功率器件(精选5篇)

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所属分类:文学
摘要

去年年底,英飞凌获得了IR公司的DirectFET封装技术授权,但是由于目前主要是IR提供封装,所以采用DirectFET封装(英飞凌称为CanPAK封装)的OptiMOS3器件还不多,随着英飞凌马来西亚新封装厂的落成,未来采用CanPAK封装的器件会大量面市,他透露目前也有其他厂…

全新OptiMOS 3系列可提供出优良的通态电阻,OptiMOS 3 40V系列采用SuperSO 8封装具备最低1.8mΩ的通态电阻,OptiMOS 3 60V采用SuperSO 8封装具备最低2.8mΩ的通态电阻,OptiMOS 3 80V采用SuperSO 8封装具备最低4.7mΩ的通态电阻,与最接近的竞争性产品相比,通态电阻降幅高达50%,为业界树立了新标杆。

OptiMOS 3 40V、60V和80V产品适用于需要高效率和功率密度的功率转换和管理应用,包括众多产品的SMPS(开关模式电源)、DC/DC转换器和直流电机驱动器等。这些产品包括计算机、家用电器、小型电动车、工业自动化系统、电信设备和电动工具、电动剪草机和风扇等消费类电子设备。

去年年底,英飞凌获得了IR公司的DirectFET封装技术授权,但是由于目前主要是IR提供封装,所以采用DirectFET封装(英飞凌称为CanPAK封装)的OptiMOS3器件还不多,随着英飞凌马来西亚新封装厂的落成,未来采用CanPAK封装的器件会大量面市,他透露目前也有其他厂商获得了IR公司的DirectFET封装授权,所以未来采用DirectFET。封装将会增多,将摆脱以前仅有一家公司供货的局面,因此,该类封装应用将走热。

Vishay于深圳推广新产品和新技术

5月27日,Vishay公司在深圳举行亚太区媒体交流会。会上,Vishay市场传讯部门全球网络市场总监Craig Hunter介绍了公司发展状况。Vishay亚太区钽电容器/MLCC部亚太区市场高级总监SongHee Lau,电阻/电感部门亚太市场高级总监Victor Goh,分别对Vishay钽电容器系列及其Tantamout器件在“消除无线调制解调器设计中的PCMCIA功率限制”上的应用,和MELF电阻器及超薄功率电感器进行了全面阐述。

功率器件范文第2篇

烹饪用IGBT成热点

提高能效是电子器件的头号推动因素,从天然气烹饪转向感应加热(例如电磁炉)可以节能50%(表1),而且感应加热产品还具有安全和容易清洗的特点。因此,为电磁炉开发IGBT成为展示的热点。

Fairchild的Field Stop TrenchIGBT

Fairchild(飞兆)半导体公司在会上推出了1200V Field Stop(场截止)Trench IGBT系列器件FGA20N120FTD和FGA15N120FTD。这些IGBT采用该公司专利的Field Stop结构和抗雪崩的Trench gate(沟道栅)技术,可在传导损耗和开关损耗之间提供良好权衡。Fairchild企业市场总监Claudia Innes说:“与传统的NPTTrench IGBT器件相比,FGA20N120FTD可减小25%的导通损耗、8%的开关损耗,并大幅降低系统工作温度。”由于损耗降低,因此冷却要求降低,系统的可靠性得以增强,系统总成本减少。这些新IGBT还内置了专为零电压开关(ZVS)技术而优化的快速恢复二极管(FRD),进一步提高了可靠性。

两款新产品是Fairchild设在韩国的HV(高电压)电源系统组为中国市场(220V电压)开发的,SangminChung经理表示,Field Stop工艺是Fairchild的独有技术,其关键是加了一个Field插接层,因此可以把损耗降低。随着研发的进一步深入,今后有望Fairchild所有IGBT可以用到Field Stop技术。

Infineon:单管IGBT方案

Infineon的方案包括两个方种:软开关应用的第三代逆向导通IGBT(RC3)和单端谐振的控制。

软开关用的第三代逆向导通IGBT所有的烹饪电器都是软开关拓扑结构。烹饪电器主要分为三大类:电磁炉、电饭煲和微波炉(如表2)。英飞凌家电及工业功率器件市场高级经理马国伟介绍说,采用Infineon的第三代逆向导通IGBT有四个优势:1,具有较低的饱和压降,从而节省散热器和风扇成本;2,软而且快的开关特性降低了EMI,可简化滤波器;3,安全、坚固的设计伴随着更大的热设计裕量。4,使谐振方案实现低成本,具有更低的导通损耗、特制的二极管及精确的温度控制。

