專利名稱：基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二極管測試系統(tǒng)和方法，具體地說是涉及一種基于模塊化的多通道、多功能的二極管測試系統(tǒng)和方法，本系統(tǒng)實現(xiàn)了四個測試點同時且獨立測試，測試的參數(shù)包括正向壓降VF、崩潰電壓Vb、反向漏電流Ik、正向電壓差A(yù)Vf、電壓差A(yù)VbJP AVb2，實現(xiàn)了測試結(jié)果的自動修正，提高了多通道測試的精度和一致性。
背景技術(shù)：
二極管在制造過程中，很容易受到溫度、濕度、粉塵等外界因素的影響，為了保證二極管的質(zhì)量，需要對二極管的VF、VB、Ie等幾個重要參數(shù)進(jìn)行重復(fù)測試。目前的二極管測試儀表存在以下問題
I)集成性和擴展性不強。每個測試流水線需要多臺測試儀表，以滿足多個測試點、多參數(shù)的測試，且儀表的軟硬件是預(yù)封裝好的，缺乏集成性和擴展性，不易維修，每臺測試儀只能工作在一個測試點上，而且只能測試特定的參數(shù)，無法進(jìn)行功能擴展。2)噪聲干擾現(xiàn)象嚴(yán)重。測試中產(chǎn)生的大電流和高電壓會產(chǎn)生較強的高頻磁場，干擾數(shù)字控制信號和模擬信號，造成測試結(jié)果誤差較大甚至測量失誤。因此，當(dāng)前急需開發(fā)一種高效可靠的、能實現(xiàn)多通道集成測試的高精度二極管測試系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提供一種基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)和方法，能夠高效可靠、高精度地實現(xiàn)多通道集成測試二極管。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是以儀表技術(shù)、計算機技術(shù)和測試技術(shù)為基礎(chǔ)，采用模塊化思想，根據(jù)二極管測試方法和規(guī)范，研制出的具有高度開放性、靈活性和實用性的多通道測試系統(tǒng)。本發(fā)明的主要特點是多通道測試和測試結(jié)果自動修正。本發(fā)明包括(I)上位機系統(tǒng)；所述的上位機系統(tǒng)包括工控機、NI PCI-6259數(shù)據(jù)采集卡、NI PCI-6509數(shù)字I/O卡、光電隔離接口板。(2)下位機系統(tǒng)；所述的下位機系統(tǒng)包括四套功能相同、相互獨立的測試電路模塊；每套測試點電路的母板上有三個功能板板極性測試板卡、恒流源板卡和高壓源板，母板保留一個擴展槽。上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)如下
I.上位機系統(tǒng)
上述的NI PCI-6259數(shù)據(jù)采集卡和NI PCI-6509數(shù)字I/O卡通過PCI插槽與工控機連接，并通過光電隔離接口板與下位機相連。PCI-6259數(shù)據(jù)采集卡用于模擬信號的輸入和輸出，為了消除共模噪聲，本發(fā)明采用差分輸入方式進(jìn)行模擬量采集。上述的PCI-6509數(shù)字I/O卡用于數(shù)字信號的輸入和輸出，利用PCI-6509數(shù)字I/O卡的96個數(shù)字I/O分別對四個測試發(fā)送數(shù)字控制信號，進(jìn)行選檔、控制干簧管等操作。利用上述的光電隔離接口板將上位機和下位機進(jìn)行電氣隔離，減少測試時干擾源對數(shù)字信號的干擾。2.下位機系統(tǒng)
下位機系統(tǒng)包括四套可相互替代的測試電路模塊，每個測試電路模塊包括三個功能板卡，分別實現(xiàn)不同測試功能。其中，極性測試板卡用于測試二極管極性并提供高壓，恒流源板卡用于測量VF，高壓源板卡用于測量Vb和Is,三種功能板卡的位置可自定義，不同測試點的功能板卡可以互換，如此設(shè)計使測試功能模塊化，利于硬件的維護和功能擴展。根據(jù)上述的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)，包括一個上位機系統(tǒng)連接一個下位機系統(tǒng)。其特征在于所述的上位機系統(tǒng)是一個工控機，分別經(jīng)過一個數(shù)據(jù)采集卡和一個數(shù)字I/o卡，連接光電隔離接口板一和光電隔離接口板二；所述的下位機系統(tǒng)是四個可復(fù)用的 測試電路模塊連接所述光電隔離接口板，與數(shù)據(jù)采集卡的多通道模擬輸入輸出配合實現(xiàn)多測試點的測試。 