RU50003U1 - Устройство для испытания силовых полупроводниковых приборов - Google Patents

Abstract

Полезная модель направлена на повышение надежности устройства для испытания силовых полупроводниковых приборов, улучшения защиты испытуемого прибора в процессе испытания и возможности точного контроля токов утечки при заданном напряжении. Указанный технический результат достигается тем, что устройство для испытания силовых полупроводниковых приборов содержит источник напряжения, регулирующий элемент, схему сравнения, первый выход которой соединен с управляющим входом регулирующего элемента, повышающий трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с общей шиной, ключ переменного тока, устройство синхронизации, два входа которого подключены параллельно выходам источника напряжения, первый из которых соединен с общей шиной, один выход устройства синхронизации соединен с синхронизирующим входом схемы сравнения, а другой с управляющим входом ключа переменного тока, первый вывод которого подсоединен к второму выходу источника напряжения, последовательно соединенные испытуемый прибор и токосъемный резистор, подключенные к общей шине и первому выводу вторичной обмотки повышающего трансформатора, резистор, подключенный между вторым выводом ключа переменного тока и вторым выводом первичной обмотки повышающего трансформатора, защитный ключ, подключенный параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора и параллельно регулирующему элементу, пороговый ограничитель тока, делитель напряжения, состоящий из двух последовательно включенных сопротивлений и подсоединенный между первым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора и общей шиной, а второй вывод вторичной обмотки повышающего трансформатора через пороговый ограничитель тока подключен к общей шине, источник опорного напряжения, выход которого подключен к одному

из входов схемы сравнения, сумматор, выход которого соединен с другим входом схемы сравнения, а первый вход сумматора подключен к средней точке делителя напряжения, измеритель тока, один вход которого подключен к точке соединения токосъемного резистора и испытуемого прибора, а другой вход соединен с вторым выходом схемы сравнения, управляющий каскад, входы которого подключены к выходам порогового ограничителя тока и измерителя тока, а выход управляющего каскада соединен с управляющим входом защитного ключа, первое корректирующее звено, вход которого подключен к второму выводу первичной обмотки повышающего трансформатора, а выход к второму входу сумматора, второе корректирующее звено, вход которого соединен с первым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора, а выход подключен к третьему входу сумматора, шина сигнала ПУСК соединена с третьим входом устройства синхронизации.

Description

Полезная модель относится к устройствам для испытания и контроля параметров силовых полупроводниковых приборов - диодов и тиристоров.

Известно устройство для контроля допустимого напряжения полупроводниковых приборов содержащее источник напряжения, регулирующий элемент, схему сравнения, первый выход которой соединен с управляющим входом регулирующего элемента, повышающий трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с общей шиной, ключ переменного тока, устройство синхронизации, два входа которого подключены параллельно выходам источника напряжения, первый из которых соединен с общей шиной, один выход устройства синхронизации соединен с синхронизирующим входом схемы сравнения, а другой с управляющим входом ключа переменного тока, первый вывод которого подсоединен к второму выходу источника напряжения, последовательно соединенные испытуемый прибор и токосъемный резистор, подключенные к общей шине и первому выводу вторичной обмотки повышающего трансформатора. (SU 859973, МПК² G 01 R 31/26, опубл. 30.08.1981).

Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за включения регулирующего устройства последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора, при насыщении которого возможно разрушение регулирующего устройства, недостаточно надежная защита испытуемого прибора в процессе испытания, а также отсутствие возможности точного контроля токов утечки через испытуемый прибор при заданном напряжении.

Технический результат заключается в повышении надежности устройства, улучшении защиты испытуемого прибора в процессе испытания и возможности точного контроля токов утечки при заданном напряжении.

Технический результат достигается тем, что устройство для испытания силовых полупроводниковых приборов содержит источник напряжения, регулирующий элемент, схему сравнения, первый выход которой соединен с управляющим входом регулирующего элемента, повышающий трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с общей шиной, ключ переменного тока, устройство синхронизации, два входа которого подключены параллельно выходам источника напряжения, первый из которых соединен с общей шиной, один выход устройства синхронизации соединен с синхронизирующим входом схемы сравнения, а другой с управляющим входом ключа переменного тока, первый вывод которого подсоединен к второму выходу источника напряжения, последовательно соединенные испытуемый прибор и токосъемный резистор, подключенные к общей шине и первому выводу вторичной обмотки повышающего трансформатора, резистор, подключенный между вторым выводом ключа переменного тока и вторым выводом первичной обмотки повышающего трансформатора, защитный ключ, подключенный параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора и параллельно регулирующему элементу, пороговый ограничитель тока, делитель напряжения, состоящий из двух последовательно включенных сопротивлений и подсоединенный между первым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора и общей шиной, а второй вывод вторичной обмотки повышающего трансформатора через пороговый ограничитель тока подключен к общей шине, источник опорного напряжения, выход которого подключен к одному из входов схемы сравнения, сумматор, выход которого соединен с другим входом схемы сравнения, а первый вход сумматора подключен к средней точке делителя напряжения, измеритель тока, один вход которого подключен к точке соединения токосъемного резистора и испытуемого прибора, а другой вход соединен с вторым выходом схемы сравнения, управляющий каскад, входы которого подключены к выходам порогового ограничителя тока и измерителя тока, а выход управляющего каскада соединен с управляющим входом защитного ключа, первое корректирующее звено,

