Sposób pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystorów bipolarnych mocy z izolowana bramka i uklad do pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystorów bipolarnych mocy z izolowana bramka Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystorów bipolarnych mocy z izolowana bramka i uklad do pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystorów bipolarnych mocy z izolowana bramka. Wynalazek ma zastosowanie przy kontroli jakosci pólprzewodnikowych przyrzadów mocy dla przemyslu elektronicznego i elektrotechnicznego. Z opisu patentowego PL191944 znane sa sposób i uklad do pomiaru rezystancji termicznej elementów pólprzewodnikowych zawierajacych zlacze p-n. W znanym sposobie pomiar wykonywany jest w trzech etapach. Pierwszy etap obejmuje pomiary wspólrzednych czterech punktów lezacych na izotermicznych charakterystykach spolaryzowanego w kierunku przewodzenia zlacza p-n, zawartego w badanym elemencie, drugi etap polega na pomiarze wspólrzednych jednego punktu na nieizotermicznej charakterystyce tego zlacza, w trzecim etapie obliczana jest wartosc rezystancji termicznej przy wykorzystaniu znanego wzoru. Znany uklad pomiarowy zawiera badany uklad scalony, wzmacniacz pomiarowy, przelacznik, zródlo pradu pomiarowego i grzejnego, przetwornik oraz komputer. Znany sposób wymaga pracy badanego ukladu scalonego w nietypowych dla niego warunkach zasilania. Znane sa z opisu patentowego PL224783 sposób i uklad do pomiaru rezystancji termicznej tranzystora bipolarnego mocy z izolowana bramka (IGBT). Sposób ten realizowany jest wieloetapowo i charakteryzuje sie tym, ze w czasie drugiego etapu pomiaru badany tranzystor pracuje w zakresie aktywnym, a wartosci napiecia bramka emiter wyznaczane sa w 3 punktach pracy tranzystora (A, B, C) tak dobranych, aby prad kolektora przyjmowal ustalona wartosc, a wartosci napiecia kolektor-emiter byly tak dobrane, by wykres zaleznosci uGducE) dla tych punktów byl linia prosta. Wartosc rezystancji termicznej jest wyliczana ze wzoru analitycznego i jest równa ilorazowi róznicy napiec bramka-emiter dla punktów A i C przez iloczyn róznicy napiec kolektor-emiter dla tych punktów przez prad kolektora oraz nachylenie charakterystyki termometrycznej wyznaczone w pierwszym etapie pomiaru. Z kolei, uklad do pomiaru rezystancji termicznej tranzystora bipolarnego mocy z izolowana bramka charakteryzuje sie tym, ze PL 442685 A1 2/18pierwszy zasilacz napieciowy przez pierwszy rezystor polaczony jest z emiterem badanego tranzystora. Z kolei, drugi zasilacz napieciowy, przez szeregowo polaczony drugi rezystor oraz amperomierz zasila kolektor badanego tranzystora. Bramka tranzystora jest zwarta do masy, natomiast woltomierze mierza potencjaly emitera i kolektora, a badany tranzystor umieszczony jest w termostacie. Znany sposób i uklad moze byc stosowany do pomiarów rezystancji termicznej IGBT przy specyficznie dobranych wspólrzednych jego punktu pracy. Z noty aplikacyjnej o nr AN 1907 PL52_1911_144109 firmy lnfineon Technologies znany jest sposób pomiaru strat przelaczania w tranzystorze mocy i uklad do pomiaru strat przelaczania w tranzystorze mocy. Znany uklad pomiarowy zawiera badany tranzystor, zródlo napiecia stalego, induktor, kondensator, rezystor ograniczajacy prad bramki tranzystora, generator przebiegu prostokatnego napiecia i drugi taki sam tranzystor bocznikujacy obciazenie indukcyjne badanego tranzystora oraz oscyloskop i sonde pradowa. Znany sposób polega na pobudzaniu bram ki badanego tranzystora pracujacego przy obciazeniu indukcyjnym ciagiem impulsów prostokatnych napiecia o poziomach tak dobranych, aby zapewnione byto skuteczne wlaczenie i wylaczenie badanego tranzystora w kazdym okresie sygnalu sterujacego. Rejestrowane sa przebiegi czasowe napiecia