Устройство для контроля силового полупроводникового прибора в сборке с охладителем Советский патент 1989 года по МПК G01R31/26 

31А9

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и направлено на контроль Качества сборки силового полупроводникового прибора и ох- ладителя.

Цель изобретения - повьшение производительности контроля путем использования управляемого источника греющего тока, который обеспечивает интенсивный нагрев контролируемого силового прибора до заданной температуры, сразу после чего производит- ся измерение установившегося действующего значения греющего тока, об- ратно пропорционального тепловому сопротивлению между контролируемым силовым полупроводниковым прибором и охладителем.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - времен- ные диаграммы импульсов греющего и измерительного тока; на фиг.З - временные зависимости температуры полупроводниковой структуры и греющего тока.

Устройство для контррля силового полупроводникового прибора в сборке с охладителем содержит клеммы J и 2 для подключения выводов контролируе- мого полупроводникового прибора, источник 3 греющего тока, датчик А действующего значения греющего тока, блок 5 измерения температуры полупроводниковой структуры, блок 6 индика- ции, первый дифференциальный усилитель 7, усилитель-ограничитель 8, блок 9 синхронизации, элемент 10 пуска, источник 11 опорного напряжения, второй дифференциальный усилитель 12 и автоматический регулятор 13.

Первый выход источника 3 греющегр тока Соединен с первой клеммой. 1 для подключения выводов контролируемого прибора и первым входом блока 5 изме рения температуры полупровод никовой структуры, второй вход которого соединен с второй клеммой 2 для подключения выводов контролируемого прибор и через датчик 4 действующего значе- ния греющего тока - с вторым выходом источника 3 греющего тока, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входам блока 9 синхронизации, первый и второй выходы ко торого через элемент пуска соединены с соответственно с управляющим входом блока 5 измерения температуры полупроводниковой структуры и первым

входом источника 3 греющего тока, второй вход которого подключен к выходу автоматического регулятора 13, вход которого подключен к выходу второго дифференциального усилителя 12, первый вход которого подключен к выходу датчика 4 действующего значения греющего тока и входу блока 6 индикации. Выход источника 1I опорного напряжения подключен к первому входу первого дифференциального усилителя 7, второй вход которого соединен с выходом блока 5 измерения температуры полупроводниковой структуры. Выход первого дифференциального усилителя 6 через усилитель-ограничитель- 8 подключен к второму входу второго дифференциального усилителя J2.

Источник 3 греющего тока выполнен в виде последовательно соединенных сетевого трансформатора 14 и управляемого выпрямителя 15, управляющие входы которого подключены соответ- ственно к выходам блока 16 фазового управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами источника 3 греющего тока, первый и второй выходы управляемого выпрямителя 15 соединены с первым и вторым выходами источника 3 греющего тока, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с выводами первичной обмотки сетевого трансформатора 14.

Устройство работает следующим образом.

После подключения испытуемого модуля к клеммам 1 и 2 запускают устройство включением элемента 10 пуска При этом от источника 3, питающегося от сети переменного тока (фиг.2а) пропускаются .через прибор импульсы тока ij. , показанные на фиг.26. Угол управления oi. устанавливается автоматическим регулятором 13 в зависимости от рассогласования по току Мр , I г- - IT где 1г--5,. 1г соответственно заданное и фактическое значения действукяцего значения грегацего тока. Значение IF-V поступает с выхода усштителя-огр.ничителя 8, а 1 - с датчика 4.

В промежутки, когда мгновенное значение if равно нулю, через прибор пропускают измерительные импульсы тока i „ (фиг.2в) амплитудой 200-300 мА По падению напряжения йи на структуре определяют ее температуру, поскольку перегрев Q структуры пропорционален изненению падения напряжения

-и

т.е.

от импульса

б k fiUy,,

где k - коэффициент пропорциональности.

С помощью источника 1 1 опорного ... напряжения предварительно должно быть задано требуемое значение температуры перегрева ох структуры, например (желательно брать максимально возможное значение). Сразу после включения элемента 10 пуска имеем (фиг.З)

Д0 е, - «6,

где бср- фактическое значение температуры перегрева, вследствие чего усилитель-ограничитель 8 обеспечивает максимальное значение скорости нарастания температуры полупроводниковой структуры. В результате происходит быстрый прогрев структуры, поскольку 1г,з,кс превышает номинальный греющий ток контролируемого прибора. По мере прогрева прибора величина U б уменьшается и усилитель-ограничитель 8 начинает снижать Ir-i,- Соответственно регулятор 13 уменьшает нагрев прибора. Система приходит к стационарному состоянию, при котором

0,р U б, const; I « IT-г const.