单端谐振的控制与保护随着电磁炉的功率越来越高,IGBT在电磁炉中的峰值浪涌问题日益突出。Infineon为中国市场推出的“IGBT+单片机”组合方案,实现电磁炉的数字控制。利用其IHW25N120R2 IGBT及8位单片机XC886/XC866实现,方法是通过单片机对输出功率作每周期的数字控制,对VCE及VAC作动态监测,进行准确及时的控制。

功率器件秀

三菱电机

三菱电机带来了第四代DIP-IPM(双列直插型智能功率模块)、第五代智能功率模块L1系列IPM以及多种系列的第五代IGBT模块。

2004年以来,三菱电机的DIP-IPM模块开发致力于小型化、低热阻化以及完全无铅化,并已开发出第四代DIP-IPM产品。如今,为提高DIP-IPM的性价比,三菱电机还增加了搭载RC-IGBT硅片的额定电流为3A的DIP-IPM,从而使第四代DIP-IPM系列产品更加丰富,为白色家电等变频基板的小型化做出贡献。

三菱电机还展示了新推出第五代L1系列IPM,其将硅片温度传感器设置在IGBT硅片正中央处,实现了更加精确迅速的硅片温度检测。该系列IPM采用全栅型专利的CSTBT(载流子存储式沟槽型双极晶体管)硅片技术,具有比L系列IPM更低的损耗,以及优化的VCE与Eoff折衷曲线。此外,L1系列IPM还首次开发了25A/1200V和50A/600V的小封装产品以满足客户节约成本的需求。

Infineon

除了电磁炉用IGBT外,Infineon还展示了IGBT驱动芯片一采用专利技术EiceDRIVER的1ED020112-F,它是一款单路门极驱动IC,具有1200V隔离电压,使用无核变压器(CLT)技术,可驱动达100A的IGBT/MOSFET。

刚刚开始量产的智能功率模块CiPoS系列打造了IPM新封装概念,这是由于功率器件使用DCB(陶瓷基覆铜板),控制电路采用PCB(印制电路板),便于实现定制功能。内部具有可靠的电气隔离,散热效果良好。对DCB作注模封装,提高了可靠性。可以为将来集成单片机做准备,同时可以集成更多器件做定制模块。内置PCB,令引脚位置及功能定义灵活。

大功率应用的混合电动车功率模块HybirdPACK与工业应用功率模块PrimePACK为了提高坚固度、降低脱离效应,都使用了优化的铜基板及氧化氯陶瓷,并采用芯片定位方法。其中,适合大功率工业变频器、大功率UPS、可再生能源的PrimePACK2与PrimePACK3优化了芯片布局,比上一代模块降低热阻30%;并且大幅降低内部寄生电感,比上一代模块降低60%。

功率器件范文第3篇

(1.上海交通大学微电子学院,上海200240;2.上海华虹宏力半导体制造有限公司,上海202103)

摘要:针对低压功率器件传统工艺流程进行创新和优化,以原有的6层掩膜板为基础,对掩膜板层数进行削减,用接触孔掩膜板完成原有的保护环掩膜板,工作区掩膜板及N+区掩膜板的作用。器件的电性参数目标,通过设计具体工艺参数,并对其进行仿真,以验证工艺可行性。所用的参数与设计方案适用于所有低压功率器件生产制造。

关键字:功率器件;沟槽型功率器件;掩膜板;工艺仿真

中图分类号:TN386.1?34 文献标识码:A 文章编号:1004?373X(2015)20?0146?04

收稿日期:2015?04?10

Technological design of three?layer mask technology based on trench type MOSFETWANG Shanyi1,GUO Zheng1,LOU Yingying2,QIAN Liang2

(1. School of Microelectronics,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;2.Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation,Shanghai 201203,China)

Abstract:The innovation and optimization for the traditional technology process of low?voltage power device were conduct?ed. Based on original six?layer mask,the mask layers were reduced. The functions of protecting ring mask,working area maskand N+ area mask are were replaced by the contact hole mask. The electrical parameters of the device were simulated by design?ing the specific technology technological parameters,the feasibility of the technology was verified. The proposed parameters anddesign scheme are suitable for production and manufacture of all low?voltage MOSFETs.

