Устройство для определения качества изготовления тиристоров

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при конструировании и производстве тиристоров. Устройство содержит источник импульсов прямого тока, источник импульсов обратного напряжения, источник импульсов прямого напряжения, первый управляемый ключ, источник, импульсов обратного тока управления, блок управления, клеммы для подключения испытуемого тиристора, датчик нуля тока, второй управляемый ключ, третий управляемый ключ, датчик тока, первый измеритель временного интервала, второй измеритель временного интервала, первый запоминающий блок, второй запоминающий блок , блок сравнения, индикатор. Изобретение позволяет автоматизировать процесс контроля качества тиристоров. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании и производстве тиристоров.

Известно устройство, содержащее источник импульсов прямого тока, подключенный к последовательно соединенным управляющему ключу, испытуемому прибору и измерительному резистору, источник импульсов обратного напряжения, блок управления, осциллограф (ГОСТ 24461-80).

Измеряя время выключения с помощью данного устройства, можно контролировать качество изготовления тиристоров. Однако данное устройство не выявляет некачественно изготовленные выпрямительные элементы тиристора, имеющие пониженное значение критического заряда включения в локальной области, расположенной под катодным эмиттерным переходом.

Известно устройство, содержащее встречно соединенные источники импульсов прямого тока и обратного напряжения, источник импульсов прямого напряжения, первый управляемый ключ, источник импульсов обратного тока управления, блок управления, клеммы для подключения анода, катода и управляющего электрода испытуемого тиристора, причем клемма для подключения анода испытуемого тиристора подключена к положительному выводу источника импульсов прямого напряжения и к выводу первого управляемого ключа, вход которого подключен к положительному выводу источника импульсов прямого тока и к отрицательному выводу источника импульсов обратного напряжения, клемма для подключения управляющего электрода испытуемого тиристора подключена к отрицательному выводу источника импульсов обратного тока управления и к первому выходу блока управления, положительный вывод источника импульсов обратного тока управления подключен к клемме для подключения катода испытуемого тиристора, второй выход блока управления соединен с входом источника импульсов прямого тока, третий - с входом источника импульсов обратного напряжения, четвертый - с управляющим входом первого управляемого ключа, пятый - с входом источника импульсов прямого напряжения (Электричество, N 10, 1977, с. 82-84).

Это устройство позволяет выявить некачественно изготовленные выпрямительные элементы тиристора, имеющие пониженное значение критического заряда в локальной области, расположенной под катодным эмиттерным переходом, путем двукратного измерения времени выключения. Причем первое измерение производится при отключенной цепи обратного тока управления выпрямительного элемента, второе измерение - при включенной цепи обратного тока управления выпрямительного элемента и при его наличии в момент снижения прямого тока через тиристор до нуля. Если при повторном измерении значение времени выключения у выпрямительного элемента оказывается меньше, чем при первом измерении, то данный выпрямительный элемент обладает пониженным значением критического заряда включения в области, расположенной под катодным переходом, то есть изготовлен некачественно.

Недостатком данного устройства является невозможность автоматического определения качества изготовления тиристоров, связанная с ручной коммутацией цепи обратного тока управления испытуемого тиристора и вычислением разности значений времен выключения при первом и втором измерениях.