所述的測試電路模塊，其特征在于所述的測試電路模塊包括一塊母板和三塊功能板卡；上述的母板采用總線式分布，共有四個插槽，功能板卡共享母板的數(shù)字總線和模擬信號線；上述的功能板卡包括極性測試板卡、恒流源板卡和高壓源板卡；上述的極性測試板卡用于測試二極管的五種狀態(tài)正向、反向、短路、開路、接觸不良；上述的恒流源板卡用于正向壓降Vf參數(shù)測試，其關(guān)鍵電路在于可編程電流的產(chǎn)生；上述的高壓源板卡用于崩潰電壓Vb和反向漏電流Ik參數(shù)測試，其關(guān)鍵電路在于可編程電壓的產(chǎn)生。所述的基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)進(jìn)行二極管測試的方法，其特征在于，具體操作步驟如下
1)系統(tǒng)精度校準(zhǔn)包括恒流源校準(zhǔn)、電壓源校準(zhǔn)、VF測試校準(zhǔn)、Vb測試校準(zhǔn)以及Ik測試校準(zhǔn)；
2)測試通道和參數(shù)配置可配置為單通道單參數(shù)測試、單通道多參數(shù)測試、多通道單參數(shù)測試和多通道多參數(shù)測試；
3)測試模式和信息設(shè)置設(shè)置手動測試模式或連續(xù)測試模式，設(shè)置VF、Vb以及Ik測試的激勵信號和判定范圍；
4)測試結(jié)果自動修正包括多通道精度一致性修正和防脈沖干擾復(fù)合濾波；
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具體有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著進(jìn)步
I)通過構(gòu)建基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)，提供四個測試通道同時且獨立測試，實現(xiàn)一機多測，能取代多臺傳統(tǒng)二極管測試儀表，降低了測試成本。2)基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)和方法針對不同的測試功能，對硬件進(jìn)行模塊化設(shè)計，提高了測試系統(tǒng)的靈活性和可維護性，有利于后續(xù)的功能擴展。3)基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)和方法充分利用工控機的數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢，將對二極管的三個主要參數(shù)VF、VB、Ie的測試總時間控制在90ms內(nèi)，在測試速度上優(yōu)于現(xiàn)有儀表，并能實現(xiàn)多參數(shù)測試。4)基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)和方法的測試結(jié)果自動修正功能，提高了各測試通道的測試精度和一致性，消弱了脈沖干擾對測試結(jié)果的影響。本發(fā)明基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)和方法，不僅可以滿足普通二極管的電性能測試要求，而且在此基礎(chǔ)上，還可以二次開發(fā)針對發(fā)光二極管和太陽能電池等半導(dǎo)體的自動化集成測試系統(tǒng)。


圖I是本發(fā)明測試系統(tǒng)的組成
圖2是本發(fā)明測試系統(tǒng)的極性測試電路原理圖 圖3是本發(fā)明測試系統(tǒng)的可編程電流電路原理圖 圖4是本發(fā)明測試系統(tǒng)的可編程電壓電路原理示意圖 圖5是本發(fā)明多通道測試的實現(xiàn)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例做出詳述
實施例一
參見圖1，本基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)，包括一個上位機系統(tǒng)(I)連接一個下位機系統(tǒng)(II)。其特征在于所述的上位機系統(tǒng)(I)是一個工控機(I)，分別經(jīng)過一個數(shù)據(jù)采集卡(2)和一個數(shù)字I/O卡(3)，連接光電隔離接口板一(4)和光電隔離接口板二