kolektor-emiter oraz pradu kolektora, a nastepnie wyznaczany jest iloczyn tych przebiegów bedacy czasowym przebiegiem traconej mocy. Nastepnie wykonywane jest calkowanie tego przebiegu, przy czym granice calkowania sa okreslone przez chwile osiagniecia przez przebiegi UcE(t) oraz lc(t) ustalonych wartosci. Znany sposób i uklad pomijaja wplyw pasozytniczych indukcyjnosci ukladu na wynik pomiaru. Z opisu patentowego DE102011087764 znana jest metoda okreslania zuzycia eksploatacyjnego m.in. tranzystora bipolarnego z izolowana bramka w elektrowni wiatrowej, polegajaca na wyznaczeniu charakterystyk cykli temperaturowych i wyznaczeniu odstepów serwisowych na podstawie tych cykli. Metoda ta polega na wyznaczeniu temperatury pracy przyrzadu pólprzewodnikowego na podstawie temperatury pracy przeksztaltników. Zuzycie eksploatacyjne elementu pólprzewodnikowego mocy jest okreslane na podstawie cykli temperatury roboczej. Metoda nie umozliwia wyznaczenia strat zwiazanych z przelaczaniem przyrzadów pólprzewodnikowych. PL 442685 A1 3/18Zgodnie z opisem patentowym CN103033732 znany jest uklad do wykrywania uszkodzen tranzystora IGBT. Uklad ten zawiera obwód wykrywania uszkodzenia IGBT, obwód wykrywania przetezenia IGBT, obwód wykrywania przepiecia IGBT i obwód sygnalu zwrotnego. Uklad ten moze wykryc w czasie rzeczywistym, czy IGBT jest uszkodzony, czy wystepuje nadmierny prad lub przepiecie. Niedogodnoscia tego ukladu jest brak mozliwosci wyznaczenia energii wlaczania i wylaczania. Z opisu patentowego CN103675634 znana jest metoda testowania tranzystora IGBT oparta na oprogramowaniu LabVIEW. Metoda ta jest realizowana w dwóch etapach obejmujacych pobudzanie badanego tranzystora i rejestrowanie sygnalów napieciowych i pradowych. Opis patentowy CN104251965 ujawnia dynamiczne urzadzenie do testowania wydajnosci tranzystora IGBT i metode dzialania takiego urzadzenia. Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera obwód generujacy prad testowy, pierwszy system rejestrowania i stabilizacji temperatury, drugi system rejestrowania temperatury, oscyloskop, obwód sterujacy IGBT. Umozliwia ono dynamiczne testowanie tranzystora IGBT. Znane sa z opisu patentowego CN105811944 urzadzenie sterujace i metoda szacowania temperatury wnetrza modulu IGBT. Urzadzenie sklada sie z testowanego modulu IGBT, modulu sterujacego zródlem pradu stalego oraz platformy wlaczania bramki Millera, przy czym modul sterujacy zródlem pradu stalego sluzy do wyznaczenia parametru elektrycznego, który jest czujnikiem temperatury - napiecia wlaczania bramki. Uklad i metoda pozwalaja na wyznaczenie temperatury wnetrza modulu IGBT bez ryzyka uszkodzenia tego modulu. Z opisu patentowego CN106291310 znana sa metoda testowania i urzadzenie do dynamicznej charakteryzacji przelaczania tranzystora IGBT z wykorzystaniem technologii podwójnego impulsu. Sygnal podwójnego impulsu jest wytwarzany za pomoca procesora sygnalowego; testowany IGBT osiaga znamionowy prad roboczy przez pierwszy impuls, a drugi impuls jest uzywany do testowania dynamicznych charakterystyk tego tranzystora. Dynamiczne parametry napieciowe i pradowe IGBT w procesie wlaczania/wylaczania sa mierzone przy uzyciu oscyloskopu i sondy róznicowej. Wsród mierzonych parametrów jest energia wlaczania i wylaczania. Niedogodnoscia znanej metody sa pasozytnicze pojemnosci sond pomiarowych. PL 442685 A1 4/18Znane sa z opisu patentowego CN107807319 uklad i metoda testowania tranzystora IGBT. Uklad ten zawiera zródla pradowe, kondensator i induktor oraz przelaczniki. W szczególnosci umozliwia on pomiary parametrów charakteryzujacych rozwazany tranzystor pracujacy w ukladzie przelacznika. Opis patentowy CN102445647 ujawnia metode impulsowego testowania tranzystorów IGBT. Metoda ta wykorzystuje pobudzanie badanego tranzystora