Keywords:power device;trench MOSFET;mask;technology simulation

半导体功率器件是进行功率处理的半导体器件,也是电子科技技术发展的基础与核心。随着新兴产业的兴起和社会的进步,其应用领域也逐渐拓宽,从最初的电源、开关到如今的显示、节能,甚至环境保护等不同领域都有广阔的应用前景。功率半导体器件已成为半导体技术研究的重要方向之一,同时也产生了功率电子学新的学科分支。然而随着半导体器件集成度的日益提升,使得单颗芯片的售价越发低廉,从而增加企业制造成本。本文通过对现有的功率器件制造工艺进行创新,提出不同于传统的新型三层掩膜板工艺制程。

1 功率器件的发展

在20世纪70年代末,功率金属?氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)诞生后[1],使得整个半导体功率器件的使用发生了质的改变。功率MOSFET器件与其他功率器件相较之下有许多优点。首先,其工作频率也高于其他类型的功率器件(可达100 MHz)。此外,功率MOSFET器件导通电阻具有正温度系数,所以不会存在二次击穿现象,易于并联工作。其次,由于功率MOS?FET 属于电压控制电流的压控装置,其具有输入阻抗高,电流增益大等电性优点[2]。然而随着器件集成度的要求日益增加,普通的MOSFET在结构上已经不能满足市场的需求。因此,另一种形式纵向垂直结构的VVMOS(V型槽),VUMOS(U型槽)VDMOS(纵向平面双扩散)诞生了[3]。这种纵向结构不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高(≥108 W)[4]、驱动电流小(0.1 μA左右),还具有耐压高(最高可耐压1 200 V)、工作电流大(1.5~100 A)、输出功率高(1~250 W)、跨导的线性好、开关速度快等优良特性,同时还大大缩小的单个MOS?FET的尺寸,更易于集成化[5]。但是由于以上几种结构的存在不同的缺陷:例如VVMOS的V 型槽的顶端存在很强的电场,以至于降低MOSFET的击穿电压;VUMOS的U型槽的形成不易于控制,会增加工艺难度;VDMOS随着工艺的进步和线宽的变小,产生了元胞尺寸缩小收到限制,JFET效应无法彻底消除等。在80年代初期,人们基于VDMOS 结构,研究和开发出了沟槽栅结构的MOSFET[6] 。这种沟槽栅结构几乎完全消除了VDMOS存在的弊端:由于把沟道从水平变为了垂直,彻底消除了平面寄生JFET的影响;同时使得元胞的尺寸大大缩小,因此器件的结构近乎理想化[2]。进而增大电流增益,降低导通电阻,常规的沟槽型功率器件导通电阻[7]可以做到0.58 mΩ·cm2;同时器件的击穿电压可以达到50 V,这一数值已经相近于Si?MOSFET 的导通电阻物理的极限。此外,利用沟槽型MOSFET的结构可以有效的增强器件的开关速度和SOA性能[8]。

传统掩膜板工艺流程:

以一尺寸为0.35 μm,30 V 的沟槽型MOSFET 为例,其一般工艺流程如表1所示。根据传统工艺流程,完成一颗产品需要6 层掩膜板,分别为步骤3 中的防护环,步骤6 中的工作区,步骤8中的沟槽,步骤21中的N+,步骤25中的接触孔以及步骤34中的表面金属掩膜板。

2 新型三层掩膜板工艺设计

在新型的设计中,整个工艺流程只需要沟槽掩膜板、接触孔掩膜板以及金属层掩膜板。设计用接触孔掩膜板一并替代传统工艺中保护环掩膜板,工作区掩膜板的作用。针对于保护环掩膜板,将传统工艺中保护环的形成方式从场板方式变为场限环方式。在使用接触孔掩膜时,预先设计产生两种尺寸的接触孔。一种较大的孔开在CELL区,另一种较窄的孔开在终端结区。随后在终端结区开孔后注入P-离子,则可以与N+形成PN结的形态,以此形成保护环。同样,保护环形成之后,亦不需要用工作区掩膜板来单独形成工作区。同时,运用这种方法,在之后形成N+区时也不需要额外的掩膜板。

