CS237012B1

CS237012B1 - Circuit for lossless measurement of power transistors

Info

Publication number: CS237012B1
Application number: CS827148A
Authority: CS
Inventors: Pavel Laznicka; Josef Bures; Josef Jarolim
Original assignee: Pavel Laznicka; Josef Bures; Josef Jarolim
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1982-10-06
Publication date: 1985-06-13
Also published as: CS714882A1

Abstract

Účelem vynálezu je zmenšení spotřeby elektrické energie při měření a zvýšení jeho přesnosti. Uvedeného účelu se dósáhne zapojením obvodu podle vynálezu, který je složen z regulovaného zdroje napětí, pulsního měniče, regulátoru pulsního měniče a bloku řízení, aktivních a pasivních součástí. V obvodu je zapojen kondenzátor, představující zdroj napětí a velká filtrační indukčnost, chovající se jako zdroj proudu. Měřený tranzistor je zatěžován buď napětím kondenzátoru, nebo proudem filtrační indukčnosti. Do obvodu je dále zapojena proměnná indukčnost, která vytváří předpětí kolektoru a omezuje strmost nárůstu proudu měřeným tranzistorem. Velikost přepětí se reguluje proměnným odporem. Z napájecího zdroje se odebírá pouze energie, kryjící ztráty v měřeném tranzistoru.The purpose of the invention is to reduce the consumption of electrical energy during measurement and increase its accuracy. The stated purpose is achieved by connecting a circuit according to the invention, which consists of a regulated voltage source, a pulse converter, a pulse converter regulator and a control block, active and passive components. The circuit includes a capacitor, representing a voltage source, and a large filtering inductance, acting as a current source. The measured transistor is loaded either by the voltage of the capacitor or by the current of the filtering inductance. A variable inductance is also connected to the circuit, which creates a collector bias and limits the steepness of the increase in current through the measured transistor. The magnitude of the overvoltage is regulated by a variable resistor. Only energy covering the losses in the measured transistor is taken from the power supply.

Description

Účelem vynálezu je zmenšení spotřeby elektrické energie při měření a zvýšení jeho přesnosti.The purpose of the invention is to reduce the power consumption of the measurement and to increase its accuracy.

Uvedeného účelu se dósáhne zapojením obvodu podle vynálezu, který je složen z regulovaného zdroje napětí, pulsního měniče, regulátoru pulsního měniče a bloku řízení, aktivních a pasivních součástí. V obvodu je zapojen kondenzátor, představující zdroj napětí a velká filtrační indukčnost, chovající se jako zdroj proudu. Měřený tranzistor je zatěžován buď napětím kondenzátoru, nebo proudem filtrační indukčnosti. Do obvodu je dále zapojena proměnná indukčnost, která vytváří předpětí kolektoru a omezuje strmost nárůstu proudu měřeným tranzistorem. Velikost přepětí se reguluje proměnným odporem. Z napájecího zdroje se odebírá pouze energie, kryjící ztráty v měřeném tranzistoru.This is achieved by connecting a circuit according to the invention which comprises a regulated voltage source, a pulse converter, a pulse converter controller and a control block, active and passive components. There is a capacitor in the circuit, representing a voltage source and a large filter inductance, acting as a current source. The measured transistor is loaded either by the capacitor voltage or by the filter inductance current. In addition, a variable inductance is connected to the circuit, which creates a collector bias and limits the steepness of the current increase measured by the transistor. The amount of overvoltage is regulated by a variable resistance. Only the power supply covering the losses in the transistor is taken from the power supply.

Vynález se týká obvodu pro bezztrátové měření kmitočtové zatížitelnosti výkonových tranzistorů.The invention relates to a circuit for lossless measurement of the frequency response of power transistors.