вход которого подключен к второму выводу первичной обмотки повышающего трансформатора, а выход к второму входу сумматора, второе корректирующее звено, вход которого соединен с первым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора, а выход подключен к третьему входу сумматора, шина сигнала ПУСК соединена с третьим входом устройства синхронизации.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, содержащего источник напряжения 1, регулирующий элемент 2, схему сравнения 3, первый выход которой соединен с управляющим входом регулирующего элемента 2, повышающий трансформатор 4, первый вывод первичной обмотки которого соединен с общей шиной, ключ переменного тока 5, устройство синхронизации 6, два входа которого подключены параллельно выходам источника напряжения 1, первый из которых соединен с общей шиной, один выход устройства синхронизации 6 соединен с синхронизирующим входом схемы сравнения 3, а другой с управляющим входом ключа переменного тока 5, первый вывод которого подсоединен к второму выходу источника напряжения 6, последовательно соединенные испытуемый прибор 7 и токосъемный резистор 8, подключенные к общей шине и первому выводу вторичной обмотки повышающего трансформатора 4, резистор 9, подключенный между вторым выводом ключа переменного тока 5 и вторым выводом первичной обмотки повышающего трансформатора 4, защитный ключ 10, подключенный параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора 4 и параллельно регулирующему элементу 2, пороговый ограничитель тока 11, делитель напряжения 12, состоящий из двух последовательно включенных сопротивлений 13 и 14 и подсоединенный между первым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора 4 и общей шиной, а второй вывод вторичной обмотки повышающего трансформатора 4 через пороговый ограничитель тока 11 подключен к общей шине, источник опорного напряжения 15, выход которого подключен к одному из входов схемы сравнения 3, сумматор 16, выход которого соединен с другим входом схемы

сравнения 3, а первый вход сумматора 16 подключен к средней точке делителя напряжения 12, измеритель тока 17, один вход которого подключен к точке соединения токосъемного резистора 8 и испытуемого прибора 7, а другой вход соединен с вторым выходом схемы сравнения 3, управляющий каскад 18, входы которого подключены к выходам порогового ограничителя тока 11 и измерителя тока 17, а выход управляющего каскада 18 соединен с управляющим входом защитного ключа 10, первое корректирующее звено 19, вход которого подключен к второму выводу первичной обмотки повышающего трансформатора 4, а выход к второму входу сумматора 16, второе корректирующее звено 20, вход которого соединен с первым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора 4, а выход подключен к третьему входу сумматора 16, шина сигнала ПУСК соединена с третьим входом устройства синхронизации 6.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу ПУСК устройство синхронизации 6 в момент перехода сетевого напряжения через ноль формирует управляющий сигнал для ключа переменного тока 5, представляющего собой оптронный тиристор, включенный в диагональ постоянного тока выпрямительного моста, другая диагональ которого включена в цепь переменного тока. Ключ переменного тока 5 открывается, и на вход первичной обмотки повышающего трансформатора 4 от источника напряжения 1, выполненного в виде разделительного трансформатора, поступает первая положительная полуволна сетевого напряжения. Нарастающее по синусоидальному закону высокое напряжение с выхода вторичной обмотки повышающего трансформатора 4 через пороговый ограничитель тока 11 прикладывается к испытуемому прибору 7. Выходной сигнал сумматора 16 содержит три составляющие - с делителя напряжения 12 и с выходов первого корректирующего звена 19 и второго корректирующего звена 20. Преобладающим является сигнал с делителя 12, а последние два сигнала обеспечивают требуемое качество переходных процессов. В схеме сравнения 3 сигнал с выхода сумматора 16 сравнивается с напряжением источника

