Устройство для измерения температуры перехода транзистора Советский патент 1987 года по МПК G01K7/01 

11

Изобретение относится к температурным измерениям , может быть использовано для измерения температуры перехода транзистора в непрерывном ре- жим(2 работы транзистора и является дополнительным к основному авт. ев. № 1196699.

Известно устройство для измерения температуры перехода транзистора, работающего в непрерывном режиме и включенного по схеме с общим коллектором, содержащее резистор, подключенный первым выводом к эмиттеру транзистора, измеритель температуры с контактным преобразователем, дифференциальный усилитель, переменный резистор, нагревательный элемент, измеритель напряжения и дополнительный транзистор, база и коллектор которого соответственно подключены к базе и коллектору измеряемого транзистора, а эмиттер подключен через переменный резистор к второму выводу резистора и первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с эмиттером измеряемого транзистора, а выход подключен к измерителю напряжения и нагревательному элементу, находящемуся в тепловом контакте с дополнительным транзистором, на корпусе которого расположен контактный термопреобразователь измерителя температуры, а также содержащее второй дополнительный транзистор и резистивный делитель напряжения, включенный между кoo лeктopoм измеряемого транзистора и вторым выводом резистора, при этом коллектор первого дополнительного транзистора подключен к коллектору измеряемого транзистора через второй дополнительный транзистор, база которого подключена к средней точке делителя, а эмиттер и коллектор соединены соответственно с коллекторами первого дополнительного и измеряемого транзисторов.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения причины повы щения температуры перехода транзистора, в частности определения факта нарушения теплового контакта участка переход - корпус транзистора или корпус - теплоотвод сборки.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство предназначено для измерения температуры перехода транO

72922

зистора 1, работающего в непрерывном режиме, например в выходном каскаде усилителя низкой частоты, коллектор этого транзистора соединен с клем5 мой 2, подключаемой к источнику питания, а эмиттер через резистор 3 температурной стабилизации соединен с клеммой 4 - с выходным зажимом усилителя.

Устройство содержит дополнительный транзистор 5 той же проводимости, что и измеряемый, переменный резистор 6, дифференциальный усилитель 7, измеритель напряжения 8, нагревательный элемент 9, который находится в тепловом контакте с корпусом транзистора 5, контактный термопреобразователь 10, расположенный на корпусе транзистора 5 и подклю ченный к измерителю температуры 11, резистивный делитель на резисторах 12 и 13, второй дополнительный транзистор 14, последовательно соединенные выпрямитель 15, дифференциатор 16 и ждущий генератор 17 прямоугольных импульсов, схему И 18, пиковый детектор 19, индуктирующий элемент 20, первый компаратор 21, регулиру- :емый источник напряжения 22 второй компаратор 23, источник опорного напряжения 24, первый 25 и вто- .рой 26 индикаторы.

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства-к источнику питания и при включении усилителя, мощности, в котором работает исследуемый транзистор, резистором 6 устанавливают минимум напряжения на. выходе дифференциального усилителя 7. При этом исследуемый транзистор работает в режиме малой рассеиваемой мощности на выходных транзисторах, при которой повышением температуры их переходов можно принеб- речь.

0

0

5

В процессе работы усилителя вследствие рассеяния мощности на коллекторы транзистора 1 наблюдается повыение температуры его перехода, при этом температура перехода транзистора 5 не повышается из-за малой рассеиваемой мощности на. его коллекторе. В дезультате наблюдается рассогласование входных характеристик выходного транзистора и транзистора 5. Причем в периоды времени, соответствующие активному режиму работы тран313

зисторов 1 и 5, между их эмиттерами возникает напряжение, величина которого в основном пропорциональна температуре перехода транзистора 1. Разность напряжений между эмиттерами транзисторов 1 и 5 усиливается дифференциальным усилителем 7 и далее подается на сигнальный вход компаратора 21 и нагревательный элемент 9.

Затем мощность рассеивания на коллекторе транзистора 1 доводят скачком путем увеличения амплитуды напряжения на входе усилителя до уровня, соответствующего номинальной разности температур между корпусом транзистора и его р-п-переходом. Появившееся при этом напряжение на выходе оконечного каскада усилителя мощности, в котором включен исследуемый транзистор 1, поступает через выпрямитель 15 на вход дифференциатора 16, на выходе которого образуется отрицательный одиночный импульс, время образования которого соответствует моменту увеличения напряжения на выходе усилителя. Этот импульс запускает ждущий мультивибратор 17, на выходе которого формируется прямоугольный импульс длительного порядка 100 мс. За это время температура перехода р-п-транзистора 1 достигает своего номинального значения. Во время действия этого импульса схема И 18 пропускает на вход пикового детектора 19 напряжение с выхода дифференциального усилителя 7. Выходное напряжение детектора 19 поступает на компаратор 23, в котором оно сравнивается с опорным напряжением, которое равно величине напряжения с выхода детектора в случае, если температура р-п-перехода номинальная, т.е. если тепловое сопротивление участка переход - корпус или корпус - тепло- отвод сборки близко к номинальному. В случае превышенийвходного напряжения над опорным срабатывает индикатор 26. Таким образом, срабатывание индикатора характеризует факт на рущения теплового сопротивления участка переход - корпус или корпус - теплоотвод сборки над номинальньм.

