开关电流电路故障诊断技术的初步研究

3 故障模型

在晶体管中有两种故障存在，一种是引起晶体管完全断路或短路/桥接的严重故障；另一种是产品未完全损坏，而是有缺陷，最初可能(或不可能)引起功能问题，但在预烧后很可能被损坏，这是非严重故障，在严重和非严重故障之间存在差异。对于开关电流单元，至今未研究后一种形式的故障，研究工作集中在纯粹的严重故障。使用的故障模型如图6所示，根据开关断开或闭合，能将其分成4种不同的严重故障：栅源短路(GSS)；栅源短路(GDS)；漏极开路(DOP)；源极开路(SOP)。



SI电路就是由第二节所述的存储单元、延迟单元、积分器、微分器组成，构成了滤波器、A/D和D/A转换器、一般信号处理等，他的结构可用图7表示。

一个无故障源的SI电路，对应于某个规定的激励电流产生一个"标准电流"，然后用图6的故障模型去模拟该电路中的故障。假定电路一次只有一个故障，简化故障性能的分析。这就是说，每个可能的故障依次注入被测电路的每个晶体管，再用规定的测试激励电流进行激励，可找到被测电路的"测试电流"。然后，可从标准电流中减去取样的测试电流，即为"误差电流"。从理论上讲，如果该电流为非零值，则被测电路有故障。同时，对应不同的"误差电流"，可确定故障发生在电路的某个模块中。但显然，这有些过分简单化，因为SI的非理想性能、仿真模型的不准确性、对测试电路有不利影响的外界条件的变化等，都可能使误差电流不为零值，或出现交叉，致使不能惟一定位故障发生的模块。



4 结 语

目前，对开关电流电路进行故障诊断的难点在于：

(1)实际电路，由于SI的非理想性能，难以确定标准电流的值，就不好区分电路是否有故障；

(2)模拟仿真，对含故障模型的SI电路进行PSpice仿真时，仿真结果很不理想，难以用于故障诊断，这可能是由于MOS管的PSpice模型不够精确的原因。对SI电路，还可以用Hspice，Asiz进行仿真，这是以后研究的重点。