УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЛАВИННЫХ ДИОДОВ НА СТОЙКОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ УДАРНОЙ МОЩНОСТИ ОБРАТНЫХ ПОТЕРЬ

Полезная модель относится к области электротехники и может найти применение в устройствах для испытаний силовых полупроводниковых приборов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой установке является устройство, описанное в книге Лаппе Р., Фишер Ф. Измерения в энергетической электронике: Пер с нем. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 65, рис. 3.7, включающее источник напряжения, выпрямитель с накопительным конденсатором, катушка индуктивности, переменный резистор, тиристор с генератором управления, повышающий трансформатор, источник тока подмагничивания, источник дополнительного постоянного напряжения, развязывающие диоды, включенные последовательно с вторичной обмоткой повышающего трансформатора и с выходом источника дополнительного постоянного напряжения, соответственно, шунт, двухлучевой осциллограф и контакты для подключения лавинного диода.
В известном устройстве полусинусоидальный импульс обратного тока определенной длительности и с уровнем мощности, заданной по условиям испытаний, формируется при разряде накопительного конденсатора через индуктивность. Амплитуда импульса испытательного тока регулируется сопротивлением переменного резистора. Длительность импульса обратного тока определяется параметрами колебательного контура, образованного накопительным конденсатором, катушкой индуктивности и индуктивностью рассеяния повышающего трансформатора. Повышающий трансформатор, в первичной обмотке которого протекает импульс тока заданной формы, В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать установку для испытания лавинных диодов на стойкость к воздействию ударной мощности обратных потерь путем введения новых конструктивных элементов, новых связей между конструктивными элементами, нового выполнения конструктивных элементов.
Технический результат полезной модели заключается в повышении точности измерений.
Поставленная задача решается тем, что в установке для испытания лавинных диодов на стойкость к воздействию ударной мощности обратных потерь, включающей источник напряжения, выпрямитель, накопительный конденсатор, повышающий трансформатор, источник тока подмагничивания, шунт и регистрирующее устройство, причем накопительный конденсатор через выпрямитель подключен к выходу источника напряжения, отрицательная обкладка накопительного конденсатора соединена с одним из выводов первичной обмотки повышающего трансформатора, к размагничивающей обмотке которого подключен источник тока подмагничивания, а регистрирующее устройство подключено через шунт к вторичной обмотке повышающего трансформатора и к измерительным выводам шунта. Согласно предлагаемому техническому решению, новым является то, что она дополнительно содержит N полевых транзисторов с резисторами в истоках, усилитель и формирователь эталонного сигнала, при этом полевые транзисторы соединены параллельно, их стоки подключены к положительной обкладке накопительного конденсатора, истоки через резисторы соединены с вторым выводом первичной обмотки повышающего трансформатора, инвертирующий вход усилителя подключен к истоку первого полевого транзистора, неинвертирующий вход - к выходу формирователя эталонного «ступеньки» происходит формирование импульса испытательного обратного тока полусинусоидальной формы.
Таким образом, в заявляемой установке для испытания лавинных диодов на стойкость к воздействию ударной мощности обратных потерь за счет всей совокупности признаков повышается точность измерений за счет формирования импульса обратного тока правильной полусинусоидальной формы, не зависящей от режима испытаний и от параметров испытуемого лавинного диода.
Установка для испытания лавинных диодов на стойкость к воздействию ударной мощности обратных потерь поясняется рисунком 1, на котором приведена функциональная схема заявляемой установки, и рисунком 2, на котором приведены эпюры тока через испытуемый лавинный диод и падения напряжения на нем во время испытаний.
Установка для испытания лавинных диодов на стойкость к воздействию ударной мощности обратных потерь содержит источник напряжения 1, к которому через выпрямитель 2 подключен накопительный конденсатор 3. К положительной обкладке накопительного конденсатора 3 подключены стоки полевых транзисторов 4, включенных параллельно. В истоке каждого полевого транзистора установлен резистор 5. Общая точка резисторов 5 соединена с одним из выводов первичной обмотки повышающего трансформатора 6, второй вывод первичной обмотки подключен к отрицательной обкладке накопительного конденсатора 3. Затворы полевых транзисторов 4 соединены между собой и подключены к выходу усилителя 7. Инвертирующий вход усилителя 7 соединен с истоком первого полевого транзистора 4, а неинвертирующий вход усилителя 7 подключен к выходу формирователя эталонного сигнала 8. К размагничивающей обмотке повышающего трансформатора 6 подключен источник тока подмагничивания 9. Последовательно к вторичной обмотке повышающего трансформатора 6 подключен шунт 10. Регистрирующее устройство 11 подключено через шунт 10 к вторичной обмотке повышающего трансформатора 6 и к измерительным клеммам шунта 10.