опорного напряжения 15. К моменту их равенства на первом выходе схемы сравнения 3 формируется усиленный сигнал рассогласования, воздействующий на управляющий вход регулирующего элемента 2, который начинает открываться. В результате, на испытуемом приборе 7 напряжение поддерживается на уровне, пропорциональном напряжению источника опорного напряжения 15, а форма напряжения представляет усеченную полуволну синусоиды с пологой частью. Регулирующий элемент 2 может быть реализован в виде параллельного соединения биполярных или униполярных транзисторов разного типа проводимости, работающих в активном режиме. После окончания переходных процессов и установления пологой части напряжения на испытуемом приборе 7, на вход измерителя тока 17 с выхода схемы сравнения 3 поступает импульс запуска, инициирующий процесс измерения тока утечки, величина которого пропорциональна напряжению на токосъемном резисторе 8. После окончания измерения с выхода измерителя тока 17 на один из входов управляющего каскада 18 поступает импульс запуска, который после усиления воздействует на управляющий вход защитного ключа 10 и переводит его в открытое состояние. Первичная обмотка повышающего трансформатора 4 оказывается шунтированной, и напряжение на испытуемом приборе 7 снижается до нуля. Если в качестве испытуемого прибора 7 используется диод, то на этом контроль тока утечки и процесс испытания заканчивается. Устройство блокируется до следующего поступления сигнала ПУСК. Если в качестве испытуемого прибора 7 используется тиристор, то устройство синхронизации 6 в этом режиме формирует в момент перехода сетевого напряжения через ноль второй управляющий сигнал для ключа переменного тока 5, и на вход повышающего трансформатора 4 поступает вторая полуволна сетевого напряжения отрицательной полярности. Процессы в схеме повторяются для отрицательной полярности высокого напряжения на испытуемом приборе 7. После окончания процесса испытания устройство блокируется до следующего поступления сигнала ПУСК. В случае превышения тока через испытуемый прибор 7 выше установленного значения, пороговый

ограничитель тока 11 формирует выходной сигнал для управляющего каскада 18, что приводит к открыванию защитного ключа 10, а также осуществляет пассивное ограничение тока в пределах заданного значения. Защитный ключ обычно выполняется в виде симистора. Сигнал, поступающий на синхронизирующий вход схемы сравнения 3 с выхода устройства синхронизации 6 обеспечивает коммутацию полярности источника опорного напряжения 15, что необходимо для формирования двух полуволн высокого синусоидального напряжения различной полярности с пологой частью на испытуемом приборе 7.

Таким образом, предлагаемое устройство для испытания силовых полупроводниковых приборов обладает повышенной надежностью за счет включения регулирующего элемента, работающего в активном режиме, параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора. В результате аварийное насыщение трансформатора не приведет к выводу из строя регулирующий элемент. Применение порогового ограничителя и защитного ключа повышает надежность защиты испытуемого прибора в процессе испытания. Формирование испытательного напряжения в виде одно или двухполярного импульса с пологой частью, нарастающего по синусоидальному закону, обеспечивает возможность точного контроля токов утечки без емкостной составляющей при заданном напряжении на испытуемом приборе.

Claims (1)

1. Устройство для испытания силовых полупроводниковых приборов, содержащее источник напряжения, регулирующий элемент, схему сравнения, первый выход которой соединен с управляющим входом регулирующего элемента, повышающий трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с общей шиной, ключ переменного тока, устройство синхронизации, два входа которого подключены параллельно выходам источника напряжения, первый из которых соединен с общей шиной, один выход устройства синхронизации соединен с синхронизирующим входом схемы сравнения, а другой с управляющим входом ключа переменного тока, первый вывод которого подсоединен к второму выходу источника напряжения, последовательно соединенные испытуемый прибор и токосъемный резистор, подключенные к общей шине и первому выводу вторичной обмотки повышающего трансформатора, отличающееся тем, что в него введены резистор, подключенный между вторым выводом ключа переменного тока и вторым выводом первичной обмотки повышающего трансформатора, защитный ключ, подключенный параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора и параллельно регулирующему элементу, пороговый ограничитель тока, делитель напряжения, состоящий из двух последовательно включенных сопротивлений и подсоединенный между первым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора и общей шиной, а второй вывод вторичной обмотки повышающего трансформатора через пороговый ограничитель тока подключен к общей шине, источник опорного напряжения, выход которого подключен к одному из входов схемы сравнения, сумматор, выход которого соединен с другим входом схемы сравнения, а первый вход сумматора подключен к средней точке делителя напряжения, измеритель тока, один вход которого подключен к точке соединения токосъемного резистора и испытуемого прибора, а другой вход соединен с вторым выходом схемы сравнения, управляющий каскад, входы которого подключены к выходам порогового ограничителя тока и измерителя тока, а выход управляющего каскада соединен с управляющим входом защитного ключа, первое корректирующее звено, вход которого подключен к второму выводу первичной обмотки повышающего трансформатора, а выход к второму входу сумматора, второе корректирующее звено, вход которого соединен с первым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора, а выход подключен к третьему входу сумматора, шина сигнала ПУСК соединена с третьим входом устройства синхронизации.