一种晶闸管串联配对测试电路及方法
技术领域
本发明涉及电路测试领域,尤其是涉及一种应用于快速晶闸管串联配对的测试电路及方法。
背景技术
快速晶闸管在实际应用中常常采用多只串联的使用方法,因此快速晶闸管在测试过程中需要进行串联配对测试。在现有技术中,常规的快速晶闸管串联配对方法是对快速晶闸管逐个进行关断时间(Tq)和恢复电荷(Qrr)的标准测试,再将关断时间Tq、恢复电荷Qrr参数接近的晶闸管进行串联配对。然而由于快速晶闸管的实际应用工况复杂,常规选配方法准确度不高,而快速晶闸管在制造测试时只能根据典型标准条件进行测试,这种标准测试条件与实际应用条件差别很大,尽管选择动态参数一致的晶闸管,在实际使用时也难以满足动态均压的要求。在实际应用中就经常发现,即使快速晶闸管有关的动态参数Tq和Qrr一致,也会出现串联使用时不能匹配的问题。
如附图1所示,为现有的晶闸管串联配对均压测试台的电路原理图,测试步骤如下:
S10:挑选动态参数Qrr、Tq一致的两只晶闸管,分别作为DUT1和DUT2;
S11:对电容E1进行充电;
S12:电容E1充满电后,对被测晶闸管DUT1和DUT2进行同步触发导通;
S13:闭合开关K2,电容E2放电,关断被测晶闸管DUT1和DUT2;
S14:采用示波器显示DUT1与DUT2的关断波形;
S15:通过对比被测晶闸管DUT1与DUT2关断波形的一致性判断均压效果。
从以上现有的晶闸管串联配对测试步骤可以看出,现有技术主要存在以下技术缺陷:
(1)测试条件不可调。受电路结构限制,现有测试电路的测试电压与测试电流均不可调节,不能满足各种型号器件的均压要求。
(2)不能进行双电流均压测试。现有测试电路在一个测试周期中只能输出一个电流值,不能同时测试晶闸管在小电流和大电流条件下的均压效果。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种晶闸管串联配对测试电路及方法,能够解决快速晶闸管实际应用工况模拟,以及提高快速晶闸管选配准确度的技术问题。
为了实现上述发明目的,本发明具体提供了一种晶闸管串联配对测试电路的技术实现方案,一种晶闸管串联配对测试电路,包括:相互并联的主回路、第一关断支路和第二关断支路;
所述主回路包括彼此串联的第一开关、被测晶闸管一、被测晶闸管二、第三电容和续流回路,所述续流回路进一步包括相互并联的续流支路和第三电感;
所述第一关断支路包括彼此串联的第二电容、第二开关和第二电感;
所述第二关断支路包括彼此串联的第一电容、第三开关和第一电感;
所述电路还包括:
门极触发单元,与所述被测晶闸管一、被测晶闸管二的门极相连;
示波器一,并联在所述被测晶闸管二的阴极与阳极之间;
示波器二,并联在所述被测晶闸管一的阴极与阳极之间。
优选的,所述电路在一个测试周期内通过两次关断所述被测晶闸管一、被测晶闸管二完成小电流均压测试和大电流均压测试。
优选的,当所述第三电容充电,接通所述第一开关,触发所述被测晶闸管二、被测晶闸管一导通,经过设定的初始脉宽时间T1后,接通所述第二开关,关断所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,经过设定的关断时间T2后再次导通所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,经过设定的脉宽时间T3后,接通所述第三开关,关断所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,一个测试周期结束。
优选的,当所述第三电容充满电后,触发所述被测晶闸管二、被测晶闸管一导通,测试电流I1经过所述第三电感流经所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,经过设定的初始脉宽时间T1后,所述第二开关闭合,所述第二电容放电,关断所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,完成第一次的小电流均压测试。
优选的,当所述被测晶闸管二、被测晶闸管一关断后,测试电流I1在所述第三电感和续流支路中续流,形成续流电流I2,续流时间为T2。当所述第三电容充满电后,再次触发所述被测晶闸管二和被测晶闸管一导通,此时所述主回路的电流值为I2+I1,形成大电流I3。此时,闭合所述第三开关,所述第一电容放电,关断所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,完成第二次的大电流均压测试。
优选的,通过设置所述初始脉宽时间T1、关断时间T2、脉宽时间T3,能调节所述被测晶闸管二、被测晶闸管一的触发间隔,实现所述测试电流I1、大电流I3的底宽和幅值的调节。其中,所述测试电流I1的底宽为T1,所述大电流I3的底宽为T3,续流时间为T2。
