Устройство для определения динамической термостойкости тиристоров

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Соцмалистмческми

Реслублмк (п)883808 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Зая влек о 06.03.80 (21) 2890967/18 — 25 с присоединением заявки РЙ(23) Приоритет(5))M. Кл.

G 01 R 31/26 Ъеударотееиный комитет ссср до делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.11.81. Бюллетень Юк 43

Дата опубликования описания 23.11.81 (5З) о Д К 621.382.3 (088.8) (72) Автор изобретения

В. А. Соков

Севастопольский приборостроительный институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

ТЕРМОСТОЙКОСТИ ТИРИСТОРОВ

Изобретение относится к электронной al электротехнической промышленности и можее быть использовано для контроля тепловых параметров тиристоров в динамическом режиме.

Известно устройство для определения динамической термостойкости тиристоров, содержащее источник импульсов ударного тока, блок управления, блок индикации и источник тестовых узких импульсов напряжения, подключенный к силовым клеммам тиристора и связанный с блоком управления через блок задержки (1).

Недостатками данного устройства являются низкая производительность измерения и боль- шая погрешность, обусловленная влиянием

dU/dt узкого импульса напряжения на чувствительность и, главным образом, использованием в качестве термочувствительного параметра напряжения переключения, а именно его температурной зависимости, которая связана с флуктуациями электрофизических параметров..Известно устройство для измерения темпера. .туры перехода диода, содержащее источник

- высокочастотного сигнала, источник стабилизированного напряжения, две линии задержки и цепь измерения статических характеристик, . определяющих величину измеряемой температуры в рабочем диапазоне (2).

Недостатком этого устройства является невозможность измерения динамических характеристик приборов, в том числе температуры, t0 превышающей рабочий диапазон, поскольку необходима предварительная термокалибровка.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее источник импульсов кратковремен15 ной перегрузки и источник тестового сигнала, подключенные первыми своими входами к аноду испытуемого тиристора через развязывающие диоды, а вторыми выходами соответственно к катоду испытуемого тири

20 тора и к одному из выводов резистора тестовой цепи, с которым соединен первый вход блока индикации, блок управления, выход которого подключен к управляющему

883808 4 тестового сигнала, испытуемый тиристор 3, блок 4 управления, состоящий из пусковой кнопки 5, ждущего одновибратора 6, схемы

7 совпадения и усилителя 8; блок 9 индикации, состоящий иэ усилителя 10, коммутатора 11 напряжения и счетчика 12 импульсов, резистор 13 тестовой цепи, блок 14 калибровки, состоящий из резистора 15, источника 16 вспомогательного сигнала и диода 17; регулятор 18, резонансный фильтр

19, генератор 20 калиброванной частоты, раэвязывающие диоды 21 и 22, через которые подключаются к аноду испытуемого тиристора источники импульсов кратковременной перегрузки и тестового сигнала.

50 электроду испытуемого гиристора, и регулятор (3) .

Устройство позволяет определить перегрузочную способность тиристоров по току, фиксируя амплитуду и скорость нарастания импульса силового тока, при которых достигается предельная температура тиристорной структуры, предшествующая ее разрушению.

Недостатками данного устройства являются отсутствие количественной информации о величине времени остывания структуры (регистрируемого как время выключения) и, следовательно, степени перегрева испытуемого тиристора при прохождении импульсов силового тока, предшествующих предельному, что ограничивает применение устройства, например при оценке теплового воздействия одиночных импульсов при различных условиях; невозможность для отдельных типов тиристоров определить предельную перегрузку при температурных испытаниях, когда токи утечки становятся соизмеримыми с токами удержания, что вызывает резкую потерю чувствительности.

I 1ель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения динамической термостойкости тиристоров, содержащее источник импульсов кратковременной перегрузки и ис- точник тестового сигнала, подключенные первыми своими выходами к аноду испытуемого тиристора через развязывающие диоды, а вторыми выходами соответственно к катоду испытуемого тиристора и к одному иэ выводов резистора тестовой цепи, с которым соединен первый вход блока индикации, блок управления, выход которого подключен к управляющему электроду испьпусмого тиристора, и регулятор, введены генератор калиброванной частоты, блок калибровки и резонансный фильтр, причем выход генератора калиброванной частоты соединен с источником тестового сигнала, со вторым входом блока индикации и входом синхронизации блока управления, входы блока калибровки подключены соответственно к другому выходу резистора тестовой цепи, соединенному с управляющим электродом испытуемого тиристора и с третьим входом блока индикации, к источнику тестового сигнала и к регулятору, а его выход соединен через резонансный фильтр с четвертым входом блока индикации.