ciagiem impulsów prostokatnych wysokiej czestotliwosci i rejestracje czasu trwania impulsu. Z opisu patentowego CN109752638 znane sa urzadzenie i metoda do ciaglego pomiaru charakterystyki wyjsciowej tranzystora IGBT. Urzadzenie sklada sie z kondensatora, cewki indukcyjnej, testowanego IGBT, pomocniczego IGBT, diody zwrotnej, rezystora stanowiacego obciazenie, zródla napiecia stalego, generatora impulsów sterujacych, urzadzenia do pomiaru pradu i urzadzenia do pomiaru napiecia. Pomiar wykonywany jest podczas ladowania i rozladowywania induktora. Z opisanego powyzej stanu techniki znane sa sposoby i uklady do pomiaru charakterystyki tranzystorów IGBT, które jednak nie umozliwiaja wyznaczenia energii wlaczania i wylaczania tranzystora bez wplywu pasozytniczych pojemnosci sond pomiarowych. Dodatkowo okazalo sie, ze sposób pomiaru wymienionych parametrów tranzystorów IGBT mozna zrealizowac z wyzsza dokladnoscia i przy mniejszych kosztach. Sposób pomiaru i uklad do pomiaru wedlug wynalazku w porównaniu do znanych sposobów i ukladów wykorzystuje inna koncepcje pomiaru, tzn. wartosci energii wlaczania i wylaczania sa wyznaczane na podstawie pomiaru temperatury obudowy tranzystora w stanie ustalonym, co eliminuje potrzebe stosowania sond pomiarowych wprowadzajacych pasozytnicze pojemnosci do ukladu pomiarowego i bedacych przyczyna bledów pomiarowych. Poza tym, uklad pomiarowy wedlug wynalazku pozwala na wyznaczenie dodatkowo parametrów cieplnych mierzonego tranzystora w trakcie pomiaru energii wlaczania i wylaczania. Sposób wedlug wynalazku jest dokladniejszy i wymaga mniej kosztownej aparatury pomiarowej. Istota wynalazku jest sposób pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystorów bipolarnych mocy z izolowana bramka realizowany metoda posrednia i obejmuje piec nastepujacych kolejno etapów: PL 442685 A1 /18a) Etap I - pomiar rezystancji termicznej miedzy wnetrzem a obudowa tranzystora Rrhj-c przy wykorzystaniu znanej metody stykowej i rezystancji termicznej miedzy wnetrzem a otoczeniem Rthj-a przy wykorzystaniu znanej posredniej metody elektrycznej; b) Etap li - pobudzanie tranzystora, zawartego w ukladzie przetwornicy boost pracujacej w trybie granicznym, ciagiem impulsów prostokatnych napiecia sterujacego jego bramke o ustalonej czestotliwosci f i wspólczynniku wypelnienia d az do uzyskania stanu ustalonego termicznie oraz zapewnienie pracy tej przetwornicy w trybie granicznym poprzez dobranie indukcyjnosc L induktora w tej przetwornicy zgodnie ze wzorem (1): d- (1-d) 2 · R L= L 2-f (1), gdzie RL oznacza rezystancje obciazenia przetwornicy, natomiast w stanie ustalonym mierzona jest wartosc napiecia UcE na zaciskach wyjsciowych tranzystora w stanie wylaczenia, prad kolektora le plynacy przez wlaczony tranzystor oraz temperatura obudowy Tc wyznacza sie metoda stykowa; c) Etap Ili - wyznaczenie sumy energii wlaczania Eon i wylaczania Eorr nastepuje przy wykorzystaniu wzoru (2): T -T + (T -T )· Rthi C C ".C "R R thj-a thi-c p - Cond f (2), gdzie Pcond oznacza moc tracona na wlaczonym tranzystorze; przy czym gdy przetwornica pracuje w trybie granicznym, wartosc energii Eon wynosi O, stad wartosc sumy Eoff i Eon jest równa Eoff• d) Etap IV - pomiar wartosci temperatury Tc w stanie termicznie ustalonym badanego tranzystora pracujacego w ukladzie przelacznika z obciazeniem rezystancyjnym przy bardzo wysokiej czestotliwosci f i rezystancji obciazenia RL zapewniajacej uzyskanie identycznego pradu lcmaxjak w etapie li; e) Etap V - wyliczenie wartosci energii Eon równej róznicy prawej strony wzoru (2) oraz wartosci energii Eoff wyznaczonej w etapie Ili. PL 442685 A1 6/18Istota wynalazku jest uklad do pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystora bipolarnego mocy z izolowana bramka. Uklad ten