Задача изобретения - автоматизация процесса контроля качества.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство, содержащее встречно соединенные источники импульсов прямого тока и обратного напряжения, источник импульсов прямого напряжения, первый управляемый ключ, источник импульсов обратного тока управления, блок управления, клеммы для подключения анода, катода и управляющего электрода испытуемого тиристора, причем клемма для подключения анода испытуемого тиристора подключена к положительному выводу источника импульсов прямого напряжения и к выводу первого управляемого ключа, вход которого подключен к положительному выводу источника импульсов прямого тока и к отрицательному выводу источника импульсов обратного напряжения, клемма для подключения управляющего электрода испытуемого тиристора подключена к отрицательному выводу источника импульсов обратного тока управления и к первому выходу блока управления, положительный вывод источника импульсов обратного тока управления подключен к клемме для подключения катода испытуемого тиристора, второй выход блока управления соединен с входом источника импульсов прямого тока, третий - с входом источника импульсов обратного напряжения, четвертый - с управляющим входом первого управляемого ключа, пятый - с входом источника импульсов прямого напряжения, введены датчик нуля тока, второй и третий управляемые ключи, датчик тока, первый и второй измерители временного интервала, первый и второй запоминающие блоки, блок сравнения, индикатор, причем клемма для подключения катода испытуемого тиристора подключена к выходу датчика нуля тока, первый выход которого подключен к отрицательному выводу источника импульсов прямого тока и к положительному выводу источника импульсов обратного напряжения, второй выход подключен к входу второго управляемого ключа, выход которого соединен с первым входом первого измерителя временного интервала, а третий выход датчика нуля тока подключен к входу третьего управляемого ключа, первый выход которого соединен с входом источника импульсов обратного тока управления, а второй - с первым входом второго измерителя временного интервала, и к первому выходу датчика тока, вход которого соединен с отрицательным выводом источника импульсов прямого напряжения, второй выход датчика тока соединен с управляющим входом второго управляемого ключа, третий выход датчика тока соединен с входом блока управления, четвертый - с вторым входом первого измерителя временного интервала, пятый - с вторым входом второго измерителя временного интервала, шестой - с управляющим входом третьего управляемого ключа, выход первого измерителя временного интервала соединен с входом запоминающего блока, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход второго измерителя временного интервала соединен с входом второго запоминающего блока, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, а выход блока сравнения подключен к индикатору.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 импульсов прямого тока, источник 2 импульсов обратного напряжения, источник 3 импульсов прямого напряжения, первый управляемый ключ 4, источник 5 импульсов обратного тока управления, блок 6 управления, клеммы 7, 8, 9 для подключения испытуемого тиристора, датчик 10 нуля тока, второй управляемый ключ 11, третий управляемый ключ 12, датчик 13 тока, первый измеритель 14 временного интервала, второй измеритель 15 временного интервала, первый запоминающий блок 16, второй запоминающий блок 17, блок 18 сравнения, индикатор 19. Источник 1 импульсов прямого тока и источник 2 импульсов обратного напряжения соединены между собой встречно. Клемма 7 для подключения анода испытуемого тиристора подключена к положительному выводу источника 3 импульсов прямого напряжения и к выходу первого управляемого ключа 4, вход которого подключен к положительному выводу источника 1 импульсов прямого тока и к отрицательному выводу источника 2 импульсов обратного напряжения.

Клемма 9 для подключения управляющего электрода испытуемого тиристора подключена к отрицательному выводу источника 5 импульсов обратного тока управления и к первому выходу блока 6 управления. Положительный вывод источника 5 импульсов обратного тока управления подключен к клемме 8 для подключения катода испытуемого тиристора. Второй выход блока 6 управления соединен с входом источника 1 импульсов прямого тока, третий - с входом источника 2 импульсов обратного напряжения, четвертый - с управляющим входом первого управляющего ключа 4, пятый - с входом источника 3 импульсов прямого напряжения. Клемма 8 для подключения катода испытуемого тиристора подключена к входу датчика 10 нуля тока, первый выход которого подключен к отрицательному выводу источника 1 импульсов прямого тока и к положительному выводу источника 2 импульсов обратного напряжения, второй выход подключен к входу второго управляемого ключа 11, выход которого соединен с первым входом первого измерителя 14 временного интервала, а третий выход датчика 10 нуля тока подключен к входу третьего управляемого ключа 12, первый выход которого соединен с входом источника 5 импульсов обратного тока управления, а второй - с первым входом второго измерителя 15 временного интервала, и к первому выходу датчика 13 тока, вход которого соединен с отрицательным выводом источника 3 импульсов прямого напряжения, второй выход датчика 13 тока соединен с управляющим входом второго управляемого ключа 11, третий выход датчика 13 тока соединен с входом блока 6 управления, четвертый - с вторым входом первого измерителя 14 временного интервала, пятый - с вторым входом второго измерителя 15 временного интервала, шестой - с управляющим входом третьего управляемого ключа 12. Выход первого измерителя 14 временного интервала соединен с входом первого запоминающего блока 16, выход которого соединен с первым входом блока 18 сравнения. Выход второго измерителя 15 временного интервала соединен с входом второго запоминающего блока 17, выход которого соединен с вторым входом блока 18 сравнения. Выход блока 18 сравнения подключен к индикатору 19.

