УСТРОЙСТВО НАГРЕВА СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при температурных испытаниях силовых полупроводниковых приборов.
Известно устройство для термостабилизации силовых полупроводниковых приборов, содержащее датчик температуры, усилитель, дифференциатор, сумматор, компаратор, исполнительный элемент [1].
Известно также устройство для охлаждения и нагрева полупроводника, содержащее теплопроводящее тело, в форме барабана с каналами, между которыми размещены нагреватели или охладители [2].
Недостатком известных устройств является то, что они имеют большое время нагрева до рабочей температуры испытаний и не обеспечивают равномерного нагрева силовых полупроводниковых приборов за короткие промежутки времени.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству нагрева силовых полупроводниковых приборов является выбранное в качестве прототипа устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов, содержащее поворотный стол, теплопроводящее тело в форме барабана, вертикальные цилиндрические каналы с расширением в верхней части, подвижный поршень с гнездом для установки силовых полупроводниковых приборов, нагреватели, металлические шарики [3].
Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения внутреннего прогрева силовых полупроводниковых приборов для последующих испытаний.
Задачей полезной модели является повышение производительности труда за счет уменьшения времени нагрева силовых полупроводниковых приборов, повышение качества нагрева силовых полупроводниковых приборов за счет более равномерного нагрева полупроводниковой структуры силовых полупроводниковых приборов.
Для достижения указанного технического результата устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов, содержащее теплопроводящее тело в виде барабана с каналами, между которыми расположены нагреватели, поворотный стол, на котором расположено теплопроводящее тело с трансформаторным маслом, металлические шарики, расположенные внутри каналов, в каждом вертикальном цилиндрическом канале с расширением в верхней части находится подвижный поршень с гнездом для установки силовых полупроводниковых приборов, соединенный механически с электродвигателем в нижней части канала, вход электродвигателя соединен с первым выводом источника питания, расположенным в нижней части теплопроводящего тела, нагреватели расположены в теплопроводящем теле между каналами и соединены входами с другими выводами источника питания, снабжено блоком подогрева полупроводниковой структуры силовых полупроводниковых приборов, состоящего из зарядного устройства, вход которого соединен с первым свободным выводом источника питания, а выход - с входом аккумуляторной батареи, плюсовая клемма которой соединена с первым входом кнопки, второй вход которой соединен с выходом таймера, вход которого соединен с вторым свободным выводом источника питания, а выход кнопки соединен с анодом защитного диода, катод которого соединен с анодом испытуемого силового полупроводникового прибора, минусовая клемма аккумуляторной батареи соединена с первым выводом токоограничивающего резистора, второй вывод которого соединен с катодом испытуемого силового полупроводникового прибора.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов отличается наличием новых блоков: блоком прогрева полупроводниковой структуры силовых полупроводниковых приборов, дополнительными выводами.
На фиг.1 показана схема устройства нагрева силовых полупроводниковых приборов. На фиг.2 показана схема блока подогрева силовых полупроводниковых приборов.
Устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов содержит поворотный стол 1, на котором закреплено теплопроводящее тело в виде барабана 2 с вертикальными цилиндрическими каналами 3 с расширением в верхней части, в вертикальных цилиндрических каналах 3 находятся подвижные поршни 4, перемещающиеся с помощью электродвигателя 5, который соединен с источником питания 6, а также гнезда 7 для крепления силовых полупроводниковых приборов, нагреватели 8, расположенные вертикально между каналами 3 и соединенные своими входами с выводами источника питания 6, основной теплоноситель - трансформаторное масло 9, находящееся внутри барабана 2 между каналами 3, дополнительный теплоноситель - металлические шарики 10, блок подогрева силовых полупроводниковых приборов 11 (фиг.2), состоящий из зарядного устройства 12 соединенный входом с первым свободным выводом источника питания 6, выход которого соединен с входом аккумуляторной батареи 13, плюсовая клемма которой соединена с первым входом кнопки 14, второй вход которой соединен с выходом таймера 15, вход которого соединен с вторым свободным выводом источника питания 6, защитный диод 16, анод которого соединен с выходом кнопки 14, а катод - с анодом испытуемого силового полупроводникового прибора, токоограничивающий резистор 17, первый вывод соединен с минусовой клеммой аккумуляторной батареи 13, а второй вывод которого соединен с катодом испытуемого силового полупроводникового прибора.
Перед началом испытаний силовых полупроводниковых приборов металлические шарики 10 засыпаются внутрь каналов 3, и осуществляется предварительный разогрев с помощью нагревателей 8 основного и дополнительного теплоносителей - трансформаторного масла 9 и металлических шариков 10 соответственно.
Количество каналов 3 зависит от марки испытуемых силовых полупроводниковых приборов.
С помощью поворотного стола 1 барабан 2 с каналами 3 поворачивается по окружности. В начале процесса нагрева силовых полупроводниковых приборов подвижный поршень 4 с помощью электродвигателя 5 приводится в движение и поднимается на верх канала 3. В гнездо 7 загружается холодный силовой полупроводниковый прибор.
От источника питания 6 питается зарядное устройство 12, где преобразуется переменное напряжение в постоянное, от которого заряжается аккумуляторная батарея 13.
Анод испытуемого холодного полупроводникового прибора подключается к катоду защитного диода 16, а катод испытуемого силового полупроводникового прибора подключается к второму выводу токоограничивающего резистора 17.
С помощью кнопки 14 замыкается электрическая цепь, изображенная на фиг.2. Электрический ток протекает по контуру: через плюсовую клемму аккумуляторной батареи 13 и включенную кнопку 14, защитный диод 16, анод испытуемого силового полупроводникового диода, катод испытуемого силового полупроводникового диода, токоограничивающий резистор 17, минусовую клемму аккумуляторной батареи 13. Таймер 15 регулирует время протекания тока прогрева полупроводниковой структуры. По истечении времени прогрева электрическим током, задаваемого с помощью таймера 15, кнопка 14 разрывает электрическую цепь (фиг.2). После этого анод и катод уже нагретого электрическим током силового полупроводникового прибора отсоединяются от выводов устройства. С помощью подвижного поршня 4, приводимого в движение электродвигателем 5, силовой полупроводниковый прибор опускается на дно канала 3.
Металлические шарики 10 сами засыпаются поверх испытуемого полупроводникового прибора за счет конструкции канала 3 - расширения в верхней части.
Экспериментальные исследования заявляемого устройства нагрева силовых полупроводниковых приборов показали, что по сравнению с прототипом заявляемое устройство обеспечивает более равномерный нагрев полупроводниковой структуры силовых полупроводниковых приборов и позволяет сократить время испытаний.
Источники информации:
1. Гамаюнов А.В., Гармашов А.В. Устройство для термостабилизации силовых полупроводниковых приборов // Применение полупроводниковой техники в устройствах электрических железных дорог: Сб.тр. ЛИИЖТа; Под ред. А.Т.Буркова. - ЛИИЖТ-СПб., 1985. - С.68-70.
2. Патент Японии №2868325 B2, G01R 31/26, 10.03.1999.
3. RU №31454, G01R 31/26, бюл. №22, 10.08.03.