优选的,所述续流支路包括四个彼此串联的二极管,在每个二极管的两端均并联有由吸收电阻和电容组成的并联支路。当所述被测晶闸管二、被测晶闸管一第一次关断后,所述第三电感中的测试电流I1依次流经四个二极管并形成续流电流I2。
优选的,在所述被测晶闸管一和所述被测晶闸管二的两端均并联有阻容吸收选择端口和静态均压电阻选择端口,能根据需要选择相对应的吸收电阻和吸收电容进行均压试验。
优选的,所述第一电感为可调电感,通过调节所述第一电感的值能调节所述被测晶闸管二、被测晶闸管一的关断电流上升率。
优选的,通过调节所述第一电容、第二电容、第三电容的输入电压,能调节均压测试时的正向电压和反向电压值,实现正反向测试电压连续可调,测试电流连续可调。
优选的,所述电路能模拟所述被测晶闸管二、被测晶闸管一的正向阻断、开通、导通、关断和恢复五个过程,实时检测所述被测晶闸管二、被测晶闸管一在这五个过程中的动态均压效果,提高晶闸管串联配对的匹配度。
本发明还另外具体提供了一种基于上述电路的晶闸管串联配对测试方法的技术实现方案,一种晶闸管串联配对测试方法,包括以下步骤:
当第三电容充电,接通第一开关,触发被测晶闸管二、被测晶闸管一导通,经过设定的初始脉宽时间T1后,接通第二开关,关断所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,经过设定的关断时间T2后再次导通所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,经过设定的脉宽时间T3后,接通第三开关,关断被测晶闸管二、被测晶闸管一,一个测试周期结束。在一个测试周期内,第一次关断所述被测晶闸管二、被测晶闸管一完成小电流均压测试,第二次关断所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,利用续流回路的续流作用完成大电流均压测试。
优选的,当所述第三电容充满电后,触发所述被测晶闸管二、被测晶闸管一导通,测试电流I1经过第三电感流经所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,经过设定的初始脉宽时间T1后,所述第二开关闭合,第二电容放电,关断所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,完成第一次的小电流均压测试。
优选的,当所述被测晶闸管二、被测晶闸管一关断后,测试电流I1在所述第三电感和续流支路中续流,形成续流电流I2,续流时间为T2。当第三电容充满电后,再次触发所述被测晶闸管二和被测晶闸管一导通,此时所述主回路的电流值为I2+I1,形成大电流I3。此时,闭合第三开关,第一电容放电,关断所述被测晶闸管二、被测晶闸管一,完成第二次的大电流均压测试。
优选的,通过调节所述第一电容、第二电容、第三电容的输入电压,能调节均压测试时的正向电压和反向电压值,实现正反向测试电压连续可调,测试电流连续可调。
优选的,通过设置所述初始脉宽时间T1、关断时间T2、脉宽时间T3,能调节所述被测晶闸管二、被测晶闸管一的触发间隔,实现测试电流I1、大电流I3的底宽和幅值的调节。其中,所述测试电流I1的底宽为T1,所述大电流I3的底宽为T3,续流时间为T2。
优选的,当被测晶闸管二、被测晶闸管一第一次关断后,所述第三电感中的测试电流I1依次流经所述续流回路中的第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管并形成续流电流I2。
优选的,通过调节所述第一电感的值能调节所述被测晶闸管二、被测晶闸管一的关断电流上升率。
优选的,通过所述测试方法模拟所述被测晶闸管二、被测晶闸管一的正向阻断、开通、导通、关断和恢复五个过程,实时检测所述被测晶闸管二、被测晶闸管一在这五个过程中的动态均压效果,提高晶闸管串联配对的匹配度。
优选的,通过在所述被测晶闸管和所述被测晶闸管二、被测晶闸管一的两端并联阻容吸收选择端口及静态均压电阻选择端口进行不同阻容吸收值的均压测试。
优选的,所述方法用于快速晶闸管的串联配对测试。
通过实施上述本发明提供的晶闸管串联配对测试电路及方法的技术方案,具有如下有益效果:
(1)本发明中的测试条件可调,包括正反向测试电压、测试电流在内都为连续可调,并能对电流底宽、关断di/dt进行调节,能够充分满足各种型号快速晶闸管的均压测试要求;
(2)本发明能够实现双电流均压测试,采用关断双回路以及主电路续流回路结构,通过采用正向电感增加续流回路的方式,在一个测试周期内能够进行小电流和大电流的均压测试;
(3)本发明可以根据需求改变测试电流的宽度,通过控制触发脉冲时间间隔,能够调节测试电流的宽度;
(4)本发明还能增加扩展试验接口平台,能够进行不同阻容吸收值的均压试验,模拟快速晶闸管在实际工况中不同阻容吸收条件下的均压效果,适应性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1是现有晶闸管均压测试电路的电路结构原理图;
图2是晶闸管均压测试电压波形示意图;
