Устройство для испытания силовых транзисторов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

6 01 В 31/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 150482. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 150482

t S3) УДК 621 ° 382.. 3 (088. 8) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СИЛОВЫХ

ТРАНЗИСТОРОВ

Изобретение относится к электрон. ной промышленности и может быть использовано при испытаниях силовых транзисторов. 5

Известны устройства для испытаний силовых транзисторов, одно из которых, позволяющее определять параметры испытуемых транзисторов путем пропускания кратковременных импуль-" сов тока, содержит источник постоянного напряжения, нагрузочное сопротивление и блок управления. Два одновременно испытуемых транзистора,. подключены параллельно источнику постоянного напряжения через нагрузочное сопротивление цепями эмиттер» коллектор, а цепи эмиттер-база транзисторов подключены к блоку управления (11.

Недостаток такого устройства заключается в том, что черезмерные потери мощности в нагрузочном сопротив» ленин.позволяют испытывать транзисторы только в кратковременном режиме и поэтому оно не может быть исполь- 25 зовано для длительных испытаний. Однако длительные испытания одновременно большого числа силовых транзисторов в режимах, соответствующих реальным условиям их крименения в схемах 30 инверторов, необходимы для прогнозирования надежности силовых транзисторов и выявления срока их службы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, позволяющим воспроизводить режимы, соответствующие реальным условиям применения силовых транзисторов в схемах инверторов, является устройство, содержащее ячейки из соединенных последовательно пар диодов, анодами подключенных к отрицательному полюсу источника постоянного испытательного напряжения, катодами — к его положительному полюсу, а общей точкой - к точке соединения эмиттеров и коллекторов пар соединенных последовательно испытуемых транзисторов ячейки, цепи база - эмиттер каждого из которых подключены к блоку управления. Источник постоянного испытательного напряжения может быть выполнен по из» вестной схеме, содержащей, например, силовой трансформатор, выпрямитель и фильтр на стороне выпрямительного тока, и к нему испытуемые транзисторы подключены через настроечный конденсатор и нагрузочное сопротивление. При таком исполнении устройства, в случае проведения длительных нагру920584 зочных испытаний потери энергии н нагрузочном сопротивлении будут недопустимо. большими. Потери н этой схеме можно уменьшить, если применить известное техническое решение,,обеспечивающее рекуперацию части энергии. В этом случае узел схемы, включающий настроечный .конденсатор, силовой трансформатор и Фильтр, является узлом рекуперации энергии и подключается не к нагрузочному сопро-1О тивлению, а к источнику постоянного напряжения )2) ..

Известная схема с учетом рекуперации энергии имеет следующие недостатки: потери мощности в схеме, а также )5 масса и габариты элементов остаются значительными, так как в схеме циркулирует полная мощность, определяемая испытательным напряжением и током транзисторон; каждые две пары испытываемых транзисторов должны иметь отдельные источники постоянного напряжения и узел рекуперации энергии, так как при групповом соединении транзисторон в данной схеме черезвычайно сложно обеспечить равномерное распределение испытательных токов и напряжений. Этот недостаток имеет существенное значение, поскольку устройство предназначено для одновременного испытания большого числа транзисторон; диапазон изменения испытательного режима (тока,. напряжения, частоты) мал, поскольку изменение режима по сравнению с расчетным нарушает рекуперацию энергии и сам режим испыта-35 ний.

Целью изобретения является уменьшение мощности потерь, упрощение схемы, расширение диапазона режимов ис- 40 пытаний и улучшение массо-габаритных характеристик °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ячейки из соединенных последовательно пар диодов, анодами подключенных к отрицательному полюсу источника IIOcTQHH» ного испытательногб напряжения, катодами — к его положительному полюсу, а общей точкой каждая пара подключена к точке соединения эмиттера и коллектора пары соединенных последовательно испытуемых транзисторов ячейки, цепи база-эмиттер каждого из которых подключены к блоку Управ- 55 ления, введены два источника низкого постоянного напряжения, причем отрицательный полюс, первого дополнительного источника и положительный полюс второго дополнительного источника соединены, соответственно с положитель ным и отрицательным полюсами источника испытательного напряжения, а между свободными, полюсами первого и второго дополнительных источников включены пары соединенных последовательно испытуемых транзисторов каждой ячейки.

На фиг.1 показана электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — Формы кривых тока и напряжения-транзисторон н режиме испытания.

Схема (фиг.1) содержит две пары соединенных последовательно диодов 1, 2 и 3, 4 ° Анод каждой пары подключен к отрицательному. полюсу 5 источника 6 постоянного испытательного напряжения а катод — к его положительному полюсу 7. Общие точки 8 и 9 каждой пары диодов подключены к точкам соединения эмиттеров и коллекторов 10 и

ll пар соединенных последонательно .испытываемых транзисторов 12, 13 и

14, 15. Цепи база-эмиттер транзисторов соединены с блоком 16 управления.

Между положительным полюсом 17 первого источника 18 низкого напряжения и отрицательным полюсом 19 второго источника 20 низкого напряжения включены пары испытываемых транзисторов. Отрицательный полюс 21 источника 18 соединен с положительным полюсом 7 источника б, а его отрицательный полюс 5 - с положительным пол1осом 22 источника 20.