Устройство работает следующим образом. По сигналу "Пуск" блок 6 управления включает источник 1 импульсов прямого тока, первый управляемый ключ и испытуемый тиристор. От источника 1 импульсов прямого тока подается импульс прямого тока. Через заданный промежуток времени в момент достижения импульсом прямого тока амплитудного значения блок 6 управления включает источник 2 импульсов обратного напряжения, который используется в устройстве для формирования среза прямого тока, импульсов обратного тока через испытуемый тиристор и импульсов обратного напряжения на испытуемом тиристоре. В момент снижения прямого тока через тиристор до нуля датчик 10 нуля тока выдает сигнал через открытый второй управляемый ключ 11 на первый вход первого измерителя 14 временного интервала. После достижения импульсом прямого тока нулевого значения через тиристор от источника 2 импульсов обратного напряжения протекает ток в обратном направлении.

Первый управляемый ключ 4 открыт для прохождения импульсов обратного тока через испытуемый тиристор. После восстановления запорных свойств тиристора в обратном направлении прохождение импульса обратного тока прекращается, и от источника 2 импульсов обратного напряжения к испытуемому тиристору прикладывается обратное напряжение. Через заданный интервал времени, определяемый блоком 6 управления, включается источник 3 импульсов прямого напряжения, и к испытуемому тиристору прикладывается импульс прямого напряжения с заданной амплитудой и скоростью нарастания. Блок 6 управления дискретно уменьшает интервал времени между моментом перехода прямого тока через ноль и моментом приложения импульса прямого напряжения. Также блоком 6 задается и частота уменьшения этого интервала времени. Уменьшение интервала времени продолжается до тех пор, пока этот интервал не сделается настолько малым, что испытуемый тиристор не в состоянии выдержать приложение импульса прямого напряжения и он переключается к моменту включения источника 3 импульсов прямого напряжения, первый управляемый ключ 4 запирается. В качестве первого управляемого ключа 4 может использоваться, например, тиристор с временем обратного восстановления большим, чем у испытуемого тиристора. В момент переключения испытуемого тиристора с датчика 13 тока подается сигнал на второй вход первого измерителя 14 временного интервала, на выходе которого формируется временной сигнал, соответствующий интервалу времени от перехода тока через ноль до момента переключения испытуемого тиристора. Этот временной сигнал подается на вход первого запоминающего блока 16. Одновременно с датчика 13 тока подается сигнал на управляющий вход второго управляемого ключа 11 и на управляющий вход третьего управляемого ключа 12. Ключ 11 запирается, а ключ 12 отпирается. Также с датчика 13 тока сигнал подается на вход блока 6 управления, который формирует повторный цикл испытаний. Но в этом случае при переходе прямого тока через ноль сигнал с датчика 10 нуля тока поступает через открытый третий управляемый ключ 12 на первый вход второго измерителя 15 временного интервала и на вход источника 5 импульсов обратного тока управления.

Через цепь управления испытуемого тиристора в обратном направлении от источника 5 импульсов обратного тока управления протекает ток. Длительность импульса обратного тока управления должна быть больше длительности импульса обратного напряжения на испытуемом тиристоре. При уменьшении блоком 6 управления интервала времени между моментом перехода прямого тока через ноль и моментом приложения импульса прямого напряжения испытуемый тиристор переключается, и датчик 13 тока выдает сигнал на второй вход второго измерителя 15 временного интервала. На выходе второго измерителя 15 временного интервала формируется временной сигнал, соответствующий интервалу времени от перехода тока через ноль до момента переключения испытуемого тиристора. Но в этом случае измерение производится при наличии обратного тока в цепи управления.