sklada sie z badanego tranzystora 4, induktora 18, diody zwrotnej 23, diody impulsowej 13, pieciu rezystorów, pieciu zródel napiecia stalego, generatora przebiegu prostokatnego napiecia 1, pieciu przelaczników, dwóch woltomierzy, amperomierza 21, termopary 5, przetwornika A/C 8, sondy pradowej 28, oscyloskopu 29 oraz komputera 9. Uklad charakteryzuje sie tym, ze generator przebiegu prostokatnego 1 jest polaczony przez rezystor RG 2 z bramka badanego tranzystora 4 oraz przelacznikiem S3 3, którego drugie wyprowadzenie polaczone jest do masy. Emiter badanego tranzystora 4 polaczony jest z przelacznikiem S410 oraz wejsciem przetwornika analogowo-cyfrowego 8, którego wyjscie polaczone jest z komputerem 9. Zacisk pierwszy przelacznika S4 10 podlaczony jest do masy, a zacisk drugi tego przelacznika polaczony jest z rezystorem RM 11 i anoda diody impulsowej 13. Katoda tej diody polaczona jest z rezystorem RH 14 oraz jednym zaciskiem przelacznika SH 16, którego drugi zacisk polaczony jest do masy. Ujemny zacisk zródla napieciowego EM 12 polaczony jest z rezystorem RM 11. Ujemny zacisk zródla napieciowego EH 15 polaczony jest z rezystorem RH 14. Dodatnie zaciski zródel EM oraz EH podlaczone sa do masy. Pierwszy woltomierz 6 polaczony jest do zacisków termopary 5 zamocowanej na obudowie badanego tranzystora 4. Drugi woltomierz 7 wlaczony jest miedzy zaciski kolektora i emitera badanego tranzystora 4. Kolektor tego tranzystora polaczony jest do zacisków przelaczników S1 19 i S2 20. Drugi zacisk przelacznika S1 19 polaczony jest ze zródlem napieciowym E;n 17 przez induktor 18. Przelacznik S2 20 jest trzypozycyjny, a do zacisku trzeciego tego przelacznika dolaczone jest zródlo napiecia stalego EC1 22 przez amperomierz 21. Z kolei, do zacisku drugiego tego przelacznika dolaczone jest zródlo napiecia stalego Ee 26 przez rezystor Re 27, a do zacisku pierwszego tego przelacznika - anoda diody zwrotnej 23. Katoda tej diody polaczona jest z kondensatorem 25 i rezystorem 24, a ich pozostale wyprowadzenia polaczone sa do masy. Sonda pradowa 28 zalozona jest na przewodzie polaczonym do emitera badanego tranzystora 4, a jej wyjscie podlaczone jest do wejscia oscyloskopu 29. Korzystnym skutkiem zastosowania sposobu wedlug wynalazku jest wyznaczenie energii wlaczania i wylaczania tranzystorów bipolarnych z izolowana bramka w typowych warunkach pracy tego tranzystora z obciazeniem indukcyjnym. PL 442685 A1 7/18Korzystnym skutkiem zastosowania ukladu wedlug wynalazku jest wyznaczenie wartosci energii wlaczania oraz wylaczania tranzystora bipolarnego mocy z izolowana bramka. Przedmiot wynalazku przedstawiono na przykladzie wykonania nie ograniczajacym wynalazku: Sposób pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystorów bipolarnych mocy z izolowana bramka wedlug wynalazku realizowany jest metoda posrednia obejmujaca piec nastepujacych kolejno etapów: a) W pierwszym etapie mierzona jest rezystancja termiczna miedzy wnetrzem a obudowa tranzystora Rthj-c przy wykorzystaniu znanej metody stykowej i rezystancja termiczna miedzy wnetrzem a otoczeniem Rthj-a przy wykorzystaniu znanej posredniej metody elektrycznej. Podczas realizacji tego etapu pomiaru przelacznik Sd znajduje sie w pozycji 1, przelacznik S4 10 w pozycji 2, przelacznik S1 19 jest rozwarty, a przelacznik S2 20 znajduje sie w pozycji 3. W czasie tego pomiaru najpierw wyznaczana jest charakterystyka termometryczna UGE(T) stanowiaca zaleznosc napiecia miedzy bramka a zródlem badanego tranzystora 4 od temperatury otoczenia Ta. W czasie wyznaczania tej charakterystyki przelacznik SH 16 jest zwarty umozliwiajac przeplyw przez badany tranzystor 4 pradu na malej wartosci (z zakresu od 1 do 10 mA) regulowanej przez dobór wartosci rezystora RM 11 oraz napiecia na zródle EM 12. Potem