Источники низкого напряжения и источник испытательного напряжения выполнены по схеме, содержащей питаю» щий трансформатор (23, 24, 25), выпрямитель -(26, 27, 28) и конденсатор (29, 30, 31). Для регулирования напряжения на входах источников напряжения включены автотрансформаторы.

В занисимости от способа управления либо одна пара транзисторов и пара соответствующих диодов, либо две пары транзисторов и две пары диодов образуют одну испытательную ячейку

32 н которой режимы испытаний взаимосвязаны.

В схеме устройства и диоды 1-. 4 могут испытываться одновременно с транзисторами;

Работа устройства i случае согласованного управления четверками транзисторов происходит следующим образом (фиг.2).

В исходном состоянии н момент открыты транзисторы 13 и 14, работая в режиме усиления. Ток 1 от источника 20 низкого постоянного напряжения протекает через диод 2 и транзистор 13, а ток i < =1„ от источника 18 низкого напряжения протекает через диод 3 и транзистор. 14 (фиг.2б).

При этом к заКрытым транзнсторам 12 и 15 прикладывается испытательное напряжение Ug gqg (фиг.2а) от источников б, 18 и 20 °

В момент времени подаются отпирающие сигналы на транзисторы 12 и

15 от блока 16 управления и запирающие сигналы на транзисторы 13 и 14.

920584

В течение промежутка времени 4t происходит запирание транзисторов 13 и

14 и отпирание транзисторов 12 и 15.

При этом к каждой паре транзисторов приложено суммарное напряжение источника 18, 6 и 20. Это напряжение делится между соединенными последовательно двумя коммутирующими транзис- торами, возрастая до полного испытательного напряжения на запирающемся транзисторе и убывая до значения 10 прямого падения напряжения на отпирающемся. После окончания коммутации транзисторы 12 .и 15 нагружены прямым испытательным током (фиг.2а).

Ти i5 .Через интервал времени ---, равный полупериоду испытательной частоты и отсчитываемый от момента отпирания транзисторов 12 и 15, вновь отпираются транзисторы 13 и 14, а 12 и 70

Ти

15 запираются. Еще через --- вновь

2 отпираются транзисторы 12 и 15, а 13 и 14 запираются. Процессы коммутации и нагрузки транзисторов током и нап- 25

Тп ряжением на интервале от t + 2 до

t +Tu протекают .так же, как-и на инТи тервале от t< до,+ 2 . При этом ток10 источников 18 и 20 можно считать неизменным (фиг.2в). Источник 6 нагружен импульсами тока на интервалах коммутации, а в остальное время через него протекает ток утечки запертых транзисторов и диодов.

Введение в схему устройства двух маломощных источников низкого постоянного напряжения и исключение узла рекуперации энергии, содержащего настроечный конденсатор, силовой трансформатор, выпрямитель и фильтр, позволяет уменьшить потери мощности за счет того, что мощность, потребля-35 емая от источника испытательного напряжения, определяется мощностью коммутационных потерь в испытываемых. транзисторах, а от обоих источников низкого напряжения - мощностью пря- 5О мых потерь в транзисторах и диодах.

Таким образом, потребляемая мощность определяется главным образом мощностью потерь в транзисторах, необходимой для обеспечения темпеРатУРного 55 режима при их испытаниях. Указанное обстоятельство обеспечивает также возможность уменьшения массы и габаритов устройства; упростить схему устройства благодаря тому, что три указанных источника напряжения могут быть общими для всех испытываемых транзисторов и при этом легко обеспечивается задание режимов испытаний транзисторов; расширить диапазон изменения режима испытаний за счет того, что в ветвях протекания токов высокой частоты отсутствуют реактивные элементы, а источники напряжений шунтированы конденсаторами. Указанные достоинства предложенного устройства проявляются в полной мере при испытании транзисторов в режиме усиления.

Формула изобретения

Устройство для испытания силовых транзисторов, содержащее ячейки иэ соединенных последовательно пар диодов, подключенных анодами к отрицательному полюсу источника постоянного испытательного напряжения, катодами — к его положительному полюсу, а общей точкой каждая пара подключена к точке соединения эмиттера и кол лектора пары .соединенных последовательно испытуемых транзисторов ячейки, цепи база-эмиттер каждого из которых подключены к блоку управления, о т л и ч а к щ е е с я тем, что, с целью уменьшения мощности потерь, упрощения схемы, расширения диапазона режимов испытаний и улучшения массо-габаритных характеристик, в устройство введены два источника низкого постоянного напряжения, причем отрицательный полюс первого дополнителького источника и положительный полюс в|орого дополнительного источника соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника испытательного напряжения, а между свободными полюсами первог и второго дополнительных источников включены пары соединенных последовательно испытуемых транзисторов каждой ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Комплекс для испытания полупроводников EMG - 1579-102, "Характерограф", БУдапешт, ВНР, 1972.

2. Cohen A. UtiKisation des transistors de commutation en enviromenement inductif. †"ЕРес1ronigue of арр Kications industries - 1979, 9 267, р. 23-25 (прототип).