2.1 工艺流程设计

基本工艺设计思路如下:首先准备好N+型衬底与N 型外延层的单晶硅,在上方生长出氧化层,并在既定位置涂上光刻胶。之后运用沟槽掩膜板进行沟槽的光刻,形成器件沟槽。随后,将晶圆表面所铺的氧化层去除,并重新铺上一层栅极氧化层并在沟槽中用高掺杂的多晶硅进行填充,并进行平整化的操作。接着对晶圆表面进行封闭操作,形成器件的栅极。之后在已经封闭栅极的晶圆表面铺上硼磷硅玻璃(BPSG)作为层间介质(ILD),并用接触孔掩膜板在最上方铺上光刻胶。接着做接触孔的光刻并进行相应的刻蚀。在形成接触孔之后,接着进行P离子注入以形成保护环,随后进行N+源区的注入和扩散。最后,进行接触孔氧化层以及多晶硅部分的蚀刻,并用金属层掩膜板形成金属层的光刻,以形成如图1所示的最终结构。

根据上述的设计思路,确定出基于三层掩膜板的工艺流程,如表2所示。

2.2 工艺指标测定

本文以N 型30 V 器件为例,其最终要求见表3。

2.2.1 外延层掺杂浓度测定

在N型沟槽型功率器件的制造工艺中,通常采用高掺杂浓度以此来降低N 型衬底和外延层的电阻率。由于在晶圆划片封装之前会进行晶背减薄的操作[9],所以衬底的参数在此不做考虑。外延层的掺杂浓度不仅决定了器件导通电阻,与击穿电压BVdss 也有紧密的关系[10]。外延层N?掺杂浓度与击穿电压的关系如下:

式中:ND 为外延层N?掺杂浓度;ρ 为外延层电阻率;q为电子电荷,一般取1.6 × 10-19 C进行计算;μ 为外延层空穴的迁移率,取450 cm2 /V?s 。

在实际工程应用中,设定功率器件的工作电压值为最大击穿电压[11]的80%,若以30 V的器件为例,其工作电压为30 × 0.8 = 24 V 。

根据上述公式,要求制造最大BVdss为30 V时,其外延层N?掺杂浓度为:

然而,在实际工程应用中并不能保证电阻率与掺杂浓度百分之达到理论计算值[12],但是可以将其误差控制在一定的范围之内。所以允许±15% 的误差,则外延层的电阻率为0.4 ~ 0.54 Ω?cm 。掺杂浓度为2.465 × 1016 ~ 3.335 × 1016 cm-3 。

2.2.2 外延层厚度测定

外延层的厚度测定可用以下公式来表示:

2.3 工艺指标总结

根据上述的理论模型,结合成熟的工艺标准流程,最终确定出器件制造的工艺参数如下:

(1)衬底:N型衬底,电阻率为1.2~1.5 mΩ?cm。

(7)沟槽宽度:0.2-0.4 μm。

(8)沟槽深度:1.3 μm。

(9)接触孔宽度:0.3 μm。

(10)接触孔深度:6 000 ?。

(11)多晶硅至接触孔距离:0.25 μm。

(12)Pitch尺寸:1.2 μm。

(13)终端结接触孔最小尺寸:0.26 μm。

3 工艺设计仿真结果

根据上述产品的要求,首先确定主要仿真的工艺流程,如表4所示。

同时,根据体区离子注入,源区离子注入,间层介质,以及接触孔离子注入等参数进行DOE组合,分成6个split来确定是否能满足预期器件目标,如表5、表6所示。

据上述不同DOE 组合,进行器件仿真,仿真结果如表7,表8所示。

可见,以上几种工艺参数通过仿真,最后都能使得器件达到预定的目标。

4 结论

功率器件问世几十年来以来,受到在原材料、器件设计工艺、封装和计算机辅助设计四大方面持续不断技术进步的推动影响,逐渐发展成为主流的功率半导体器件。然而,随着集成电路行业的飞速发展,传统工艺的制造成本与单颗芯片的价值的反比日渐拉大。在这个基础上,本文通过对功率器件传统的六层掩膜板工艺进行创新;对提出的三层掩膜板工艺进行可行性的设计与仿真,为日后基于三层掩膜板工艺的功率器件量产打下坚实的基础。

[1] 赵志恒.功率场效应管(MOSFET)的可制造性设计[D].济南:山东大学,2010.