przelacznik SH 16 jest rozwierany, co powoduje przeplyw przez badany tranzystor pradu le o duzej wartosci regulowanej przez dobór rezystancji rezystora RH 14 oraz napiecia na zródle EH 15. Wartosc pradu le mierzona jest przez amperomierz 21, a wartosc napiecia kolektor-emiter UcE przez drugi woltomierz 7. Na skutek wydzielania mocy w tranzystorze 4 zachodzi w nim zjawisko samonagrzewania powodujace wzrost temperatury jego wnetrza Ti oraz temperatury obudowy Tc. Termopara 5 wraz z woltomierzem 6 umozliwiaja pomiar temperatury Tc. Istotne jest, aby termopara stykala sie z metalowa czescia obudowy badanego tranzystora 4, który powinien byc zamocowany na metalowym radiatorze. Nalezy monitorowac na woltomierzu 6 zmiany wartosci temperatury Tc, a na komputerze rejestrowac mierzone za pomoca przetwornika analogowo-cyfrowego wartosci napiecia UGE az do momentu uzyskania stanu ustalonego. W stanie tym zmiany PL 442685 A1 8/18wartosci temperatury Tc obserwowane w ciagu jednej minuty nie moga przekroczyc rozdzielczosci pomiaru tej temperatury. Po wykryciu stanu ustalonego nalezy zarejestrowac wartosci napiecia UcE, pradu le oraz temperatury Tc. Nastepnie nalezy zewrzec przelacznik SH i zmierzyc wartosc UGEH napiecia UGE· Wartosci rezystancji termicznej Rthj-c oraz Rthj-a sa wyliczane ze wzorów: R - Tc -T, thj-c I U C. CE (3) u -u R - GEH GEK thi-c I U C. CE. aT (4) gdzie LiGEK jest wartoscia napiecia LiGE odczytana z charakterystyki termometrycznej przy temperaturze Ta, zas aT oznacza nachylenie tej charakterystyki. b) W drugim etapie pomiaru badany tranzystor 4 zawarty jest w ukladzie przetwornicy boost zasilanej ze zródla napieciowego E;n 17 i pracujacej w trybie granicznym. W tym etapie przelacznik S3 3 znajduje sie w pozycji 2, przelacznik S4 10 - w pozycji 1, przelacznik S1 19 -w pozycji 1, a przelacznik S2 20 - w pozycji 1. Bramka tranzystora 4 pobudzana jest ciagiem impulsów prostokatnych napiecia o ustalonej czestotliwosci f i wspólczynniku wypelnienia d z generatora Ester 1, az do momentu uzyskania stanu ustalonego termicznie. Chcac zapewnic prace tej przetwornicy w trybie granicznym nalezy dobrac indukcyjnosc L induktora zgodnie z nastepujacym wzorem: L= d-(1 d)2-RL 2-f (5) gdzie we wzorze tym RL oznacza rezystancje obciazenia przetwornicy. W stanie ustalonym mierzona jest wartosc napiecia UcE na zaciskach wyjsciowych tranzystora w stanie wylaczenia za pomoca drugiego woltomierza 7, prad kolektora le plynacy przez wlaczony tranzystor 4 za pomoca sondy pradowej 28 podlaczonej do wejscia oscyloskopu 29 oraz temperatura obudowy Tc metoda stykowa za pomoca termopary i woltomierza 6. PL 442685 A1 9/18c) W etapie trzecim wyznaczana jest suma energii wlaczania Eon i wylaczania Eoff przy wykorzystaniu wzoru w postaci: T - T + (T - T ) . Rthi-c C a C a RtltJ-a - RtltJ-c p R - Cond uu-a f (6) gdzie we wzorze tym Pcond oznacza moc tracona na wlaczonym tranzystorze. W zwiazku z tym, ze przetwornica pracuje w trybie granicznym, wartosc energii Eon wynosi O, a wiec wartosc sumy Eorr i Eon jest równa Eorr- Moc ta wyznaczana jest z nastepujacego wzoru bedacego aproksymacja charakterystyki wyjsciowej wlaczonego tranzystora IGBT: (7) gdzie lcmax i lcmin to odpowiednio maksymalny i minimalny prad tranzystora IGBT w okresie jego pracy w stanie ustalonym, Rs i Ucrn to parametry aproksymacji odcinakmi liniowej jego charakterystyki wyjsciowej. Rs wyznacza sie ze wzoru: (8) gdzie: Um, Um, IC1 oraz ic2 to wspólrzedne punktów pracy tranzystora w liniowym zakresie charakterystyki wyjsciowej wlaczonego tranzystora IGBT przy zachowaniu warunku, ze lcile2. UeEO to miejsce zerowe prostej aproksymujacej te dwa punkty. d) W etapie czwartym badany tranzystor pracuje w ukladzie przelacznika z obciazeniem rezystancyjnym przy wysokiej czestotliwosci