Dosud známé obvody pro měření kmitočtové zatížitelnosti výkonových tranzistorů jsou složeny ze zdroje napětí a odporové zátěže, kde velikost zatěžovacího proudu protékajícího měřeným tranzistorem je dána velikostí napětí zdroje a velikostí zatěžovacího odporu. Tento obvod je náročný na spotřebu elektrické energie, protože výkon spotřebovaný na zatěžovacím odporu je značný. Zatěžovací proud je ovlivňován změnou hodnoty zatěžovacího odporu vlivem teploty, čímž se snižuje přesnost měření a zvyšuje jeho pracnost. Zatěžovací odpor musí být bezindukční, což lze obtížně realizovat. Tento způsob měření kmitočtové zatížitelnosti výkonových tranzistorů neodpovídá podmínkám, za kterých jsou provozovány při aplikaci ve střídačích a pulsních měničích.The known circuits for measuring the frequency loading of power transistors are composed of a voltage source and a resistive load, where the magnitude of the load current flowing through the transistor being measured is given by the magnitude of the voltage of the source and the magnitude of the load resistor. This circuit is demanding on power consumption, since the power consumed on the load resistor is considerable. The load current is influenced by the change in the value of the load resistance due to temperature, which reduces the accuracy of measurement and increases its laboriousness. The load resistance must be inductive, which is difficult to realize. This method of measuring the frequency response of power transistors does not correspond to the conditions under which they are operated when applied to inverters and pulse converters.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje obvod pro bezztrátové měření kmitočtové zatížitelnosti výkonových tranzistorů podle vynálezu, složený z regulovaného zdroje napětí, pulsního měniče, regulátoru pulsního měniče, bloku řízení a aktivních a pasivních součástí, Jeho podstatou je, že kladná svorka regulovaného zdroje napětí je spojena s kladným pólem kondenzátoru, představujícím zdroj napětí, prvním vývodem proměnného odporu, katodou první pomocné diody a pulsním měničem. Druhý vývod proměnného odporu je spojen s katodou druhé pomocné diody, jejíž anoda je spojena jednak s kolektorem měřeného tranzistoru a jednak prostřednictvím proměnné Indukčností, která omezuje strmost nárůstu proudu měřeným tranzistorem a tvoří přepětí kolektoru, je spájena s anodou první pomocné diody. Anoda první pomocné diody je dále spojena prostřednictvím sériově zapojené filtrační indukčnosti, která se chová jako zdroj proudu a bočníku regulátoru s katodou třetí pomocné diody. Katoda třetí pomocné, diody je spojena s pulsním měničem. Vstupy regulátoru pulsního měniče jsou připojeny k vývodům bočníku regulátoru a výstup regulátoru pulsního měniče je připojen ke vstupu pulsního měniče. Báze a emitor zkoušeného tranzistoru jsou připojeny na výstupní svorky bloku řízení a emitor zkoušeného tranzistoru je dále připojen prostřednictvím měrného bočníku se zápornou svorkou regulovaného zdroje napětí, která je dále spojena se.záporným pólem kondenzátoru a anodou třetí pomocné diody.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the circuit for lossless measurement of the frequency capacity of the power transistors according to the invention, consisting of a regulated voltage supply, a pulse converter, a pulse converter controller, a control block and active and passive components. a capacitor pole representing a voltage source, a first variable resistance terminal, a cathode of the first auxiliary diode, and a pulse converter. The second terminal of the variable resistor is connected to the cathode of the second auxiliary diode, the anode of which is connected both to the collector of the transistor to be measured and to the inductor variable which limits the steep current increase measured by the transistor and forms collector overvoltage. The anode of the first auxiliary diode is further coupled by means of a series-connected filter inductor which acts as a current source and shunt regulator with the cathode of the third auxiliary diode. The cathode of the third auxiliary diode is connected to a pulse converter. The pulse converter controller inputs are connected to the controller shunt terminals and the pulse converter controller output is connected to the pulse converter input. The base and emitter of the transistor under test are connected to the output terminals of the control block, and the emitter of the transistor under test is connected via a shunt with a negative terminal of a regulated voltage source which is further coupled to the negative terminal of the capacitor and anode of the third auxiliary diode.

Výhodou uvedeného obvodu podle vynálezu je značná úspora elektrické energie, protože nedochází k její spotřebě na zatěžovacích odporech. Odpadá potřeba bezindukčních odporů pro velké zatížení a potíže s jejich chlazením. Měřený tranzistor je zatěžován stejným způsobem, který pracuje ve skutečných aplikacích ve výkonových měničích. Snadná možnost změny všech parametrů, tj. napětí na tranzistoru, velikost proudu, strmost nárůstu proudu, přepětí při vypínacím ději a pracovní frekvence urychluje a usnadňuje měření.The advantage of the circuit according to the invention is a considerable saving of electric energy, since it is not consumed on load resistors. There is no need for inductive resistors for heavy loads and difficulties in cooling them. The transistor to be measured is loaded in the same way as it works in actual power converter applications. Easy to change all parameters, ie transistor voltage, current magnitude, current rise steepness, trip overvoltage and operating frequency, makes measurement faster and easier.