(5);所述的下位機系統(tǒng)(II)是四個可復(fù)用的測試電路模塊(6、7、8、9)連接所述光電隔離接口板(4、5)，與數(shù)據(jù)采集卡的多通道模擬輸入輸出配合實現(xiàn)多測試點的測試。實施例二
本實施例與實施例一基本相同，特別之處是所述的基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)，其特征在于所述的測試電路模塊包括一塊母板和三塊功能板卡；上述的母板采用總線式分布，共有四個插槽，功能板卡共享母板的數(shù)字總線和模擬信號線；上述的功能板卡包括極性測試板卡、恒流源板卡和高壓源板卡；上述的極性測試板卡用于測試二極管的五種狀態(tài)正向、反向、短路、開路、接觸不良；上述的恒流源板卡用于正向壓降Vf參數(shù)測試，其關(guān)鍵電路在于可編程電流的產(chǎn)生；上述的高壓源板卡用于崩潰電壓Vb和反向漏電流Ik參數(shù)測試，其關(guān)鍵電路在于可編程電壓的產(chǎn)生。實施例三
本二極管測試方法采用上述方法進(jìn)行，具體操作步驟如下
1)系統(tǒng)精度校準(zhǔn)包括恒流源校準(zhǔn)、電壓源校準(zhǔn)、Vf測試校準(zhǔn)、Vb測試校準(zhǔn)以及Ik測試校準(zhǔn)；
2)測試通道和參數(shù)配置可配置為單通道單參數(shù)測試、單通道多參數(shù)測試、多通道單參數(shù)測試和多通道多參數(shù)測試；
3)測試模式和信息設(shè)置設(shè)置手動測試模式或連續(xù)測試模式，設(shè)置VF、Vb以及Ik測試的激勵信號和判定范圍；
4)測試結(jié)果自動修正包括多通道精度一致性修正和防脈沖干擾復(fù)合濾波；
實施例四
本實施例的二極管測試系統(tǒng)是一種基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)，其研發(fā)要求實現(xiàn)四個測試通道的測試，測試的參數(shù)包括正向壓降Vf、崩潰電壓Vb、反向漏電流Ik、正向電壓差Λ Vf、電壓差八\^和Λ Vb2，同時具有結(jié)果自動修正功能，實現(xiàn)多通道測試的高精度和高一致性。
本基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)的組成如圖I所示，主要包括上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)兩個部分，首先通過上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)兩個部分對本發(fā)明進(jìn)行詳述。I.上位機系統(tǒng)
所述的上位機系統(tǒng)包括工控機、PCI-6259數(shù)據(jù)采集卡、PCI-6509數(shù)字IO卡、光電隔離接口板。上述的PCI-6259數(shù)據(jù)采集卡和PCI-6509數(shù)字I/O卡通過PCI插槽與工控機連接，并通過光電隔離接口板與下位機相連。PCI-6259數(shù)據(jù)采集卡用于模擬信號的輸入和輸出，利用PCI-6259數(shù)據(jù)采集卡的A00、A01、A02和A03通道分別將模擬量輸出給四個測試點，采用差分輸入方式配置(AI0/AI8)、(AI1/AI9)、(AI16/AI24)、(AI17/A25)通道，分別采集四個測試點的模擬電壓信號，上述的差分輸入方式能通過差分放大器共模抑制的功能，消除共同包含在兩個輸入信號中的共模成分，避免了共模噪聲；PCI-6509數(shù)字I/O卡用于數(shù)字信號的輸入和輸出，利用PCI-6509數(shù)字I/O卡的96個數(shù)字I/O分別對四個測試發(fā)送數(shù)字控制信號，進(jìn)行選檔、控制干簧管等操作；利用光電隔離接口板將上位機和下位機進(jìn)行電氣隔·離，減少測試時干擾源對數(shù)字信號的干擾。2.下位機系統(tǒng)