Этот временной сигнал подается на вход второго запоминающего блока 17. С выходов первого запоминающего блока 16 и второго запоминающего блока 17 временные сигналы подаются на первый и второй входы блока 18 сравнения. Сигнал с выхода блока 18 сравнения, равный разности входных сигналов, поступает на индикатор 19, который осуществляет вывод результата вычитания. По значению показания индикатора 19 можно судить о качестве изготовления выпрямительных элементов тиристоров. Так, при нулевом значении выпрямительные элементы изготовлены качественно, при значениях больше нуля выпрямительные элементы имеют пониженное значение критического заряда в локальной области, расположенной под катодным эмиттерным переходом, то есть изготовлены с дефектом.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить ручную коммутацию цепи обратного тока управления испытуемого тиристора и вычисление разности времен восстановления запорных свойств при первом и втором циклах измерений, то есть предлагаемое устройство позволяет автоматизировать определение качества изготовления тиристоров.

Формула изобретения

Устройство для определения качества изготовления тиристоров, содержащее встречно параллельно соединенные источники импульсов прямого тока и обратного напряжения, источник импульсов прямого напряжения, первый управляемый ключ, источник импульсов обратного тока управления, блок управления, клеммы для подключения анода, катода и управляющего электрода испытуемого тиристора, причем клемма для подключения анода испытуемого тиристора подключена к положительному выводу источника импульсов прямого напряжения и к первому силовому выводу первого управляемого ключа, второй силовой вход, вывод которого подключен к положительному выводу источника импульсов прямого тока и к отрицательному выводу источника импульсов обратного напряжения, клемма для подключения управляющего электрода испытуемого тиристора подключена к отрицательному выводу источника импульсов обратного тока управления и к первому выходу блока управления, положительный вывод источника импульсов обратного тока управления подключен к клемме для подключения катода испытуемого тиристора, второй выход блока управления соединен с входом включения источника импульсов прямого тока, третий выход блока управления соединен с входом включения источника импульсов обратного напряжения, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом первого управляемого ключа, пятый выход блока управления соединен с входом включения источника импульсов прямого напряжения, отличающееся тем, что введены датчик нуля тока, второй и третий управляемые ключи, датчик тока, первый и второй измерители временного интервала, первый и второй запоминающие блоки, блок сравнения, индикатор, причем входная цепь датчика нуля тока подключена между клеммой для подключения катода испытуемого тиристора и отрицательным выводом источника импульсов прямого тока, первый выход датчика тока подключен к входу управления второго управляемого ключа, соединяющего выход датчика нуля тока с первым входом первого измерителя временного интервала, а другой выход датчика нуля тока через третий управляемый ключ соединен с входом включения источника импульсов обратного тока управления и с первым входом второго измерителя временного интервала, вход управления третьего управляемого ключа подключен к первому выходу датчика тока, входная цепь которого включена между отрицательным выводом источника импульсов прямого напряжения и клеммой для подключения катода испытуемого тиристора, второй выход датчика тока соединен с управляющим входом второго управляемого ключа, третий - с входом включения второго цикла блока управления, четвертый - с вторым входом первого измерителя временного интервала, пятый - с вторым входом второго измерителя временного интервала, выход первого измерителя временного интервала соединен с входом первого запоминающего блока, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход второго измерителя временного интервала соединен с входом второго запоминающего блока, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, а выход блока сравнения подключен к индикатору, при этом блок управления предназначен для формирования на его выходах двух циклов импульсов после подачи сигнала на его пусковой вход, при этом каждый цикл состоит из нескольких последовательностей импульсов, в каждой из которых начало импульсов на первом, втором и четвертом выходах блока управления совпадает с началом последовательности импульсов, начало импульса на третьем выходе блока управления сдвинуто в сторону отставания относительно начала последовательности импульсов на первый временной интервал, а начало импульса на пятом выходе блока управления сдвинуто в сторону отставания относительно начала последовательности импульсов на третий временной интервал, при этом третий временной интервал больше второго временного интервала и уменьшается при возрастании номера последовательности импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1