[2] 苏延芳,刘英坤.Trench MOSFET 的研究与进展[J].半导体技术,2007(4):277?280.

[3] 张波.功率半导体技术方兴未艾[EB/OL].[2015?04?15] http://docin.com/p?389013003.html.

[4] JUANG M H,SUN L C,CHEN W T,et al. A process simplifica?tion scheme for fabricating self ? aligned silicided trench ? gatepower MOSFETs [J]. Solid?State Electronics,2001,45(1):169?172.

[5] JUANG M H,CHEN W T. Fabrication of trench?gate powerMOSFETs by using a dual doped body region [J]. Solid?StateElectronics,2004,48(1):1079?1085.

[6] 沈伟星.低压功率沟槽MOSFET 的设计与研究[D].上海:上海大学,2006.

[7] 郭玉龙.功率VDMOS器件的低温可靠性研究[D].西安:西安电子科技大学,2013.

[8] 殷允超.ESD 保护栅结构的Trench MOSFET 设计制造[D].苏州:苏州大学,2011.

[9] 唐红祥,计建新,孙向东,等.高压Trench IGBT的研制[J].半导体技术,2012(4):256?262.

[10] 盖锡民,王震宇.N沟道VDMOS器件材料选择[J].宜春学院学报,2014(3):27?29.

[11] 于莉珊.高压功率MOSFET 终端结构击穿特性的研究[D].成都:西南交通大学,2013.

功率器件范文第4篇

1、引言 自从1962年美国通用电气公司的Holonyak博士发明了世界上第一支发光二极管(LED)以来,使LED发出全部颜色可见光的努力就没有停止过。AlGaInP材料制成的LED可以覆盖从红光(650nm)到黄光(580nm)的范围。1993年,日本的Nakamura解决了p型GaN的掺杂问题,成功研制出了GaN基蓝光LED,在此基础上采用AlGaInN制作的LED光谱覆盖了从近紫外(380nm)到绿光(530nm)的范围。现在,LED覆盖了几乎所有可见光的范围。LED得到了广泛的应用。 1.1GaN基LED器件的发展和主要应用 1993年,Nichia公司研发出第一个发光亮度超过1cd的高亮度GaInN/AlGaN异质结蓝光LED后,随着金属有机气相沉积外延技术(MOCVD)的提高,高亮度高功率的LED产品相继被开发出来。LED产品一共有两种,如图1(a),(b)所示,一种是小管芯LED,管芯功率在0.06W左右,芯片大小350μm×350μm,另一种是大管芯LED,管芯功率1-3W,芯片大小1mm×1mm。近些年,LED的光效更是从50~60lm/W,发展到了去年的小功率LED最高超过170lm/W,大有超过现有所有照明产品的光效之势。作为光源,LED与其它发光光源相比,其具有节能、环保、绿色健康、长寿命等有着非常明显的优势。随着高功率,高亮度LED的大量被开发出来,其用途也越来越贴近我们的生活。LED的主要用途有六大类: (1)显示:其主要是LED显示屏等; (2)背光源:液晶显示背光源,LED的节能、环保、长寿、低电压等特性都非常适合液晶背光源的需要; (3)特种照明:包括手电筒,矿工灯,射灯,圣诞彩灯等; (4)城市照明;景观照明:路灯、景观用灯等; (5)汽车用照明:目前以第三煞车灯、车内照明、仪表板灯等为主,但随着亮度、光效等的提升,包括后车灯、牌照灯、后视镜副灯等,甚至前照灯等都已纷纷开始采用LED; (6)通用照明:通用照明市场包括各类通用照明灯具、照明光源等,是大功率白光LED的最终目标市场,也是规模最大的市场。 中国照明电器行业在近年来得到了快速发展。据权威数据统计显示,2000年国内照明行业销售总额为550亿人民币,2001年突破680亿元,2002年高达800亿元,2003年达到950亿元,在2011年突破1100亿元,2005年达到1400亿元,连续5年均以近20%的速度迅猛递增。另外,中国照明电器产品出口近年来持续增长,年均增幅超过20%,2011年全行业出口额达到66.5亿美元,远销世界150多个国家和地区。 据保守估计,2010年中国照明市场规模将超过2200亿元。如果LED占到10%的份额,就将是220亿元的市场规模,对大功率LED的需求将达到15-20亿颗。 1.2GaN基LED器件的研究现状 现今的LED器件发展到现在主要都是在蓝宝石衬底上生长的,随着MOCVD技术的成熟以及LED器件制备工艺的稳定,蓝宝石衬底的LED器件的光效也在逐渐的提高,对于传统结构的LED器件,目前国内主流的LED产品光效普遍已经达到了50-70lm/W,即使在现有的已经较为完善的生长水平下,也很难有更大的提高了,这主要由于传统的LED器件本身的局限性所带来的。 (1)蓝宝石衬底所带来的结构上的局限性: 我们都知道,现今的GaN基材料都是在蓝宝石衬底上生长的,然而,蓝宝石衬底差的导电性和与GaN材料的晶格不匹配问题带给了现今流行的L