.Поскольку для всех испытуемых модулей (хороших и плохих) соблюдается условие постоянства .температуры . , структуры, то изменение теплового сопротивления между полупроводниковым прибором и охладителем приводит к существенному изменению потребления мощгЛсти от источника 3. У плохого модуля с большими значениями теплового сопротивления потребление мощности «езначительно , т.е. ток If после завершения переходного процесса про- грева прибора будет небольшим. Для поддержания того же значения температуры структуры 01 хорошего модуля нужна гораздо большая мощность, т.е. ток 1.

Значение тока 1, обратно пропорциональное -тепловому сопротивлению, регистрируется после момента tp (фиг.З) блоком 6 индикации, в качестве которого может быть использован

типовой цифровой измерительный прибор. Момент tp заранее рассчитывают для каждого типа испытуемых модулей: tp должен быть равен (4-5)С , - постоянная времени прогрева полупроводникового прибора (без охладителей . Благодаря этому нет необходимости в значительных затратах времени на контроль теплового сопротивления модуля, а производительность у контроля повьш1ается в 7-12 раз. Формула изобретения

Устройство для контроля силового полупроводникового прибора в сборке с охладителем, содержащее источник греющего тока, первый выход которого соединен с первой клеммой для подклю- чения выводов контролируемого прибора и первым входом блока измерения температуры полупроводниковой структуры, второй вход которого соединен с второй клеммой для подключения выводов контролируемого прибора и через датчик действующего значения греющего тока - с вторым выходом источника греющего тока, источник опорного напряжения , выход которого соединен с первьм входом первого дифференциального усилителя,второй дифференциаль- ньй усилитель, первый вход которого подключен к выходу датчика действую- щего значения греющего тока, блок синхронизации и блок индикзции, отличающее ся тем, что, с целью повьш1ения производительности контроля оно снабжено автоматическим регулятором, элементом пуска и усили- телем-ограничителем, источник грёк)- щего тока выполнен в виде последовательно соединенных сетевого трансформатора и управляемого выпрямителя, управляющие входы которого подключе- ны соответственно к выходам блока фаового управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами источника грекзщего тока, первый и второй выходы управляемого выпрямителя соединены с первым и вторым выходами источника греющего тока, выводы первичной обмотки сетевого трансформато-. ра соединены с третьим и четвертым выходами источника греющего тока, при

этом третий и четвертый выходы ис- j точника греющего тока соединены соот ветственно с входами блока синхронизации, первый и BTOpo; i выходы которого через элемент пуска соединены соответственно с управляющим входом блока измерения температуры полупроводниковой структуры и с первым входом источника греющего тока, второй вход которого подключен ж выходу автоматического регулятора, выход блока измерения температуры полупроводниковой структуры подключен к второ/v

Составитель С.Фоменко Редактор С.Патрушева Техред М.Ходанич

му входу первого дифференциального усилителя, выход которого через усилитель-ограничитель соединен с вторым входом второго дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу автоматического регулятора, вход блока индикации соединен с выходом датчика действующего значения греющего тока.

Коррек тор М, Мак симишинец

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и направлено на контроль качества сборки силового полупроводникового прибора и охладителя. Цель изобретения - повышение производительности контроля - достигается тем, что в устройстве использован управляемый источник греющего тока, который обеспечивает интенсивный нагрев контролируемого силового прибора до заданной температуры, сразу после чего производится измерение установившегося действующего значения греющего тока, обратно пропорционального тепловому сопротивлению между контролируемым силовым полупроводниковым прибором и охладителем. Устройство содержит клеммы 1, 2 для подключения выводов контролируемого полупроводникового прибора, источник 3 греющего тока, датчик 4 действующего значения греющего тока, блок 5 измерения температуры полупроводниковой структуры, блок 6 индикации, дифференциальные усилители 7, 12, усилитель - ограничитель 8, блок 9 синхронизации, элемент 10 пуска, источник 11 опорного напряжения и автоматический регулятор 13. Использование данного устройства позволяет повысить производительность контроля силовых полупроводниковых приборов в сборке с охладителями в 7-12 раз. 3 ил.