图3是本发明晶闸管串联配对测试电路一种具体实施方式的电路结构原理图;
图4是本发明晶闸管串联配对测试电路的测试电流波形示意图;
图5是本发明晶闸管串联配对测试电路的测试电压波形示意图;
图6是本发明晶闸管串联配对测试电路一种具体实施方式中续流回路的电路结构原理图;
图7是本发明晶闸管串联配对测试电路一种具体实施方式中阻容吸收扩展接口电路的电路结构原理图。
具体实施方式
为了引用和清楚起见,将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下:
快速晶闸管:一种对开、关时间有特别要求,可以在400Hz以上频率工作的反向阻断三极晶闸管;
串联配对:根据参数选取两只或者多只快速晶闸管串联使用;
动态均压:串联的各个晶闸管在开通关断的过程中的电压分配均等;
Qrr:恢复电荷;
Tq:关断时间;
di/dt:电流上升率。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
如附图3至附图7所示,给出了本发明晶闸管串联配对测试电路及方法的具体实施例,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
晶闸管串联配对的主要目的是让串联的各个晶闸管在应用中保持电压一致,主要是晶闸管的正向阻断、开通、导通、关断和恢复五个过程的电压保持一致,分别如附图2中的A、B、C、D和E段所示。因此,可以根据晶闸管在这五个过程中的电压波形一致性判断晶闸管串联配对的效果。基于这一原理,本发明具体实施例提出了一种晶闸管串联配对测试电路及方法的技术方案,能够模拟快速晶闸管的实际应用工况,提高晶闸管串联配对测试与实际应用的匹配度。
实施例1:
如附图3所示,一种晶闸管串联配对测试电路的具体实施例,包括:相互并联的主回路、第一关断支路和第二关断支路。
主回路包括:彼此串联的第一开关K1(主回路开关)、被测晶闸管一DUT、被测晶闸管二DUT3、第三电容E3(正向电容)和续流回路,续流回路进一步包括相互并联的续流支路D1和第三电感L3(主回路电感)。
第一关断支路包括:彼此串联的第二电容E2、第二开关K2和第二电感L2。
第二关断支路包括:彼此串联的第一电容E1、第三开关K3和第一电感L1。
第一电容E1和第二电容E2为关断电容E1、E2,第二开关K2和第三开关K3为关断回路开关,第一电感L1和第二电感L2为关断回路电感。
晶闸管串联配对测试电路还包括:
门极触发单元G,与被测晶闸管一DUT、被测晶闸管二DUT3的门极相连。
示波器一1,并联在被测晶闸管二DUT3的阴极与阳极之间。
示波器二2,并联在被测晶闸管一DUT的阴极与阳极之间。
电路在一个测试周期内通过两次关断被测晶闸管一DUT、被测晶闸管二DUT3完成小电流均压测试和大电流均压测试。
晶闸管串联配对测试的具体步骤为:当第三电容E3充电,接通第一开关K1,触发被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT导通,经过设定的初始脉宽时间T1后,接通第二开关K2,关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,经过设定的关断时间T2后再次导通被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,经过设定的脉宽时间T3后,接通第三开关K3,关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,一个测试周期结束,测试电流波形如附图4所示。通过调节第一电容E1、第二电容E2、第三电容E3的输入电压,能调节均压测试时的正向电压和反向电压值,实现正反向测试电压连续可调,测试电流连续可调。通过设置时间参数,包括:初始脉宽时间T1、关断时间T2、脉宽时间T3,能够调节被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT的触发间隔,实现测试电流I1、大电流I3的底宽和幅值的调节。其中,测试电流I1的底宽为T1,大电流I3的底宽为T3,续流时间为T2。
实施例1描述的晶闸管串联配对测试电路在一个测试周期中可以实现双电流均压测试,观测被测晶闸管在小电流和大电流条件下的均压情况。如附图5所示,在T1时间段内为小电流测试,在T3时间段内为大电流测试,通过实施例1描述的电路可以同步观测被测晶闸管在不同电流下的均压情况。当第三电容E3充满电后,触发被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT导通,测试电流I1经过第三电感L3流经被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,经过设定的初始脉宽时间T1后,第二开关K2闭合,第二电容E2放电,关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,完成第一次的小电流均压测试。当被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT关断后,测试电流I1在第三电感L3和续流支路D1中续流,形成续流电流I2,续流时间为T2。当第三电容E3充满电后,再次触发被测晶闸管二DUT3和被测晶闸管一DUT导通,此时主回路的电流值为I2+I1,形成大电流I3。此时,闭合第三开关K3,第一电容E1放电,关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,完成第二次的大电流均压测试。