fi rezystancji obciazenia Re, zapewniajacej uzyskanie identycznego pradu lcmax jak w etapie Ili, az do uzyskania stanu ustalonego. W tym etapie przelacznik S3 3 znajduje sie w pozycji 2, przelacznik S410 - w pozycji 1, przelacznik S119 -w pozycji 2, a przelacznik S2 20-w pozycji 2. W stanie tym mierzona jest wartosc temperatury Teza pomoca termopary 5 i woltomierza 6. PL 442685 A1 /18e) W etapie piatym wyliczana jest wartosc energii Eon równa róznicy prawej strony równania (6) oraz wartosci Eoff wyznaczonej w etapie Ili. Przedmiot wynalazku zostal uwidoczniony na rysunku: Fig. 1. - przedstawia schemat blokowy ukladu do pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystora bipolarnego mocy z izolowana bramka. Uklad wedlug wynalazku zawiera badany tranzystor 4, induktor 18, diode zwrotna 23, diode impulsowa 13, piec rezystorów, piec zródel napiecia stalego, generator przebiegu prostokatnego napiecia 1, piec przelaczników, dwa woltomierze, amperomierz 21, termopare 5, przetwornik A/C 8, sonde pradowa 28, oscyloskop 29 oraz komputer 9. Uklad charakteryzuje sie tym, ze generator przebiegu prostokatnego 1 jest polaczony przez rezystor RG 2 z bramka badanego tranzystora 4 oraz przelacznikiem S3 3, którego drugie wyprowadzenie polaczone jest do masy. Emiter badanego tranzystora 4 polaczony jest z przelacznikiem S4 10 oraz wejsciem przetwornika analogowo-cyfrowego 8, którego wyjscie polaczone jest z komputerem (9). Zacisk pierwszy przelacznika S4 10 podlaczony jest do masy, a zacisk drugi tego przelacznika polaczony jest z rezystorem RM 11 i anoda diody impulsowej 13. Katoda tej diody polaczona jest z rezystorem RH 14 oraz jednym zaciskiem przelacznika SH 16, którego drugi zacisk polaczony jest do masy. Ujemny zacisk zródla napieciowego EM 12 polaczony jest z rezystorem RM 11. Ujemny zacisk zródla napieciowego EH 15 polaczony jest z rezystorem RH 14. Dodatnie zaciski zródel EM oraz EH podlaczone sa do masy. Pierwszy woltomierz 6 polaczony jest do zacisków termopary 5 zamocowanej na obudowie badanego tranzystora 4. Drugi woltomierz 7 wlaczony jest miedzy zaciski kolektora i emitera badanego tranzystora 4. Kolektor tego tranzystora polaczony jest do zacisków przelaczników S1 19 i S2 20. Drugi zacisk przelacznika S1 19 polaczony jest ze zródlem napieciowym E;n 17 przez induktor 18. Przelacznik S2 20 jest trzypozycyjny, a do zacisku trzeciego tego przelacznika dolaczone jest zródlo napiecia stalego Ee1 22 przez amperomierz 21. Z kolei, do zacisku drugiego tego przelacznika dolaczone jest zródlo napiecia stalego Ee 26 przez rezystor Re 27, a do zacisku pierwszego tego przelacznika - anoda diody zwrotnej 23. Katoda tej diody polaczona jest z kondensatorem 25 i rezystorem 24, a ich pozostale wyprowadzenia polaczone sa do masy, natomiast sonda pradowa 28 zalozona jest na przewodzie polaczonym do emitera badanego tranzystora 4, a jej wyjscie podlaczone jest do wejscia oscyloskopu 29. PL 442685 A1 11/18Wykaz stosowanych oznaczen 1- generator przebiegu prostokatnego napiecia Ester 2 - rezystor RG 3 - przelacznik S3 4 - badany tranzystor IGBT - termopara 6 - pierwszy woltomierz 7 - drugi woltomierz 8 - przetwornik analogowo-cyfrowy 9- komputer - przelacznik dwu pozycyjny S4 11 - rezystor RM 12 - zródlo napieciowe EM 13 - dioda impulsowa D2 14 - rezystor RH - zródlo napieciowe EH 16 - przelacznik SH 17 - zródlo napieciowe E;n 18 - induktor L 19 - przelacznik dwu pozycyjny S1 - przelacznik trójpozycyjny S2 21- amperomierz 22 - zródlo napieciowe EC1 23 - dioda impulsowa D1 24 - rezystor RL - kondensator 26 - zródlo napieciowe Ee 27 - rezystor Re 28 - sonda pradowa 29 - oscyloskop Rthi-c - rezystancja termiczna miedzy wnetrzem a obudowa tranzystora Rthi-a - rezystancja termiczna miedzy wnetrzem a otoczeniem PL 442685 A1 