功率器件范文第5篇

关键词:Alenia SIR-M 单脉冲二次雷达 低功率告警 故障分析和处理

中图分类号:TN952 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)03(c)-0010-02

1 常见低功率告警故障现象

Alenia SIR-M二次雷达低功率告警时,根据具体情况,一般会有+41XX、+43XX、+44XX等单个或多个告警代码产生。同时,2 KWp发射机组件中的告警灯或驱动及测试信号产生组件(DTG)中DS2告警灯会亮。在CDS-80监视器上观察,会出现远距离目标无法探测或无目标显示等现象。

2 告警代码指示含义及告警产生机理

+41XX表示DTG射频电平告警,从2 KWp发射机组件出来的1.2 us展宽脉冲进入DTG组件,在DTG内部与Ω接收机组件送来的1030 MHz载波进行调制,调制后的1.2 us射频脉冲经DTG内部耦合器1耦合并检波后送入DTG组件的控制电路,与控制电路的内部门限进行比较,检测射频电平是否低于正常值,若低于正常值,则射频电平告警灯DS2亮,且面板显示告警代码41。

+43XX、+44XX表示低功率告警。在每次扫描的过程中,监视器都会对P1、P3的入射功率和反射功率,还有对P2的入射功率和反射功率进行采样。他们分别有两个门限TH1和TH2。门限TH1设置为标称输出功率的-12 dB,门限TH2设置为标称输出功率的-3 dB。发射时,若发射功率低于标称输出功率12 dB或3 dB,将在面板上显示告警代码43或44。值得注意的是,只有在通道全功率发射时,VERA计算机才对输出功率进行监视,因此低功率告警只可能在全功率发射的扇区出现。

3 发射信号流程

来自控制录取器MIS-1板,脉宽为 0.8 us的P1、P2、P3视频脉冲送入2KWp发射机组件,经发射机内部延迟线延迟叠加后,展宽为1.2 us的视频脉冲并送往DTG组件。DTG组件利用展宽后的P1、P2、P3视频脉冲去调制来自Ω接收机组件(Ω RECEIVER)的1030MHz射频载波。调制后脉宽为1.2 us的P1、P2、P3射频脉冲返送给2 KWp发射机组件,再次调制成为0.8 us的射频脉冲。 0.8 us射频脉冲经功分器分成4路进行功率放大,每路功放是否工作均受来自控制录取器DEC板的控制信号控制,以实现不同大小的功率合成输出。发射机最终输出的P1、P2、P3射频信号送至射频开关组件,射频开关组件受来自控制录取器的DSLS板SLS GATE信号的控制,将射频信号分为P1、P3及P2两路,分别送至∑通道及Ω通道的环形器,并经过环形器送至耦合器。耦合器取样正、反向功率以检测发射功率及测量电压驻波比。P1、P2、P3射频脉冲经耦合器后再送入切换组件(CHANGEOVER ASSY)进行选择切换,主用通道连接天线,备用通道连接假负载作为热备份。

