TL431脈衝響應時間測試

2021-01-08 電子發燒友
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TL431脈衝響應時間測試

發表於 2017-12-12 14:45:04

　　1、概述

　　TL431精密可調基準電源有如下特點：穩壓值從2.5～36V連續可調;參考電壓原誤差±1.0%，低動態輸出電阻，典型值為0.22Ω，輸出電流1.0～100mA;全溫度範圍內溫度特性平坦，典型值為50ppm;低輸出電壓噪聲。廣泛應用於數字電壓表，運放電路、可調壓電源，開關電源等等。

　　2、TL431常規測試

　　TL431按常規測試，任取5隻產品，測試數據如圖1：

　
圖1 

　　某些時候，上述部分TL431測試數據合格，但在開關電源上卻無法正常使用，說明上述測試合格產品為不合格品，需進一步解析其中原因。

　　3、問題解析

　　取符合測試數據且在開關電源上使用正常的產品及符合測試數據在開關電源上使用不正常的產品各5隻，進行下述對比試驗：

　　（1）將樣品送可靠性實驗室進行高低溫循環後，再次用主機測試，情況與之前相同，不良品在主機上仍顯示為良品。

　　（2）對良品及不良品進行開帽對比，開帽後的版圖見圖3-1、圖3-2。

　

　　圖3-1晶片表面圖

　　

　　圖3-2晶片細部

　　由以上可見，良品及不良品的版圖並無異像。不良品上也未發現異常現象。

　　（3）良品應用在開關電源上時，當開關電源的輸出電流大於2A時，輸出電壓正常。不良品同時應用在開關電源上時，當開關電源的輸出電流大於2A時，輸出電壓偏低。

　　（4）用一個成品開關電源板，一個4.5Ω的電阻負載（4Ω/50W串聯0.5Ω/50W電阻）進行試驗，先用TL431良品做實驗，焊接上TL431，插上4.5Ω負載（輸出標準電壓為16.0V，負載電流為3。56A），接通電源，在輸出端測量到VO=15.99V，TL431的K端VkA=15.11V；然後把TL431良品取下，換上TL431不良品，從中抽取全部5隻試驗，測量的結果見表1。

　　表1　試驗結果

　

　　從上面的表中可以看出，不良品在負載電流較大時，輸出電壓明顯偏低，此現象的TL431測試數據合格，但在開關電源上卻無法正常使用。

　　（5）按照圖3-3的應用電路，對比良品TL431和不良品TL431，在VI端輸入5到20V之間的電壓時，VkA基本穩定在2.5V左右，說明不良品TL431的基準源基本正常。

　　

　　圖3-3TL431的應用電路

　　（6）還是按照圖3-3的應用電路，用良品TL431在VI輸入如圖3-4所示的幅度為5V，頻率為100kHz波形，測量它的頻率響應特性，輸出如圖3-5所示的幅度為2.5V，頻率為100kHz波形。

　　抽取不良品TL431在VI輸入如圖3-4所示的幅度為5V，頻率為100kHz波形，測量它的頻率響應特性，輸出波形如圖3-6所示。

　　

　　圖3-4原始矩形波

　　

　　圖3-5良品TL431的輸出的波形

　　

　　圖3-6不良品TL431的輸出的波形

　　（7）從以上的第6點的實驗情況可以看出，不良品TL431的脈衝響應時間比良品TL431的脈衝響應時間長很多很多，而根據資料的參數，它的響應時間在VI輸入100kHz時，最長不應超過500nS，而現在良品TL431的400nS在其中的範圍內，不良品TL431的2.28uS超出資料參數的差不多5倍。從這一實驗結果看，不良品的輸出電壓偏低的現象跟這一點有一定的關係，當負載增大時，開關電源的輸出能量消耗加快，從而使輸出端反饋的信號變化加快，而由於用於去控制開關電源的調整管的TL431的脈衝響應時間較慢，從而出現輸出電壓偏低的情況。

　　（8）至此，TL431產品失效的真因和機理己基本查明。

　　4、TL431脈衝響應時間測試方案

　　根據以上原理分析，如若要將TL431中部分常規測試為良品但在開關電源上不能正常使用的不良品進行分選，則要對該100nS級Pulsedelay（脈衝響應時間）加入常規測試。結合主機資源，選用100M測試能力的CredenceASL1200測試主機。測試迴路如圖3-3。

　　按以上迴路，並編寫測試程序。調試成功後，對良品及不良品進行測試，數據如表4-1所示。

　　表4-1數據測試結果

　　

　　5、最終方案總結

　　從以上不良品與良品的測試對比情況可見，產品在使用中如電源輸出不穩定，高壓及大電流時輸出偏低等等，正是TL431的脈衝響應時間過長造成的。但由於脈衝響應時間並非常規測試項目，因此無法對響應不良的產品進行剔除。現將脈衝響應時間加入常規測試，經試驗表明，可以對響應不良的產品進行有效篩選，其精度完全滿足要求，彌補了TL431產品常規測試中無法對部分不良產品進行剔除的缺陷。

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