УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Полезная модель относится к устройствам для испытания и контроля параметров силовых полупроводниковых приборов - диодов и тиристоров.
2
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, МПК 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.