4 低功率故障产生环节及原因总结

根据上述发射信号流程进行分析,可总结出导致射频功率低或无射频输出的原因主要发生在以下几个环节:控制录取器MIS-1板过来的P1P2P3脉冲没有正常送给发射机。经发射机延迟线展宽后的1.2 us调制脉冲没有正常送给DTG组件。在DTG组件中与1030 MHz载波调制后形成的1.2 us射频脉冲没有正常回送给2 KWp发射机。Ω接收机组件产生的1030 MHz载波没有正常送给DTG组件进行调制,导致无法产生1.2 us的射频脉冲。2 KWp发射机对1.2 us射频脉冲进行再调制后的0.8 us射频脉冲没有正常送给4路功放。发射机中4路功放某一路或多路有问题导致最终合成的射频功率低。从DEC板过来的P1、P2、P3驱动控制信号没有正常送给发射机以控制四路功放的正常工作。4路功放合成后的射频脉冲输出到射频开关后,由于射频开关故障或控制信号问题使P1、P3和P2射频脉冲没有正常送到各自通道的环形器。射频信号经环形器送至耦合器后,由于耦合器故障,耦合给控制录取器进行功率检测的取样信号功率过低或无功率。由于控制录取器的TH1,TH2门限值设置有问题导致低功率告警。由于MIS-1板故障导致的功率监视有问题或告警管理功能失效。

根据上面的原则,在排除故障时可以一步步对各环节的输入输出信号进行测量比较。加上以往的维护经验,可知4路功放同时故障的可能性很小,耦合器、环形器等射频组件都是不易损坏的无源器件,所以故障检点主要集中在前面几个环节。

5 典型故障案例分析

5.1 Alenia SIR-M 2KWp发射机组件故障告警的排除过程

故障现象:面板显示+4302、+4402告警码,CDS-80上无目标显示。

故障分析与排除过程:造成无功率的原因主要有两个:无P1、P2、P3调制脉冲及无1030 MHz载波。因DTG组件无告警指示,重点怀疑2 kW发射机故障。从Σ通道耦合器的J3口用示波器检测无P1、P3脉冲,证明的确无P1、P2、P3射频脉冲上天线。测量控制录取器和2KWp发射机连接的J10-A5等,有P1、P2、P3脉冲。排除MIS-1板、DEC板无P1、P2、P3送出及DEC组件的怀疑。测量DTG组件J2口有1.2 us的射频脉冲输出给发射机并检查该电缆没有问题。更换2 kWp发射机组件,故障排除。

5.2 DTG组件故障告警排除过程

故障现象:雷达CHA面板总告警灯亮,告警代码显示+410X,+430X,机柜内DTG组件射频电平告警灯DS2亮,CDS-80无目标显示。

故障分析与排除过程:用示波器测量从2 KWp发射机J5出来送往DTG组件J5的1.2 us展宽脉冲。信号正常,脉宽1.1 us左右,幅值4.5V左右。测量从DTG组件J2出来回送2 KWp发射机J3的1.2 us射频脉冲,加检波器检波后示波器上无波形输出。可大致判断信号在DTG内部调制时有问题。为了确认Ω接收机J3口是否正常送出1030 MHz载波给DTG的J1,将Ω接收机J3输出经检波器后连接到示波器,在示波器上检测到有直流电压,说明1030 MHz信号是有的,基本上将故障锁定在DTG组件上。将DTG备件换上CHA工作,开机后一切正常。可判断DTG组件故障。

5.3 SIR-M设备耦合器故障的排除过程

故障现象:SIR-M设备CHA面板显示窗显示+4302告警,从CDS-80上观察,飞机目标没有消失。故障分析与排除流程:因为模拟接收机没有发现告警现象,飞机目标亦没有丢失,所以故障点怀疑出现在Σ通道耦合器及MIS-1板之间。更换SIR-M设备CHA的MIS-1板,故障依旧。用示波器检测Σ通道耦合器J7口P1、P3脉冲,在开机辐射正常的情况下,没有检测到任何信号。确定为该耦合器P1、P3耦合取样电路故障,更换Σ通道耦合器。开机,+4302告警消失,设备恢复正常。

6 结语

Alenia SIR-M设备老化后,低功率告警故障比较常见,遇到故障时要根据信号流程和可能产生问题的环节一步步分析故障产生原因,这就要求我们对设备有一个系统的了解,排故思路要清晰,切勿盲目乱猜乱测。此外,在测量大功率信号时,衰减器,检波器,假负载等器件最好用万用表欧姆档测量一下,防止器件开路造成信号反射损坏设备。

参考文献