TL431脉冲响应时间测试

　　1、概述

　　TL431精密可调基准电源有如下特点：稳压值从2.5～36V连续可调;参考电压原误差±1.0%，低动态输出电阻，典型值为0.22Ω，输出电流1.0～100mA;全温度范围内温度特性平坦，典型值为50ppm;低输出电压噪声。广泛应用于数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。

　　2、TL431常规测试

　　TL431按常规测试，任取5只产品，测试数据如图1：

　
图1 

　　某些时候，上述部分TL431测试数据合格，但在开关电源上却无法正常使用，说明上述测试合格产品为不合格品，需进一步解析其中原因。

　　3、问题解析

　　取符合测试数据且在开关电源上使用正常的产品及符合测试数据在开关电源上使用不正常的产品各5只，进行下述对比试验：

　　（1）将样品送可靠性实验室进行高低温循环后，再次用主机测试，情况与之前相同，不良品在主机上仍显示为良品。

　　（2）对良品及不良品进行开帽对比，开帽后的版图见图3-1、图3-2。

　

　　图3-1芯片表面图

　　

　　图3-2芯片细部

　　由以上可见，良品及不良品的版图并无异像。不良品上也未发现异常现象。

　　（3）良品应用在开关电源上时，当开关电源的输出电流大于2A时，输出电压正常。不良品同时应用在开关电源上时，当开关电源的输出电流大于2A时，输出电压偏低。

　　（4）用一个成品开关电源板，一个4.5Ω的电阻负载（4Ω/50W串联0.5Ω/50W电阻）进行试验，先用TL431良品做实验，焊接上TL431，插上4.5Ω负载（输出标准电压为16.0V，负载电流为3。56A），接通电源，在输出端测量到VO=15.99V，TL431的K端VkA=15.11V；然后把TL431良品取下，换上TL431不良品，从中抽取全部5只试验，测量的结果见表1。

　　表1　试验结果

　

　　从上面的表中可以看出，不良品在负载电流较大时，输出电压明显偏低，此现象的TL431测试数据合格，但在开关电源上却无法正常使用。

　　（5）按照图3-3的应用电路，对比良品TL431和不良品TL431，在VI端输入5到20V之间的电压时，VkA基本稳定在2.5V左右，说明不良品TL431的基准源基本正常。

　　

　　图3-3TL431的应用电路

　　（6）还是按照图3-3的应用电路，用良品TL431在VI输入如图3-4所示的幅度为5V，频率为100kHz波形，测量它的频率响应特性，输出如图3-5所示的幅度为2.5V，频率为100kHz波形。

　　抽取不良品TL431在VI输入如图3-4所示的幅度为5V，频率为100kHz波形，测量它的频率响应特性，输出波形如图3-6所示。

　　

　　图3-4原始矩形波

　　

　　图3-5良品TL431的输出的波形

　　

　　图3-6不良品TL431的输出的波形

　　（7）从以上的第6点的实验情况可以看出，不良品TL431的脉冲响应时间比良品TL431的脉冲响应时间长很多很多，而根据资料的参数，它的响应时间在VI输入100kHz时，最长不应超过500nS，而现在良品TL431的400nS在其中的范围内，不良品TL431的2.28uS超出资料参数的差不多5倍。从这一实验结果看，不良品的输出电压偏低的现象跟这一点有一定的关系，当负载增大时，开关电源的输出能量消耗加快，从而使输出端反馈的信号变化加快，而由于用于去控制开关电源的调整管的TL431的脉冲响应时间较慢，从而出现输出电压偏低的情况。

　　（8）至此，TL431产品失效的真因和机理己基本查明。

　　4、TL431脉冲响应时间测试方案

　　根据以上原理分析，如若要将TL431中部分常规测试为良品但在开关电源上不能正常使用的不良品进行分选，则要对该100nS级Pulsedelay（脉冲响应时间）加入常规测试。结合主机资源，选用100M测试能力的CredenceASL1200测试主机。测试回路如图3-3。

　　按以上回路，并编写测试程序。调试成功后，对良品及不良品进行测试，数据如表4-1所示。

　　表4-1数据测试结果

　　

　　5、最终方案总结

　　从以上不良品与良品的测试对比情况可见，产品在使用中如电源输出不稳定，高压及大电流时输出偏低等等，正是TL431的脉冲响应时间过长造成的。但由于脉冲响应时间并非常规测试项目，因此无法对响应不良的产品进行剔除。现将脉冲响应时间加入常规测试，经试验表明，可以对响应不良的产品进行有效筛选，其精度完全满足要求，弥补了TL431产品常规测试中无法对部分不良产品进行剔除的缺陷。