Источник импульсов кратковременной перегрузки выполнен, например, на основе контура l — С, зарядная цепь которого разорвана при положении переключателя "Калибровка", а выход зашунтирован. После окончания калибровки на подключенном к устройству тиристоре 3 переключателем, соединенным с источником 1 и приведенным в положение

"Измерение" (обозначено на чертеже И), выход источника расшунтирован и зарядная цепь замкнута. До момента нажатия пусковой кнопки 5 источник 1 готов к действию.

Ждущий одновибратор 6 предназначен для ограничения до нужной длительности сигнала произвольной длительности с кнопки 5. Длительность сигнала одновибратора 6 выбрана иэ условия разового совпадения во времени сигналов на входах схемы .7 совпадения.

Усилитель 8 формирует управляющий импульс к тиристору 3 по длительности и амплитуде.

В качестве усилителя 10 блока 9 индикации использован, например, операционный усилитель, в качестве коммутатора 11 напряжения

40 используется коммутатор напряжения, постоянного и переменного тока, счетчик 12 импульсов, в положение счета импульсов приводится сигналом с выхода блока 4 управления, прекращает счет по сигналу с коммутатора 11. Блок 14 калибровки предназначен

45 дпя компенсации температурных токов утечки испытуемого тиристора, которая проводится при включенном на калибровку источнике l.

Резистор 15 равен по сопротивлению резистору 13, источник 16 вспомогательного сигнала синхронизирован по фазе с источником 2, частота и длительность импульса его одинаковы с параметрами источника 2. Источник 16

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 импульсов кратковременной перегрузки, выполненный с возможностью переключения в положения

"Калибровка" и "Измерение", источник 4 позволяет осуществить регулировку выходного сигнала посредством регулятора 18. Разделительный диод 17 в блоке 14 исключает прохождение силового тока в цепи блока калибровки. Резонансный фильтр 19 может быть выполнен по любой известной схеме, 883808 он предназначен для пропускания на вход блока 14 только. полезного сигнала калиброванной частоты. Генератор 20 калиброванной частоты предназначен для пропускания через испытуемый тиристор сигнала калиброванной частоты, причем высокочастотный сигнал модулирован по амплитуде сигналом источника

2. Выход генератора 20 включен яа измерительный вход счетчика, посредством которого блок 9 индикации измеряет длительность протекания тестового сигнала по количеству импульсов, сосчитанных счетчиком. В качестве генератора 20 может быть использован, напри.мер, кварцованный генератор.

Синхронизация 20 = 7 предназначена для исключения несистематической ошибки в измерении длительности протекания тестового тока. Эта ошибка составляет полпериода генератора 20, и обусловлена возможным несовпадением момента включения тиристора с началом прохождения импульса от генератора.

Подключение источника 2 к аноду и управляющему электроду тиристора предназначено для повышения предела амплитуды тестового сигнала, ограниченного температурной зависимостью тока удержания. При таком подключении источника 2 амплитуда тестового сигнала может быть выбрана заведомо превышающей ток утечки при температурных испытаниях.

Принцип работы предлагаемого устройства основан на зависимости от температуры перегрева времени остывания включенной области до температуры собственной проводимости.

Длительность остывання, таким образом, является критерием устойчивости тиристора к тепловому воздействию силового тока заданной амплитуды и длительности. . Устройство работает следующим образом.

Источник 1 кратковременной перегрузки переводится в положение "Калибровка" (на чертеже обозначено К), при этом напряжение на тиристоре обусловлено величиной выходного сигнала с источника 2, и амплитуда сигнала на резисторе 13 определена величиной токов утечки тиристора. Одновременно в блоке 1.4 калибровки от источника 16 вспомогательного сигнала, синхронизированного с источником 2, по резистору 15 протекает ток формы той же, что и в тестовой цепи. Регулятором 18 изменяется выходное напряжение источника 16 до момента, когда уровень сигнала иа выходе блока 14 станет нулевым.

