摘  要： 以集成電路穩(wěn)壓管為例,，研究國產(chǎn)化器件的替代選用，通過長(zhǎng)期的論證考察和試驗(yàn)驗(yàn)證,，對(duì)穩(wěn)壓管電路原理進(jìn)行了分析,，反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析論證,，選擇國內(nèi)生產(chǎn)工藝成熟,、資質(zhì)能力深厚的廠家提供的貨架產(chǎn)品。通過一系列工藝試驗(yàn)攻關(guān),，國產(chǎn)穩(wěn)壓管能夠滿足產(chǎn)品使用要求,，穩(wěn)壓管的國產(chǎn)化替代工作取得了實(shí)質(zhì)性的突破。

　　關(guān)鍵詞： 穩(wěn)壓管,；原理,；試驗(yàn)；分析,；改進(jìn)

　　隨著我國在武器裝備[1]，載人航天和空間探測(cè)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展,，同美國,、俄羅斯之間的差距正在不斷縮小，但同時(shí)美國和歐洲在軍用電子方面也迅速擴(kuò)大禁運(yùn)品種和禁運(yùn)范圍,，這對(duì)我國宇航產(chǎn)品和武器型號(hào)的生產(chǎn)都造成了重大影響,，進(jìn)口元器件國產(chǎn)化替代已經(jīng)成為當(dāng)前的一種必然趨勢(shì)。

　　由于進(jìn)口穩(wěn)壓管CA3085A斷檔缺件,，無法采購,，為了滿足生產(chǎn)的需求，需要啟動(dòng)斷檔器材的替代工作,。而且穩(wěn)壓管的缺件,，影響紅外產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)的交付，形勢(shì)緊迫,，國產(chǎn)化替代迫在眉睫,。

　　1 穩(wěn)壓管電路原理分析

　　穩(wěn)壓管主要用在紅外產(chǎn)品的電源板上，電路原理[2]為：26 V電源經(jīng)集成穩(wěn)壓管CA3085A和調(diào)整三極管3Q1變壓后輸出23 V電源,，23 V電源再經(jīng)另一只集成穩(wěn)壓管CA3085A和調(diào)整管3Q2變壓后輸出11.5 V電源,，即形成產(chǎn)品需要的23 V、11.5 V。

　　集成穩(wěn)壓管CA3085A內(nèi)電路由啟動(dòng)電路,、參考電壓源,、誤差電路、保護(hù)電路,、調(diào)整電路構(gòu)成[3-5],。CA3085A正常工作時(shí)其功能相當(dāng)于一個(gè)參考電壓源，第5,、6腳輸出參考電壓1.6 V,，同時(shí)由調(diào)整三極管發(fā)射極提供電流，通過R7,、R8或R9,、R10的串聯(lián)分壓作用，使調(diào)整管集電極輸出23 V或11.5 V電壓,。圖1中C3,、C4、C5,、C6為輸入,、輸出濾波電容。其中IC2,、Q1,、Z12、D14,、Z11,、R4~R8、C3~C6組成23 V穩(wěn)壓源,，輸入為26 V,。集成穩(wěn)壓塊IC2（CA3085A）的最大穩(wěn)壓輸出電流為120 mA。而23 V電源需輸出500 mA電流,，故加Q1（2N3741）管擴(kuò)流,，也作調(diào)整管用。

　　IC2第3腳為不穩(wěn)壓輸入端,，第2腳為電流擴(kuò)展端,，分別接于調(diào)整管Q1（2N3741）的發(fā)射極和基極。正常時(shí)兩腳電壓不超過0.6 V,，使Q1工作在線性放大區(qū),。輸入電壓的變化將通過IC2第2腳輸出，控制Q1基極電位,，使輸出電壓穩(wěn)定,。

　　輸入電壓26 V至IC2第3腳,，IC2第6腳輸出穩(wěn)定電壓值為1.6 V，則R8上的電流為ImA,，R6～R8為反饋網(wǎng)絡(luò),，正常時(shí)，IC2第6腳為反向輸入端,，因輸入阻抗很大,，近似不吸收電流，該電流經(jīng)R6,、R7和R8,，通過R6與R7的并聯(lián)電路而沒有分流，輸出電壓為

　　R6為23 V調(diào)節(jié)電阻（通常在250  k?贅左右）以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)23 V電壓,。

　　Z12,、D14為短路保護(hù)，正常工作時(shí),，IC2第7腳小于23 V,，Z12、D14不導(dǎo)通,，當(dāng)23 V輸出有短路時(shí),，Z12、D14導(dǎo)通,，IC2第7腳為3.4 V,，使IC2第2腳近似輸入電壓，這樣Q1管e,、b電壓相等,，處于截止?fàn)顟B(tài)，使輸出為0,，26 V壓降在Q1管上，保護(hù)了電源電路,。