如圖I所示，所述的下位機系統(tǒng)包括四套功能相同、相互獨立的測試電路模塊；每套測試點電路的母板上有三個功能板板極性測試板卡、恒流源板卡和高壓源板，母板保留一個擴展槽。極性測試板卡用于測試二極管極性并提供高壓，恒流源板卡用于測量VF，高壓源板卡用于測量Vb和Ικ。母板提供模擬輸入Al、模擬輸出AO以及數(shù)字輸入輸出DI/0接口，分別通過同軸電纜和34Pin排線與信號處理模塊相連，三塊功能板卡在母板上共享模擬總線和數(shù)字總線。母板上的AP、AS、CP、CS為二極管四線制測試法的四個接線端接口，四線制測試法能降低接觸電阻對測試結(jié)果的影響。恒流源板卡用于測量%，高壓源板卡用于測量Vb和Ik，三種功能板卡的位置可自定義，不同測試點的功能板卡可以互換。下位機系統(tǒng)的層次化和模塊化特點有利于提高硬件的可擴展性和可維護性，同時方便和軟件系統(tǒng)配合，實現(xiàn)多通道快速測試。每一個測試電路模塊包括極性測試板卡、恒流源板卡和高壓源板三種功能板卡。I)上述的極性測試板卡用于測試二極管極性，二極管的極性有五種狀態(tài)正向、反向、短路、開路、接觸不良，圖2示出了極性測試板卡的電路原理圖，由四個光耦構(gòu)成排向電路，A和B端口由上位機提供數(shù)字信號輸入，分別輸入(0，I)和(1，O)兩組數(shù)字信號，施加在二極管兩端，C和D端口接收反饋的數(shù)字信號，根據(jù)所接收的數(shù)字信號的不同可判別出五種不同的結(jié)果，如表I所示，如此可以該被測二極管的屬于何種極性狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)，包括一個上位機系統(tǒng)(I)連接一個下位機系統(tǒng)(II);其特征在于所述的上位機系統(tǒng)(I)是一個工控機(1)，分別經(jīng)過一個數(shù)據(jù)采集卡(2)和一個數(shù)字I/O卡(3)，連接光電隔離接口板一(4)和光電隔離接口板二(5);所述的下位機系統(tǒng)(II)是四個可復(fù)用的測試電路模塊(6、7、8、9)連接所述光電隔離接口板(4、5)，與數(shù)據(jù)采集卡的多通道模擬輸入輸出配合實現(xiàn)多測試點的測試。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)，其特征在于所述的測試電路模塊包括一塊母板和三塊功能板卡；上述的母板采用總線式分布，共有四個插槽，功能板卡共享母板的數(shù)字總線和模擬信號線；上述的功能板卡包括極性測試板卡、恒流源板卡和高壓源板卡；上述的極性測試板卡用于測試二極管的五種狀態(tài)正向、反向、短路、開路、接觸不良；上述的恒流源板卡用于正向壓降^參數(shù)測試，其關(guān)鍵電路在于可編程電流的產(chǎn)生；上述的高壓源板卡用于崩潰電壓Vb和反向漏電流Ik參數(shù)測試，其關(guān)鍵電路在于可編程電壓的產(chǎn)生。
3.一種采用根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)進(jìn)行二極管測試的方法，其特征在于，具體操作步驟如下 1)系統(tǒng)精度校準(zhǔn)包括恒流源校準(zhǔn)、電壓源校準(zhǔn)、Vf測試校準(zhǔn)、Vb測試校準(zhǔn)以及Ik測試校準(zhǔn)； 2)測試通道和參數(shù)配置可配置為單通道單參數(shù)測試、單通道多參數(shù)測試、多通道單參數(shù)測試和多通道多參數(shù)測試； 3)測試模式和信息設(shè)置設(shè)置手動測試模式或連續(xù)測試模式，設(shè)置VF、Vb以及Ik測試的激勵信號和判定范圍； 4)測試結(jié)果自動修正包括多通道精度一致性修正和防脈沖干擾復(fù)合濾波。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于模塊化的多通道二極管測試系統(tǒng)和方法，本系統(tǒng)包括上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)，其中上位機系統(tǒng)包括工控機、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)字I/O卡以及光電隔離接口板，下位機系統(tǒng)包括四個可復(fù)用的測試電路模塊以及其中的三個功能板塊。本系統(tǒng)根據(jù)測試功能進(jìn)行模塊化設(shè)計，能進(jìn)行正向壓降VF、崩潰電壓VB、反向漏電流IR、正向電壓差ΔVF、電壓差ΔVB1和ΔVB2的參數(shù)測試，能在測試流水線完成二極管的多通道、高精度測試。本發(fā)明的有益效果是1)提高測試精度；2)提高測試系統(tǒng)的可維護性和可擴展性；3)提高測試系統(tǒng)的靈活性并降低測試成本。
文檔編號G01R31/26GK102879721SQ201210346708
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者郭帥, 葉豐, 施瑋, 李健 申請人:上海大學(xué)