Устройство для определения динамической термостойкости тиристоров Советский патент 1981 года по МПК G01R31/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРМОСТОЙКОСТИ ТИРИСТОГОВ

I

Изобретение относится к электронной и электротехнической промышленности и може 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 большая 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.

вестно устройство для измерения темпера-суры 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,

to превышающей рабочий диапазон, поскольку необходима предварительная термокалибровка.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее источник импульсов кратковремен15ной перегрузки и источник тестового сигнала, подключенные первыми своими входами к аноду испытуемого тиристора через развязывающие диоды, а вторыми выходами соответственно к катоду испытуемого тирис20тора 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 (3. Устройство позволяет определить перегрузоч ную способ1гость тиристоров по току, фикеируя 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 тнристоров определить предельную перегрузку при температурных испытаниях, когда токи утечки становятся соизмеримыми с токами удержания что вызывает резкую потерю чувствительности Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что в 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 рез 1стора тестовой цепи, с которым соеданен первый вход блока индикации, блок управления, выход которого подключен к управляющему злектроду испытуемого 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 тесто вой цепи, соединенному с управляющим элек тродом испытуемого тиристора и с третьим входом блока индикации, к источнику тестового сигнала и к регулятору, а его выход соединен через резонансный фнльтр с четвертым входом блока индикации. Ма чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит истошик 1 импульсов кратковременной перегрузки, выполненный с возможностью пе1)еключения в положения Калибр)пка и Измерение, источник 2 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 из 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, раэ вязывающие диоды 21 и 22, через которые подключаются к аноду испытуемого тиристора источники импульсов кратковременной перегрузки и тестового сигнала. Источник импульсов кратковременной перегрузки выполнен, например, на основе контура L-С, зарядная цепь которого разорвана при положении переключателя Калибровка, а выход защунтирован. 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 расщунтирован и зарядная цепь замкнута. До момента нажатия пусковой кнопки 5 источник 1 готов к действию. Ждущий одпопибратор 6 предназначен для ограничения до нужной длительности сигнала произвольной длительности с кнопки 5. Длительность сигнала одновибратора 6 выбрана из условия разового совпадения во времени сигналов на входах схемы 7 совпадения. Усилитель 8 формирует управляющий нмпульс к тиристору 3 по длительности и амплитуде. В качестве усилителя 10 блока 9 индикации использован, например, операционный усилитель, в качестве коммутатора 11 напряжения 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 калибровнги предназначен для компенсации температурных токов утечки испы- емого тиристора, которая проводится при включенном на калибровку источнике 1. Резистор 15 равен по сопротивлению резистору 13, источник 16 вспомогательного сигиала синхронизирован по фазе с источником 2, частота и длительность импульса его одинаковы с параметрами источника 2. Источник 16 позволяет осуществить регулировку выходного сигнала посредством регулятора 1Ь. Разделнтельиый диод 17 в блоке 14 исключает прохождение силового тока .и цепи блока калибровки. Резонансный фильтр 19 может быть выполнен по любой известной схеме, он предназначен для пропускания на вход блока 14 только, полезного снгнала калнброванной 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 на измерительный вход счетчика, посредством которого блок 9 индикации измеряет длительность протекания тестового сигнала по количеству импульсов, сосчитанных счетчиком. В качеств генератора 20 может быть использоваи, напри мер, кварцованный генератор. Синхронизация 20-7 предназначена для исключения несистематической ошибки в измерении длительности протекания тестового тока. Эта ошибка составляет полпериода гене ратора 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 амплитудь тестового сигнала, ограниченного температурной зависимостью тока удержания. При таком подключении источника 2 амплитуда тестового сигнала может быть выбрана заведомо превы шающей ток утечки при температурных испытаииях. Принцип работы предлагаемого устройства осиован на зависимости от температуры пере грева времеш остывання включенной области до температуры собственной проводимости. Длительность остывания, 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 обусловлеио величиной выходного сигнала с источншса 2, и амплитуда сигнала на резисторе 13 определена величиной токов утечки тиристора. Одновременно в блоке 14 калибровки от источника 16 вспомогательного сигнала, синхронизированного с источником 2, по резистору 15 протекает ток формь той же, что и в тестовой цепи. Регулятором 18 изменяется выходное напряжение источника 16 до момента, когда уровень сигнала иа вь(ходе блока 14 станет нулевым. Этот момент регистрируется KOMiviyraTOpoM П (по цепи 14-19- 10-11). После окончания кадшбровки (утечка в тестовой цепи компенсирована блоком 14) источник I переводится и положение Измерение и нажатием 6 пусковой кнопки включается тиристор 3 управляющим сигналом ог блока 4 по цени 5-6-7-8-3 при совпадешш на входах 7 сигналов от одновибратора 6 и генератора 20. По силовой цепи через тиристор 3 проходит кратковременный импульс перегрузки, перегревающий включенную область тиристора выше температуры собственной проводимости. Однорременно с включением тиристора по цепи 2-13-3 при постоянно работающем источнике 2 начинает проходить высокочастотный сигнал увеличенной амплитуды, так как сопротивление тиристора резко уменьишлось при включении, а на управляющий вход счетчика 12 поступает сигнал от блока 8-12, синхронный с импульсом управления тиристора 3, и счетчик 12 начинает считать импульсы, приходящие на измерительный вход блока 9. Одновременно с включением тиристора увеличенный 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 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, и у тиристора, точнее у р-п-р триодной сек1щи его, восстановятся блокирующие свойства. Длительность этого процесса определена температурой перегрева включенной области и температурой корпуса тиристора. При резком возрастании сопрбтивления в тестовой цепи за счет увеличения сопротивления тиристора 3 в момент восстановления блокирующих свойств триодной секцни происходит уменьшение тока и уменьшение потенциала на выводе резистора 13, соединенном со вторым входом блока 10 блока нндикации 9 (13-10). При равенстве этого потенциала с потенциалом на входе блока 16 блока калибровки 14, соединенном со входом фильтра 19 (это раве} ство установлеКо при калибровке) коммутатор 11 через усилитель 10 переключается в другое состояние и на управляющем входе счетчика 12 появляется сигнал, блокирующий его. Счет импульсов прекращается, поскольку частота генератора калибрована, количество импульсов на счетчике дает измеренный нремениой интервал с момента включения тиристора 3 до момента восстановления блокнрунниих СВОЙГТР тиристора т.е измерено время гюи.шри