Na připojeném výkresu je znázorněno zapojení obvodu podle vynálezu.The circuit diagram of the invention is shown in the accompanying drawing.

Konkrétní zapojení:Specific involvement:

Kladná svorka regulovaného zdroje napětí 3 je připojena na kladný pól napěťového kondenzátoru 10, na první vývod proměnného odporu 13, na katodu první pomocné diody 11 a první svorku 15 pulsního měniče 2. Druhý vývod proměnného odporu 13 je spojen s katodou druhé pomocné diody 12, jejíž anoda je spojena jednak s kolektorem měřeného tranzistoru 8 a jednak prostřednictvím proměnné indukčností 7 s anodou první pomocné diody 11. Anoda první pomocné diody 11 je spojena s filtrační indukčností 6 zapojenou v sérii s bočníkem regulátoru 5. Druhý vývod bočníku regulátoru 5 je spojen s katodou třetí pomocné diody 14 a s druhou svorkou 16 pulsního měniče 2. Třetí svorka 17 pulsního měniče 2 je spojena s první svorkou 18 regulátoru 1 pulsního měniče. Jeho další dvě svorky 19, 20 jsou připojeny k vývodům bočníku 5 regulátoru. Báze měřeného tranzistoru 8 je připojena k první svorce 21 bloku 4 řízení generátoru spouštěcích Impulsů tranzistoru. Jeho emitor je jednak připojen k druhé svorce 22 bloku 4 řízení a jednak prostřednictvím druhého bočníku 9 se zápornou svorkou regulovaného zdroje 3 napětí. Záporná svorka regulovaného zdroje 3 napětí je dále spojena se záporným pólem napěťového kondenzátoru 10 a anodou třetí pomocné diody 14.The positive terminal of the regulated voltage source 3 is connected to the positive terminal of the voltage capacitor 10, the first terminal of the variable resistor 13, the cathode of the first auxiliary diode 11 and the first terminal 15 of the pulse changer 2. The second terminal of the variable resistor 13 is connected to the cathode of the second auxiliary diode 12. the anode of the first auxiliary diode 11 is connected to a filter inductance 6 connected in series with the shunt of the regulator 5. The second outlet of the shunt of the regulator 5 is connected to the anode of the first auxiliary diode 11. a third auxiliary diode 14 and a second terminal 16 of the pulse converter 2. The third terminal 17 of the pulse converter 2 is connected to the first terminal 18 of the pulse converter controller 1. Its other two terminals 19, 20 are connected to the shunt 5 terminals of the controller. The base of the transistor 8 to be measured is connected to the first terminal 21 of the transistor pulse generator control block 4 of the transistor. Its emitter is connected to the second terminal 22 of the control block 4 and to the negative terminal of the regulated voltage source 3 via a second shunt 9. The negative terminal of the regulated voltage source 3 is further coupled to the negative pole of the voltage capacitor 10 and the anode of the third auxiliary diode 14.