　　IC2第8腳為限流保護(hù)端,，R4并R4與Z11、R5組成限流保護(hù)電路,。正常時(shí)Z11上電壓小于穩(wěn)壓值18 V,。當(dāng)輸出電流逐漸增加時(shí)，第8腳電壓逐漸增大,，Z11上電壓亦漸增,。當(dāng)?shù)?腳增大到超過18 V時(shí)，Z11提供分流并穩(wěn)壓至18 V,。若此時(shí)輸出電流再增加至超過500 mA,，因IC2第8腳穩(wěn)壓至18 V,，將使第1腳電位增高，從而使IC2第2腳電位增高,。則使Q1管b,、e電位接近，Q1截止,，電路保護(hù),。23 V、11.5 V電壓工作原理框圖如圖2所示,，穩(wěn)壓管電路結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,。

　　2 技術(shù)分析

　　2.1 可行性分析

　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步[6]，國內(nèi)元器件制造廠家的技術(shù)能力和制造設(shè)備也隨之有了優(yōu)越的進(jìn)步,，制造水平近幾年發(fā)展十分迅速,，用國產(chǎn)的元器件替代斷檔的進(jìn)口器件已經(jīng)成為可能。

　　本次替代選用的元器件[7]生產(chǎn)廠家均為我院合格供方,，在國內(nèi)同行業(yè)中是技術(shù)力量雄厚,、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的廠家，并每年給我院提供大量其他規(guī)格的高質(zhì)量產(chǎn)品,，可以得出：元器件替代是非?？尚械摹?/p>

　　2.2 替代的風(fēng)險(xiǎn)分析

　　本次電子元器件替代沒有風(fēng)險(xiǎn),，主要有以下幾個(gè)原因,。

　　（1）對(duì)電子元器件在電路的工作原理進(jìn)行了分析,；

　?。?）對(duì)國產(chǎn)元器件生產(chǎn)廠家都進(jìn)行了資質(zhì)和生產(chǎn)能力的考察，均為合格供應(yīng)單位,；

　?。?）選用替代的國產(chǎn)元器件均為貨架產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝成熟，質(zhì)量等級(jí)滿足要求；

　?。?）對(duì)國產(chǎn)元器件都要進(jìn)行充分的驗(yàn)證,。

　　3 替代的原則

　　3.1 替代的迫切性

　　集成電路（穩(wěn)壓管）CA3085A停產(chǎn)多年，近3年尋到的市場(chǎng)庫存資源為99年前產(chǎn)品。另外，因紅外型號(hào)產(chǎn)品要求的溫漂檢測(cè)[10]項(xiàng)目，產(chǎn)品很難達(dá)到要求,；99年的進(jìn)口穩(wěn)壓管年限太長(zhǎng)，已超過了器件使用壽命,，穩(wěn)壓管決定著紅外產(chǎn)品的任務(wù)交付,，國產(chǎn)化替代工作,，勢(shì)在必行。

　　3.2 替代廠家的選擇

　　替代選用廠家[3]：715廠,、970廠,、749廠。此3個(gè)廠家均在我院合格供應(yīng)商名錄中,，是長(zhǎng)期合作單位,，提供的相關(guān)替代產(chǎn)品、同系列產(chǎn)品已提供給我院其他型號(hào)及航天等單位使用,，質(zhì)量穩(wěn)定,。同時(shí)在2010年1月、3月,，用戶使用代表,、型號(hào)總師、工程部,、物資部等單位分別對(duì)國產(chǎn)替代廠家認(rèn)證情況,、質(zhì)量管理情況、生產(chǎn)能力,、銷售管理等進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)考察,。考察組認(rèn)為被考察廠家產(chǎn)品質(zhì)量控制有效,，符合合格供應(yīng)商管理的各項(xiàng)要求,。

　　4 試驗(yàn)驗(yàn)證

　　對(duì)749廠首批提供的JW3085A穩(wěn)壓管進(jìn)行了電源板常溫試驗(yàn)和組件高低溫循環(huán)替代試驗(yàn)，23 V試驗(yàn)編號(hào)為：1#,、3#,，11.5 V試驗(yàn)編號(hào)為2#、4#,，23 V試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示,，11.5 V試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，從表格中數(shù)據(jù)可以看出,，穩(wěn)壓管性能參數(shù)受通電時(shí)間及溫漂影響較大,。而且可以看出，穩(wěn)壓管參數(shù)指標(biāo)在常溫,、高低溫不是很穩(wěn)定。