Установка для испытания лавинных диодов на стойкость к воздействию ударной мощности обратных потерь работает следующим образом (рис. 1).
Источник напряжения 1 и выпрямитель 2 обеспечивают заряд накопительного конденсатора 3 до напряжения около 250 В. В исходном состоянии полевые транзисторы 4 закрыты. Формирователь эталонного сигнала 8 генерирует на своем выходе сигнал, состоящий из «ступеньки» и одиночного импульса правильной полусинусоидальной формы длительностью 100 мкс, как показано на рис. 2. Эталонный сигнал поступает на неинвертирующий вход усилителя 7. При этом на выходе усилителя 7 появляется уровень напряжения, который прикладывается к затворам N полевых транзисторов 4. Транзисторы 4 открываются, и в первичной обмотке повышающего трансформатора 6 формируется импульс тока, форма которого точно совпадает с формой сигнала на выходе формирователя эталонного сигнала 8. Сигнал обратной связи, пропорциональный току, протекающему через первый полевой транзистор, снимается с резистора 5, установленного в его истоке, и поступает на инвертирующий вход усилителя 7. Поскольку затворы транзисторов 4 объединены, а в истоках транзисторов 4 включены выравнивающие резисторы 5, импульсы тока через каждый из транзисторов 4 одинаковы и повторяют форму эталонного сигнала. В результате суммирования этих импульсов тока формируется ток, протекающий через первичную обмотку повышающего трансформатора 6. Во вторичной обмотке повышающего трансформатора 6 и через датчик тока 10 протекает импульс тока, форма которого совпадает с формой импульса тока в первичной обмотке, амплитуда уменьшена в коэффициент трансформации раз, а амплитуда напряжения во столько же раз увеличена и определяется напряжением лавинного пробоя испытуемого лавинного диода, который подключен к вторичной обмотке повышающего трансформатора 6 через датчик тока 10. Ток через испытуемый лавинный диод и напряжение на нем измеряются регистрирующим устройством 11. Измеренные регистрирующим устройством 11 значения амплитуды тока и амплитуды напряжения перемножаются для нахождения значения ударной мощности обратных потерь. Источник тока подмагничивания 9 обеспечивает протекание тока через размагничивающую обмотку повышающего трансформатора 6 для исключения насыщения его сердечника однополярными импульсами испытательного тока.
В устройстве, выбранном в качестве прототипа, форма импульса испытательного обратного тока отклоняется от полусинусоидальной, которая требуется в соответствии со стандартом. Переменный резистор, с помощью которого осуществляется регулировка амплитуды импульса испытательного тока, вносит затухание в колебательный контур, снижая его добротность. Дополнительное затухание вносит в колебательный контур и сопротивление испытуемого лавинного диода. Уменьшение добротности колебательного контура приводит к появлению апериодической составляющей в форме испытательного тока, она становится несинусоидальной и ее длительность увеличивается. При испытаниях лавинных диодов задается амплитудное значение мощности, а значение энергии, рассеваемой в лавинном диоде, при полусинусоидальной форме импульса тока связано с амплитудным значением мощности однозначно. Например, при амплитуде ударной мощности обратных потерь 16 кВт и длительности полусинусоидального импульса тока равной 100 мкс по уровню 0,5 от амплитуды, величина рассеиваемой энергии равна 0,76 Дж. Поскольку, в соответствии с требованиями стандартов, при испытаниях задается амплитудное значение мощности, увеличение длительности импульса испытательного тока относительно заданных условий испытаний приводит к увеличению энергии, рассеиваемой в испытуемом лавинном диоде и, следовательно, к ужесточению испытательного воздействия по сравнению с требованиями стандарта.
В предложенном устройстве формируется импульс обратного тока правильной полусинусоидальной формы, точно повторяющий форму сигнала на выходе формирователя эталонного сигнала. Амплитуда импульса тока и, соответственно амплитуда ударной мощности обратных потерь также задаются эталонным сигналом, точно воспроизводятся схемой, содержащей N полевых транзисторов с резисторами в истоках и усилитель, сохраняют правильную форму во всем диапазоне задаваемых амплитуд ударной мощности обратных потерь, например от нуля до 40 кВт при выходном напряжении до 6 кВ, и форма импульса обратного тока не зависит от параметров испытуемого лавинного диода.
Как видно из вышеизложенного, в заявляемой установке для испытания лавинных диодов на стойкость к воздействию ударной мощности обратных потерь реализуется высокая точность измерений за счет формирования импульса обратного тока правильной полусинусоидальной формы, которая обеспечивает воздействие на испытуемый лавинный диод импульса мощности с заданной энергией и которая не зависит от режима испытаний и от параметров испытуемого лавинного диода.
Заявляемая установка для испытания лавинных диодов на стойкость к воздействию ударной мощности обратных потерь может быть реализована на известном оборудовании с помощью известных материалов и средств.