12/18f - czestotliwosc d - wspólczynnik wypelnienia L- indukcyjnosc induktora RL - rezystancja obciazenia Ta - temperatura otoczenia Tc - temperatura obudowy UcE - napiecie na zaciskach wyjsciowych tranzystora w stanie wylaczenia UGE - napieciem iedzy bramka a emiterem tranzystora UGEH - napiecie miedzy bramka a emiterem tranzystora po wylaczeniu tranzystora UGEK - napiecie miedzy bramka a emiterem tranzystora na krzywej kalibracji przy temperaturze Ta le- prad kolektora plynacy przez wlaczony tranzystor Pcand - moc tracona na wlaczonym tranzystorze Eon - energia wlaczania tranzystora Eaff - energia wylaczania tranzystora PL 442685 A1 13/18Zastrzezenia patentowe 1. Sposób pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystorów bipolarnych mocy z izolowana bramka realizowany metoda posrednia znamienny tym, ze obejmuje piec nastepujacych kolejno etapów: a) Etap I - pomiar rezystancji termicznej miedzy wnetrzem a obudowa tranzystora R1hj-c przy wykorzystaniu znanej metody stykowej i rezystancji termicznej miedzy wnetrzem a otoczeniem Rthi-a przy wykorzystaniu znanej posredniej metody elektrycznej; b) Etap li - pobudzanie tranzystora, zawartego w ukladzie przetwornicy boost pracujacej w trybie granicznym, ciagiem impulsów prostokatnych napiecia sterujacego jego bramke o ustalonej czestotliwosci fi wspólczynniku wypelnienia d az do uzyskania stanu ustalonego termicznie oraz zapewnienie pracy tej przetwornicy w trybie granicznym poprzez dobranie indukcyjnosc L induktora w tej przetwornicy zgodnie z wzorem (1): d-(1-d)2 · R L= L 2-f ( 1), gdzie we wzorze RL oznacza rezystancje obciazenia przetwornicy, natomiast w stanie ustalonym mierzona jest wartosc napiecia UcE na zaciskach wyjsciowych tranzystora w stanie wylaczenia, prad kolektora le plynacy przez wlaczony tranzystor oraz temperatura obudowy Tc metoda stykowa; c) Etap Ili - wyznaczenie sumy energii wlaczania Eon i wylaczania Eoff przy wykorzystaniu wzoru (2): (2), gdzie we wzorze Pcond oznacza moc tracona na wlaczonym tranzystorze; przy czym gdy przetwornica pracuje w trybie granicznym, wartosc energii Eon wynosi O, stad wartosc sumy Eoff i Eon jest równa Eoff- PL 442685 A1 14/18d) Etap IV - pomiar wartosci temperatury Tc w stanie termicznie ustalonym badanego tranzystora pracujacego w ukladzie przelacznika z obciazeniem rezystancyjnym przy wysokiej czestotliwosci f i rezystancji obciazenia RL zapewniajacej uzyskanie identycznego pradu lcmax jak w etapie 11; e) Etap V - wyliczenie wartosci energii Eon równej róznicy prawej strony równania (2) oraz wartosci Eorr wyznaczonej w etapie Ili. 2. Uklad do pomiaru energii wlaczania i wylaczania tranzystorów mocy z izolowana bramka zawierajacy badany tranzystor, induktor, diode zwrotna, diode impulsowa, piec rezystorów, piec zródel napiecia stalego, generator przebiegu prostokatnego napiecia, piec przelaczników, dwa woltomierze, amperomierz, termopare, przetwornik A/C, sonde pradowa, oscyloskop oraz komputer, znamienny tym, ze generator przebiegu prostokatnego (1) jest polaczony przez pierwszy rezystor RG (2) z bramka badanego tranzystora (4) oraz przelacznikiem S3 (3), którego drugie wyprowadzenie polaczone jest do masy, emiter badanego tranzystora (4) polaczony jest z przelacznikiem S4 (10) oraz wejsciem przetwornika analogowo-cyfrowego (8), którego wyjscie polaczone jest z komputerem (9), zacisk pierwszy przelacznika S4 (10) podlaczony jest do masy, zacisk drugi tego przelacznika polaczony jest z rezystorem RM (11) i anoda diody impulsowej (13), której katoda polaczona jest z rezystorem RH (14) oraz jednym zaciskiem przelacznika SH (16), którego drugi zacisk polaczony jest do masy, ujemny zacisk zródla napieciowego EM (12) polaczony jest z rezystorem RM (11), ujemny zacisk zródla napieciowego EH (15) z rezystorem RH (14), a dodatnie zaciski tych zródel podlaczone sa do masy, pierwszy woltomierz (6) polaczony jest do zacisków termopary (5) zamocowanej na obudowie badanego tranzystora (4), drugi woltomierz (7) wlaczony jest miedzy zaciski kolektora i emitera badanego tranzystora (4), kolektor tego tranzystora polaczony jest do zacisków przelaczników S1 (19) i S2 (20), drugi zacisk przelacznika S1 (19) polaczony jest ze zródlem napieciowym E;n (17) przez induktor (18), przelacznik S2 (20) jest trzypozycyjny, a do zacisku trzeciego tego przelacznika dolaczone jest zródlo napiecia stalego Ee1 (22) przez amperomierz (21), do zacisku drugiego tego przelacznika - zródlo napiecia stalego Ee (26) przez rezystor Re (27), a do zacisku pierwszego tego przelacznika - anoda diody zwrotnej (23), której katoda polaczona jest z kondensatorem (25) i rezystorem (24), a ich pozostale wyprowadzenia polaczone sa do masy, natomiast sonda pradowa (28) zalozona jest na PL 442685 A1 /18przewodzie polaczonym do emitera badanego tranzystora (4), a jej wyjscie podlaczone jest do wejscia oscyloskopu (29). /2 zastrzezenia/ PL 442685 A1 16/1820 L 2 24 Rr. 1 17 13 1 Fig. 1 PL 442685 A1 17/18al. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt. 203 URZAD PATENTOWY RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ tel.: (+48) 22 579 OS 55 I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp,gov.pl I www,uprp,gov,pl SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI DO ZGLOSZENIA NR P.-1...t-2685 Klasyfikacja zgloszenia: GO lR 31/26, H0lL 21/66, H03K 17 /00, H02i\I 1/00 Podklasy w których prowadzono poszukiwania: GO lR. HO lL. H03K. H02M Ba,-:y komputerowe w których prowad,-:ono poszukiwania: EPODOC. WPI, ba,-:y UPRP. Google Kategoria dokumentu Dokwnenty - L podana idenly fikacja Odniesienie do zastr,-:, A US2015032393 Al (TEKTRONIX INC [US]) 29-01-2015 1-2 A CN 111579958 A ( GLOB AL ENERGY lNTERCONNECTlON RES INST CO 1-2 LTD: STATE GRID HUBEI ELECTRIC POWER CO LTD: STATE GRID CORP CHINA) 25-08-2020 A CNI 11308308 A (YINHE ELECTRIC COL TD) 19-06-2020 1-2 D Dalszy ciag "ykazn dokumentów na nastepnej stronie A- dokument okreslaJacy ogólny stan techmkt. ktory nie Jest mrnzany za pos1ada.1acy szczególne znaczenie. E- doh.umeul stanuniac:y \\C:zesmejsLe Lgluszenie lub patenl. ale opubh.k.uwany \\ lub po dacie zglosLema, L - clokumcnl. ldÓI) muL.c podda\\ ac w watpli\\ osc zastILcganc picnvsLc1i.stH o(-wa). lub pIL)' toc:zon) "'' celu u::italcnia daty publil\..ac:ji innego cy luH,anc.so dol-,.umcntu lub/. innc,:;o ~/.G1cgól11cgo po\\oclu. O clokmnent och1os7.[JC:V sie clo 11_i::ivd1ienir1 ustnego pr7.e7 zr1stosow::inie. ''"~'st::iwienie h1h 11_i::iw11ienie w inny sposóh. P - dokument opublikowmw przed data zgloszenia. ale pózniej niz zastrzegana data pierwszenstwa. T - dokument pózme.1szv, opublikowany po dacie zgloszerua lub w dacie pierwszenstwa i mebedacy" konflikcie ze zgloszemem, ale cvtowany" celu zrozunuema Lasad lub Leoni kL.acy eh u podstaw v. y nalaLh.u. X - dokumcnl o SLCLcguln) m Lnaczcniu: ~.t:,lrLcgan)' W)' 11.J.tw:t nic moze b)' c U\\ az~Ul) La HO\\)' lub nic mu Le b)'c U\\ azan)' La posiad~ilC) puLiom \\ )' n.alaLCZ), je Leli ten clotumc111 br;-iny jest pod uw;-i;;:i; s;1mocliiclnic. Y - clokmnent o "7.C7ególn~-m 7.naczeniu: 7.3Stf7egan:v 1v:v1mla7.ek nie mo7.e hyc mYr17;iny 7.rl posir1cl;i_j[Jcy poziom wy1rnla7.C7y. _ie7.eli ten dokument 7.0st;mie pol[!C7.ony 7 1ednym lub kilkoma tego tvpu dokumentami. a takle polaczenie bedzie oczywiste dla znawcv. i Sprawozdanie wykonal/-a: Mateusz Gawel Asesor Data: 27.07.2023 Uwagi do zgloszenia Sprawozdanie zostalo wykonane w oparciu o zastrz. z dnia 28.10.2022 r. Podpis: /podpisano kwalif'lkowanym podpisem elektronicznym/ Pismo wydane w formie dokumentu elektronicznego PL 442685 A1 18/18 PL