　　5 問題處理措施

　　5.1 廠家方案改進(jìn)

　　根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況赴廠家進(jìn)行探討和溝通,，分析問題并確定改進(jìn)方案,，改進(jìn)方案如下。

　?。?）電壓拉偏：從穩(wěn)壓管內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,，晶體管特性決定著電壓抑制能力,。

　　（2）靜態(tài)電流過大：減少內(nèi)部電路電阻擴(kuò)散容度,，從而使靜態(tài)電流減小,，使功耗降低。

　?。?）基準(zhǔn)電壓和溫漂過大：降低內(nèi)部電路齊納二極管負(fù)端電壓,，從而降低基準(zhǔn)和溫漂。

　　對(duì)改進(jìn)后產(chǎn)品進(jìn)行了上述相關(guān)試驗(yàn)并進(jìn)行了對(duì)比分析,，結(jié)果無法滿足產(chǎn)品使用指標(biāo)要求,。

　　5.2 替代過程中的瓶頸

　　由于749廠提供的穩(wěn)壓管已滿足不了產(chǎn)品使用要求，紅外產(chǎn)品任務(wù)形勢(shì)嚴(yán)峻,，穩(wěn)壓管的替代不成功和進(jìn)口穩(wěn)壓管的斷檔都嚴(yán)重制約了紅外產(chǎn)品的順利生產(chǎn),。

　　5.3 解決措施

　　由于749廠機(jī)構(gòu)調(diào)整，生產(chǎn)線改造,，為我院提供的3批JW3085A穩(wěn)壓管性能指標(biāo)均不能滿足使用要求,。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低替代風(fēng)險(xiǎn),，在替代器件[8]和生產(chǎn)廠家的選擇工作中遵循了以下原則,。

　　（1）選擇在同行業(yè)中技術(shù)力量雄厚,、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的國內(nèi)元器件生產(chǎn)廠家,；

　　（2）選擇與我院有長(zhǎng)期合作且供貨穩(wěn)定的元器件生產(chǎn)廠家,；

　?。?）盡量選用貨架產(chǎn)品，因?yàn)樨浖墚a(chǎn)品工藝比較成熟,，生產(chǎn)比較穩(wěn)定,；

　　（4）盡量選用質(zhì)量等級(jí)高于國外或者與國外同級(jí)的產(chǎn)品,。

　　根據(jù)以上原則,，經(jīng)軍院雙方協(xié)商、考察后,，選擇了長(zhǎng)期為我院供應(yīng)優(yōu)質(zhì)器件的970廠作為國產(chǎn)替代器件的生產(chǎn)廠家,，根據(jù)《斷檔器材替代技術(shù)分析報(bào)告》中對(duì)國內(nèi)外器件總體對(duì)比分析可知，國產(chǎn)器件在性能指標(biāo),、質(zhì)量等級(jí),、封裝情況等方面都與進(jìn)口器件相當(dāng)。

　　6 改進(jìn)型穩(wěn)壓管試驗(yàn)驗(yàn)證

　　對(duì)970廠提供的穩(wěn)壓管BJY3085A進(jìn)行常溫及高低溫度試驗(yàn),，23 V和11.5 V試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表3,、表4所示,，穩(wěn)壓管BJY3085A外觀圖如圖3所示。

　　通過穩(wěn)壓管BJY3085A試驗(yàn)得出以下結(jié)論,。

　?。?）國產(chǎn)器件BJY3085A在電源板上未與其余元件發(fā)生干涉或短路，滿足印制板裝配要求,，能夠與進(jìn)口器件CA3085A在裝配上實(shí)現(xiàn)互換,；

　　（2）國產(chǎn)器件BJY3085A在常溫及高低溫溫度循環(huán)試驗(yàn)中,，性能測(cè)試正常,，滿足產(chǎn)品環(huán)境使用要求；

　?。?）國產(chǎn)器件BJY3085A和進(jìn)口器件CA3085A在電源板,、電子組件性能測(cè)試中指標(biāo)完全一致。

　　通過以上分析,，970廠提供的國產(chǎn)器件BJY3085A能夠滿足性能指標(biāo)要求,，經(jīng)過長(zhǎng)期的試驗(yàn)論證和考察，國產(chǎn)化穩(wěn)壓管替代技術(shù)問題得以解決,，穩(wěn)壓管替代成功,，這為紅外產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保障，也對(duì)其他國產(chǎn)化器件的替代起了借鑒作用[9],。

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