УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКОВ УТЕЧКИ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Полезная модель относится к области измерения и контроля параметров силовых полупроводниковых приборов (СПП) и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих и эксплуатирующих СПП.
Известно устройство для измерения параметров силовых полупроводниковых приборов, содержащее трансформатор, блок пуска и зарядный блок, коммутатор, формирующий тиристор, катод которого соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора и с общей шиной, а анод формирующего тиристора соединен с вторым выводом первичной обмотки трансформатора, накопительный конденсатор, подключенный параллельно первому и второму выходам зарядного блока, причем первый выход присоединен к общей шине, коммутирующий тиристор, анод которого подключен к выводу накопительного конденсатора и второму выходу зарядного блока, а управляющие выводы коммутирующего тиристора подсоединены к управляющим выходам зарядного блока, последовательно соединенные дроссель и конденсатор, один вывод дросселя подключен к катоду коммутирующего тиристора, а другой вывод дросселя соединен с анодом формирующего тиристора, конденсатор подключен параллельно первичной обмотке трансформатора, клемма для подключения анода испытуемого прибора подключена к первому выводу делителя напряжения и второму выводу вторичной обмотки трансформатора, второй вывод делителя напряжения подключен к общей шине и через шунт к клемме для подключения катода испытуемого прибора, первый вывод вторичной обмотки трансформатора через пороговый ограничитель тока подключен к второму выводу делителя напряжения, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к средней точке делителя напряжения,
2
измерительный блок, вход которого соединен с клеммой для подключения катода испытуемого прибора (SU 1394925, МПК G 01 R 31/26, опубл. 29.09.86).
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения малых значений токов утечки через испытуемый прибор при заданном напряжении, или измерения напряжения на СПП при заданном токе через него, что обусловлено высокой скоростью изменения испытательного напряжения в момент измерения и наличием емкостной составляющей тока через СПП. Устройство при измерении тока утечки через СПП в состоянии низкой проводимости обладает низким кпд за счет заряда накопительного конденсатора до максимального напряжения.
Технический результат заключается в повышении точности измерения токов утечки, повышении эффективности защиты испытуемого прибора в процессе измерения, а также снижении энергетических затрат за одно измерение тока утечки.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения токов утечки силовых полупроводниковых приборов содержит трансформатор, формирующий тиристор, катод которого соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора и с общей шиной, а анод формирующего тиристора соединен с вторым выводом первичной обмотки трансформатора, зарядно-пусковой блок, первые три входа которого подключены к источнику сетевого напряжения и шине сигнала ПУСК, накопительный конденсатор, подключенный параллельно первому и второму выходам зарядно-пускового блока, причем первый выход присоединен к общей шине, коммутирующий тиристор, анод которого подключен к выводу накопительного конденсатора и второму выходу зарядно-пускового блока, а управляющие выводы коммутирующего тиристора подсоединены к управляющим выходам зарядно-пускового блока, последовательно соединенные дроссель и конденсатор, один вывод дросселя подключен к катоду коммутирующего тиристора, а другой вывод дросселя соединен с анодом формирующего тиристора, конденсатор
подключен параллельно первичной обмотке трансформатора, клемма для подключения анода испытуемого прибора подключена к первому выводу делителя напряжения и второму выводу вторичной обмотки трансформатора, второй вывод делителя напряжения подключен к общей шине и через шунт к клемме для подключения катода испытуемого прибора, первый вывод вторичной обмотки трансформатора через пороговый ограничитель тока подключен к второму выводу делителя напряжения, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к средней точке делителя напряжения, измерительный блок, вход которого соединен с клеммой для подключения катода испытуемого прибора, регулирующий элемент, включенный параллельно первичной обмотке трансформатора, сумматор, усилитель сигнала рассогласования, первое корректирующее звено, второе корректирующее звено, управляющий каскад, причем выход усилителя сигнала рассогласования соединен с управляющим входом регулирующего элемента, один вход усилителя сигнала рассогласования соединен с выходом источника опорного напряжения, а другой вход усилителя сигнала рассогласования подключен к выходу сумматора, первый вход которого соединен со средней точкой делителя напряжения, второй вход сумматора соединен с выходом первого корректирующего звена, а третий вход сумматора соединен с выходом второго корректирующего звена, вход которого соединен с клеммой для подключения анода испытуемого прибора, а вход первого корректирующего звена соединен с анодом формирующего тиристора, управляющий электрод которого подключен к выходу управляющего каскада, первый вход которого соединен с выходом измерительного блока, а второй вход - с выходом порогового ограничителя тока, один вход зарядно-пускового блока соединен с выходом источника опорного напряжения.
