流程图中创立源程序，LabVIEW FPGA模块将LabVIEW图形化开发渠道扩展到依据NI可重装备I/O(RIO)架构的硬件渠道上的现场可编程门阵列(FPGA)。
3.2 作业流程
作业开端，上位机依照TCP/IP协议将操控指令发送给sbRIO-9612，接收到指令后，依据上位机操作，sbRIO-9612将相应指令和相关参数下发到主控板，主控板操控驱动板履行指令，从而操控老化板履行相关操作。
sbRIO-9612首要由两大部分组成，即FPGA部分和RT部分;在作业的区分上，因为体系对速度的要求，其间电扇操控，程控电源操控，温度频率量读取，ADC收集，DAC发数，差分数据传输等模块分配到速度很快的FPGA部分履行，而速度稍慢的RT部分首要完结的是上位机指令的解析，老化作业操控和下位机向上位机的数据传输作业的进行。LabVIEW FPGA作业流程图如图4所示。
3.3 作业进程的完结3.3. 1 总述
作业开端前，先衔接下位机，衔接成功后，调用自检模块，对将要做老到测验的老化板进行自检，自检成功后，上位机将参数下发到下位机，然后下发开端操控指令，下位机轮询每块板子的操控指令字，板子开端作业后，将作业需要的加热电流和丈量电流以及程控电压等经过串行数据传输模块下发到驱动板，经过驱动板加载到相应的老化板上，给器材加热，记载此刻的时间，即为加热开端时间，当时时间与加热开端时间之差大于等于开时间的时分，中止加热，翻开电扇，记载加热完毕时间，开端AD收集，依据收集的电流和电压核算出结温，将数值传回上位机，上位机依据温度改变绘出一条曲线。当时时间与加热完毕时间之差大于等于关时间时，冷却完结并完毕丈量，进入下一次循环，循环次数抵达后，将此板子置于闲暇状况。
3.3.2 精度和切换速度的完结
1)高速ADC收集
SbRIO-9612上集成有AD收集芯片，16位的AD能够确保其采样分辨率抵达1‰，一起，4μs的转化时间，确保了AD的采样速度;为了消除共模噪声的影响，将32路AD转化为16路的差分输入，收集时每次每个通道接连取8个数值求均值为本次收集的成果，一起合作老化板中选用的高速开关进行切换，确保了收集数据的精度要求。下图是在设定的10 mA的丈量电流和12 V的程控电压，经过LabVIEW显示出当时NMOS管(型号为IRFP460)的结电压和当时时间丈量得到的管子结温，室温经过安装在每块老化板上的温度传感器得出为17.3 20 6摄氏度，从图5中看出，AD收集回来的16通道的值都在小数点三位后开端动摇，确保了核算得到的△Vf的值在小数点后二位开端动摇。
体系在加热状况切入到丈量状况后20μs内可完结一切工位结电压的收集，为抵达快速收集要求，编写程序时分，考虑到ADC高实时性问题，将收集部分分配到sbRIO-9612的FPGA上完结，sbRIO-9612的Onboard Clock为40 MHz，即0.025μs的周期，写FPGA程序时，将ADC收集装备(即开关的切换指令履行)和收集数据放到次序结构的相邻的两帧之间，考虑到开关切换时间，中心加1μs的等候，确保数据的牢靠性，然后开端数据收集，ADC收集部分程序如图6所示。
2)差分数据传输
此模块完结sbRIO-9612与FPGA之间的通讯，通讯方法为总线异步拜访的方法，经过串行DAC方法收发数据，所谓串行DAC，即在必定的时钟下(时钟周期为80 MHz)，依照固定的时序进行串行发数，先将地址分配到端口，地址一共为六位，即A0-A5，高四位为地址位(操控板号)，低两位为驱动板寄存器地址;然后将数据放到数据总线上，数据格式为U8，置高WR/RD，然后：DR方位低，坚持两个时钟周期，DR置高，完结串行DAC写数据;同理，读数据时先设置地址总线，WR/RD置低，DR置低，坚持两个时钟周期，在两个周期内完结数据的读取，DR置高，完结串行DAC读数据。整个通讯模块依照通讯协议，完结了SbRIO-9612对FPGA的操控。
4 试验成果
在环境温度为25℃，温升为80℃，加热恒流源设置为50 mA，恒压源设置为5 V，开时间设置为2 300 s，关时间设置为7700 s，守时形式下，每隔50 ms采样得到结温图，如图9，完毕时间温度因为周围温度升高，根本很难抵达初始的25℃，但是在温度下降到了差错答应范围内。图中，红线由NMOS管背部贴的传感器丈量得出的温度改变数据绘出，黑线由收集回来的数据经过结温核算公式核算出的数据描绘出来的，对比下，传感器测出数据的改变趋势和核算成果数据改变坚持一致，这就说明晰丈量成果精确。
5 完毕语
文中介绍了一个在SbRIO-9612上，用LabVIEW完结操控一个老化测验体系作业，该体系抵达了预定收集数据精度和分辨率，满意了快速收集和快速操控等要求，在实践使用中，抵达了很好的作用，具有很高的实用价值。