V době, kdy je sepnut pulsní měnič 2 a měřený tranzistor 8 otevřen, protéká proud od kladného pólu napěťového kondenzátoru 10 přes pulsní měnič 2, bočník 5 regulátoru, filtrační indukčnost 6, proměnnou indukčnost 7, měřený tranzistor 8 a měrný bočník 9 do záporného pólu napěťového kondenzátoru 10. V této době se proud protékající filtrační indukčností 6 zvyšuje až do zvolené hodnoty nastavené v regulátoru 1 pulsního měniče. Přitom přechází energie z napěťového kondenzátoru 10 do filtrační indukčnosti 6. V době, kdy je měřený tranzistor 8 uzavřen, proud tvořený ve filtrační indukčnosti 6 se uzavírá přes první pomocnou diodu 11, pulsní měnič 2 a bočník 5 regulátoru. V tomto obvodu nejsou zařazeny ohmické odpory, takže velikost proudu zůstává konstantní. V době, kdy je uzavřen pulsní měnič 2 a měřený tranzistor 8 je otevřen, protéká proud filtrační indukčnosti 6 přes proměnnou indukčnost 7, měřený tranzistor 8, měrný bočník 9, druhou pomocnou diodu 14 a bočník 5 regulátoru. Strmost nárůstu kolektorového proudu měřeného tranzistoru 8 je dána poměrem napětí na napěťovém kondenzátoru 10 a nastavenou hodnotou proměnné indukčnosti 7. V době, kdy je uzavřen pulsní měnič 2 i měřený tranzistor 8, protéká proud filtrační indukčnosti 6 přes první pomocnou diodu 11, napěťový kondenzátor 10, třetí pomocnou diodu 14 a hočník 5 regulátoru. V této době působí proud proti napětí kondenzátoru 10, jeho velikost se pomalu zmenšuje a dochází k předávání energie z filtrační indukčnosti 6 do napěťového kondenzátoru 10. Při přerušování kolektorového proudu měřenéhou tranzistorem 8 se přerušuje také proud tekoucí proměnnou indukčnosti 7, která je zařazena v sérii s měřeným tranzistorem 8, takže v bodě 8.1 se vytváří přepětí úměrné strmosti poklesu kolektorového proudu, které se přes druhou pomocnou diodu 12 a proměnný odpor 13 odvádí do napěťového kondenzátoru 10. Požadovanou velikost přepětí je možno nastavit proměnným odporem 13. Z napájecího regulovaného zdroje 3 napětí se odebírá pouze energie, která kryje ztráty vznikající v měřeném tranzistoru 8 a ohmických odporech v obvodu.While the pulse transducer 2 is closed and the transistor 8 is open, current flows from the positive pole of the voltage capacitor 10 through the pulse transducer 2, the regulator shunt 5, the filter inductance 6, the variable inductance 7, the transistor 8 and the shunt 9 to the negative pole. At this time, the current flowing through the filter inductance 6 increases up to the selected value set in the pulse converter controller 1. At the same time, the energy from the voltage capacitor 10 goes to the filter inductance 6. At the time the transistor 8 is closed, the current generated in the filter inductor 6 is closed via the first auxiliary diode 11, the pulse converter 2 and the regulator shunt 5. Ohmic resistors are not included in this circuit, so the current remains constant. At the time the pulse transducer 2 is closed and the transistor 8 is open, the current of the filter inductance 6 flows through the variable inductance 7, the transistor 8, the measurement shunt 9, the second auxiliary diode 14 and the regulator shunt 5. The steepness of the collector current increase of the measured transistor 8 is given by the voltage ratio on the voltage capacitor 10 and the set value of the variable inductance 7. At the time both the pulse converter 2 and the measured transistor 8 are closed, the filter inductance current 6 flows through the first auxiliary diode 11. , a third auxiliary diode 14 and a torch 5 of the controller. At this time, the current acts against the voltage of the capacitor 10, its size slowly decreases and energy is passed from the filter inductance 6 to the voltage capacitor 10. When the collector current measured by the transistor 8 is interrupted, the current flowing through the inductance variable 7 with a transistor 8 to be measured, so that at point 8.1, an overvoltage proportional to the collector current drop is generated, which is discharged via a second auxiliary diode 12 and a variable resistor 13 to a voltage capacitor 10. The desired overvoltage can be set by a variable resistor 13. only the energy is taken to cover the losses occurring in the measured transistor 8 and the ohmic resistors in the circuit.

Tento obvod je vhodný pro měření kmitočtové zatížitelnosti tranzistorů, při jejich výrobě i při jejich aplikacích.This circuit is suitable for measuring the frequency response of transistors, in their manufacture and in their applications.

Claims

SUBJECT

Circuit for lossless measurement of the frequency capacity of power transistors, consisting of a regulated voltage source, a pulse converter, a pulse converter controller, a control block, active and passive components, characterized in that the positive terminal of the regulated voltage source (3) is connected simultaneously to the positive terminal 10), a first variable resistance terminal (13), a cathode of a first auxiliary diode (11) and a first terminal (15) of a pulse converter (2), the second variable resistance terminal (13) being connected to a cathode of a second auxiliary diode (12) the anode is connected both to the collector of the transformer to be measured (8) and secondly via a variable inductance (7) to the anode of the first auxiliary diode (11), the anode of the first auxiliary diode (11) being coupled to the INVENTION by a series connected filter inductor (6j and shunt) and a cathode of the third auxiliary diode (14), the cathode of the third auxiliary diode y (14) is connected to a second terminal (16J) of the pulse transducer (2) whose third terminal (17) is connected to a first terminal (18) of the pulse transducer controller (1) whose two other terminals (19, 20) are connected to the shunt terminals (5), the base of the transistor (8) being connected to the first terminal (21) and its emitter simultaneously to the second terminal (22) of the control block (4) and via the second shunt (9) to the negative terminal of the regulated source (3) The negative terminal of the regulated voltage source (3) is further coupled to the negative terminal of the capacitor (10) and the anode of the third auxiliary diode (14).