На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, содержащего трансформатор 1, формирующий тиристор 2, катод которого соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора 1 и с
общей шиной, а анод формирующего тиристора 2 соединен с вторым выводом первичной обмотки трансформатора 1, зарядно-пусковой блок 3, первые три входа которого подключены к источнику сетевого напряжения и шине сигнала ПУСК, накопительный конденсатор 4, подключенный параллельно первому и второму выходам зарядно-пускового блока 3, причем первый выход присоединен к общей шине, коммутирующий тиристор 5, анод которого подключен к выводу накопительного конденсатора 4 и второму выходу зарядно-пускового блока 3, а управляющие выводы коммутирующего тиристора 5 подсоединены к управляющим выходам зарядно-пускового блока 3, последовательно соединенные дроссель 6 и конденсатор 7, один вывод дросселя 6 подключен к катоду коммутирующего тиристора 5, а другой вывод дросселя 6 соединен с анодом формирующего тиристора 2, конденсатор 7 подключен параллельно первичной обмотке трансформатора 1, клемма 8 для подключения анода испытуемого прибора 9 подключена к первому выводу делителя напряжения 10 и второму выводу вторичной обмотки трансформатора 1, второй вывод делителя напряжения 10 подключен к общей шине и через шунт 11 к клемме 12 для подключения катода испытуемого прибора 9, первый вывод вторичной обмотки трансформатора 1 через пороговый ограничитель тока 13 подключен к второму выводу делителя напряжения 10, источник опорного напряжения 14, выход которого соединен с первым входом компаратора 15, второй вход которого подключен к средней точке делителя напряжения 10, измерительный блок 16, вход которого соединен с клеммой 12 для подключения катода испытуемого прибора 9, регулирующий элемент 17, включенный параллельно первичной обмотке трансформатора 1, сумматор 18, усилитель сигнала рассогласования 19, первое корректирующее звено 20, второе корректирующее звено 21, управляющий каскад 22. Выход усилителя сигнала рассогласования 19 соединен с управляющим входом регулирующего элемента 17, один вход усилителя сигнала рассогласования 19 соединен с выходом источника опорного напряжения 14, а другой вход усилителя сигнала рассогласования 19 подключен к выходу сумматора 18, первый
вход которого соединен со средней точкой делителя напряжения 10. Второй вход сумматора 18 соединен с выходом первого корректирующего звена 20, а третий вход сумматора 18 соединен с выходом второго корректирующего звена 21, вход которого соединен с клеммой 8 для подключения анода испытуемого прибора 9, а вход первого корректирующего звена 20 соединен с анодом формирующего тиристора 2, управляющий электрод которого подключен к выходу управляющего каскада 22, первый вход которого соединен с выходом измерительного блока 16, а второй вход - с выходом порогового ограничителя тока 13, один вход зарядно-пускового блока 3 соединен с выходом источника опорного напряжения 14.
Устройство работает следующим образом.
По сигналу ПУСК с помощью зарядно-пускового блока 3 осуществляется заряд накопительного конденсатора 4 до напряжения, пропорционального опорному, поступающему на зарядно-пусковой блок 3 с выхода источника опорного напряжения 14. После окончания заряда зарядно-пусковой блок 3 отсоединяется от накопительного конденсатора 4 и на управляющие выводы коммутирующего тиристора 5 через время задержки подается запускающий импульс. Накопительный конденсатор 4 разряжается на LC-контур, состоящий из дросселя 6 и конденсатора 7, на обкладках которого формируется нарастающее напряжение, прикладываемое к первичной обмотке трансформатора 1. С выхода вторичной обмотки трансформатора 1 нарастающее напряжение через пороговый ограничитель тока 13 прикладывается к испытуемому прибору 9. Усилитель сигнала рассогласования 19 усиливает разницу напряжения между опорным, снимаемым с выхода источника опорного напряжения 14, и выходным напряжением делителя 10. Когда знак напряжения на выходе усилителя сигнала рассогласовании станет положительным, регулирующий элемент 17 переходит из закрытого состояния в активный режим, и начинает шунтировать конденсатор 7 таким образом, что на испытуемом приборе 9 формируется пологая часть напряжения. Регулирующий элемент может быть реализован на основе биполярного или униполярного транзистоpa
с сопротивлением в коллекторной цепи или в цепи стока соответственно. Компаратор 15 срабатывает в момент достижения напряжения на испытуемом приборе 9 значения равного заданному и запускает измерительный блок 16, в котором после временной задержки измеряется напряжение на шунте 11, пропорциональное току утечки через испытуемый прибор 9. Измерение происходит на пологой части испытательного напряжения, что полностью исключает погрешность, обусловленную емкостной составляющей тока утечки через испытуемый прибор 9. После измерения в измерительном блоке 16 формируется запускающий импульс, поступающий на вход управляющего каскада 22, выходной сигнал которого открывает формирующий тиристор, шунтирующий конденсатор 7 и первичную обмотку трансформатора 1. Выходные сигналы первого корректирующего звена 20 и второго корректирующего звена 21 суммируясь с выходным напряжением делителя 10 также поступают на вход усилителя сигнала рассогласования 19, за счет чего обеспечивается требуемое качество переходного процесса при установлении пологой части испытательного напряжения на испытуемом приборе 9. Выходной сигнал порогового ограничителя тока 13 формируется в случае превышения тока через испытуемый прибор 9 заданного значения. Этот сигнал поступает на вход управляющего каскада 22, что также приводит к включению формирующего тиристора 2.
Таким образом, предлагаемое устройство для измерения токов утечки силовых полупроводниковых приборов обладает повышенной точностью измерения токов утечки за счет формирования пологой части испытательного напряжения с помощью регулирующего элемента, работающего в активном режиме. Использование выходных сигналов порогового ограничителя тока и измерительного блока для управления формирующим тиристором повышает эффективность защиты испытуемого прибора в процессе измерения. Заряд накопительного конденсатора до напряжения, пропорционального уровню пологой части испытательного напряжения приводит к существенному снижению энергетических затрат за одно измерение тока утечки.