Этот момент регистрируется коммутатором

ll (по цепи 14 — 19-10-11). После окончания калибровки (утечка в тестовой цепи компенсирована блоком 14) источник l переводитая в положение "Измерение" и нажатием пусковой кнопки 5> включается тиристор 3 управляющим сигналом от блока 4 flo цспи

5 — 6 — 7 — 8 — 3 при совпаден>ш на входах 7 сигналов от одновибратора 6 и генератора

5 20. По силовой цепи через тиристор 3 проходит кратковременный импульс перегрузки, перегревающий включенную область тиристора выше температуры собственной проводимости. Од. повременно с включением тиристора по цепи !

О

2 — 13 — 3 прн постоянно работающем источнике 2 начинает проходить высокочастотный сигнал увеличенной амплитуды, так как сопротивление тиристора резко уменьшилось при включении, а на управляющий вход счетчика 12 поступает сигнал от блока 8 — 12, .синхронный с импульсом управления тиристо. ра 3, и счетчик 12 начинает считать импульсы, приходящие на измерительный вход блока 9. Одновременно с включением тиристора 20 увеличенныи сигнал с резистора 13 тестовой цепи через резистор 15, вход блока 14 и фильтр 19 поступает на первый вход блока

10 блока индикации 9. (измерительный вход уровня сигнала), и приводит коммутатор 11

25 в состояние, при .котором запирающий сигнал на другом управляющем входе счетчика пропадает. Счетчик 12 считает импульсы тестового тока в течение времени, когда сопротивление тестовой цепи 2 — 13 — 3 определяется выходным сопротивлением источника 2 и резистором 13. Это длится до момента, при котором включенная область тиристора охладится до температуры собственной проводимости, н у тиристора, точнее у р — n— - р три35 одной секции его, восстановятся блокирующие свойства. Длительность этого процесса определена температурой перегрева включенной области и температурой корпуса тиристора.

При резком возрастании сопр4тивления в

4П тестовой цепи за счет увеличения сопротивления тиристора 3 в момент восстановления блокирующих свойств р — и — p триодной секция происходит уменьшение тока и уменьшение потенциала на выводе резистора 13, соединен. ном со . вторым входом блока 10 блока индикации 9 (13 — 10). При равенстве этого потенциала с потенциалом на входе блока

16 блока калибровки 14, соединенном со входом фильтра 19 (это равенство установлено при калибровке) коммутатор 1! через усилитель 10 переключается в другое состояние н на управляющем входе счетчика 12 появляется сигнал, блокирующий его. Счет импульсов прекращается, поскольку частота генератора калибрована, количество импульсов иа счетчике дает измеренный времешюй интервал с момента включения тиристора 3 до момента восстановления блокирун>ияк свой< тв тиристора, т.е измерено время ос»ян; »яя

Составитель 10, Брызгалов

Техред О. Легеза

Корректор М. Демчик

Редактор О. Половка

Заказ 10219/69

Подписное

Тираж 735

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 включенной области тиристора до температуры собственной проводимости.

Устройство позволяет оценить динамическую термостойкость тиристоров при различных температурах корпуса, определяя степень перегрева испытуемого тиристора при прохождении импульсов силового тока вплоть до их предельных значений.

Формула изобретения

Устройство для определения динамической термостойкости тиристоров, содержащее источник импульсов кратковременной перегрузки и источник тестового сигнала, подключенные первыми своими выходами к аноду испытуемого тиристора через развязывающие диоды, а вторыми выходами соответственно к катоду испытуемого тиристора и к одному из выводов резистора тестовой цепи, с которым соединен первый вход блока индикации, блок управления, выход которого подключен к управляющему электроду испытуемого тиристора, и регулятор, о т л и ч а ю83808 8 щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены генератор калиброванной частоты, блок калибровки и резонансный фильтр, причем выход генератора калиброванной частоты соединен с источником тестового сигнала, со вторым входом блока индикации и входом синхронизации блока управления, входы блока калибровки подключены соответ1о ственно к другому выводу резистора тестовой цепи, соединенному с управляющим электродом испытуемою тиристора и с третьим входом блока индикации, к источнику тестового сигнала и к регулятору, а его выход соединен через резонансный фильтр с четвертым входом блока индикации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР N 504989, кл. G 01 R 31/26, 1976.

2. Японский патент N 51 †. 20254, кл. 99 (5), С 6, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР Р 711504, кл. G 01 R 31/26, 1980 (прототип).