Кроме того, напряжение с выхода пикового детектора 19 поступает на управляющий вход регулируемого источника напряжения 22, изменяя величину выходного напряжения этого источника, которое, в свою очередь.

5

72924 .

поступает на первый вход компаратора 23, на другой вход которого поступает напряжение с выхода дифференциального усилителя 7, т.е. если 5 температура р-п-перехода транзистора 7 продолжает увеличиваться, напряжение на выходе усилителя будет быстро нарастать и может превысить выходное напряжение источника 22, о чем

О сигнализирует срабатывание индикатора 25. Таким образом, оператор по срабатыванию индикаторов 25 и 26 может контролировать факт нарушения теплового контакта участка соответст5 венно переход - корпус транзистора или корпус - теплоотвод сборки, т.е. обнаружить причину повышения температуры перехода транзистора 1, а значит без потерь во времени произвес0 ти разбраковку сборок транзистор - теплоотвод. Шунт 20 во врем отсутствия сигнала на выходе усилителя обнуляет выход пикового детектора. . Измерение величины температуры перехода в данном устройстве производится аналогично прототипу. Разность напряжений между эмиттерами в активные режимы работы транзисторов 1 и 5 в-основном пропорциональна тем0 пературе перехода транзистора 1, эта разность напряжений подается на нагревательный элемент 9, который контактирует с корпусом транзистора 5, нагревая его и соответственно кон5 гактный термопреобразователь 10, расположенный на корпусе транзистора 5.

Разогрев продолжается до тех пор, пока разность напряжений между эмит0 терами транзисторов 1 и 5 не прибли-, зится к нулю, при этом температуры переходов становятся разными, гс так как при разогреве корпуса транзистора 5 температура его перехода оста5 ется равной температуре его корпуса, то термопреобразователь 10 фактически измеряет температуру перехода транзистора 5 и, следовательно, температуру перехода транзистора 1.

формула изобретения

Устройство для измерения температуры перехода транзистора по авт.св. № 1196699, отличающее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения причины повышения температуры перехода

транзистора, в него введены последовательно соединенные выпрямитель, дифференциатор и ждущий генератор прямоугольных импульсов, пиковый детектор, два компаратора, источник опорного напряжения, два индикатора, регулируемый источник напряжения, шун- тирующий элемент и схема И, первый ,вход которой соединен с выходом ждувходу первого индикатора, а второй вход соединен с выходом источника регулируемого напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу пикового детектора и первому входу второго компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход соединен с

вторым индикатором, при этом вход

щего генератора прямоугольных ймпуль- О выпрямителя подключен к второму выводу резистора, а выход соединен с управляющим входом шунтирующего элемента, включенного между выходом пикового детектора и общей шиной устройства.

сов, выход подключен к входу пикового детектора, а второй вход соединен с выходом дифференциального усилителя ,и первым входом первого компаратора, выход которого подключен к

15

ор В.Ковтун 2412/36

Составитель В.Куликов Техред А.Кравчук

Корре

Подпи

Тираж 776 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

входу первого индикатора, а второй вход соединен с выходом источника регулируемого напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу пикового детектора и первому входу второго компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход соединен с

Корректор- А.Зимокосов

Подписное

Изобретение относится к темпе- ратурньм измерениям. Цель изобретения - обеспечение возможности определения причины повьшения температуры перехода транзистора. Устройство f содержит транзистор 5 той же проводимости, что и измеряемьй переменный резистор 6, усилитель 7, измеритель 8 напряжения, нагревательньй элемент 9, контактный термопреобрй- зователь 10, измеритель 11 температуры, резистивный делитель- на резисторах 12 и 13, выпрямитель 15, дифференциатор 16, генератор 17 прямоугольных импульсов, схему И 18, детектор 19, индуктирующий элемент 20, компараторы 21 и 23, источник 22 напряжения, источник 24 опорного на- пряжения и индикаторы 15 и 26. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяют определить факт нарушения теплового контакта участка переход - корпус транзистора 1 или корпус - теплоотвод сборки. 1 ил. I (Л