实施例1描述的晶闸管串联配对测试电路,在其主电路中有续流回路,续流回路电路原理图如附图6所示。续流支路D1包括四个彼此串联的二极管D2、D3、D4和D5,在每个二极管的两端均并联有由吸收电阻R和电容C组成的并联支路。当被测晶闸管DUT第一次关断后,第三电感L3中的测试电流I1依次流经四个二极管D2、D3、D4和D5并形成续流电流I2。第一电感L1为可调电感,通过调节第一电感L1的值能调节被测晶闸管DUT的关断电流上升率(di/dt)。
在被测晶闸管一DUT和被测晶闸管二DUT3的两端均并联有阻容吸收选择端口和静态均压电阻选择端口,能根据需要选择相对应的吸收电阻和吸收电容进行均压试验。如附图7所示,C1、C2为吸收电容,R1、R3为吸收电阻,R2、R4为静态均压电阻。实施例1描述的晶闸管串联配对测试电路能够模拟被测晶闸管一DUT、被测晶闸管二DUT3的正向阻断、开通、导通、关断和恢复五个过程,实时检测被测晶闸管一DUT、被测晶闸管二DUT3在这五个过程中的动态均压效果,提高晶闸管串联配对的匹配度。
实施例2:
一种基于上述电路的晶闸管串联配对测试方法的具体实施例,包括以下步骤:
当第三电容E3充电,接通第一开关K1,触发被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT导通,经过设定的初始脉宽时间T1后,接通第二开关K2,关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,经过设定的关断时间T2后再次导通被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,经过设定的脉宽时间T3后,接通第三开关K3,关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,一个测试周期结束。在一个测试周期内,第一次关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT完成小电流均压测试,第二次关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,利用续流回路的续流作用完成大电流均压测试。
通过调节第一电容E1、第二电容E2、第三电容E3的输入电压,能调节均压测试时的正向电压和反向电压值,实现正反向测试电压连续可调,测试电流连续可调。
通过设置初始脉宽时间T1、关断时间T2、脉宽时间T3,能调节被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT的触发间隔,实现测试电流I1、大电流I3的底宽和幅值的调节。其中,测试电流I1的底宽为T1,大电流I3的底宽为T3,续流时间为T2。
当第三电容E3充满电后,触发被测晶闸管DUT3、被测晶闸管一DUT导通,测试电流I1经过第三电感L3流经被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,经过设定的初始脉宽时间T1后,第二开关K2闭合,第二电容E2放电,关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,完成第一次的小电流均压测试。
当被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT关断后,测试电流I1在第三电感L3和续流支路D1中续流,形成续流电流I2,续流时间为T2。当第三电容E3充满后,再次触发被测晶闸管二DUT3和被测晶闸管一DUT导通,此时主回路的电流值为I2+I1,形成大电流I3。此时,闭合第三开关K3,第一电容E1放电,关断被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT,完成第二次的大电流均压测试。
当被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT第一次关断后,第三电感L3中的测试电流I1依次流经续流回路中的第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5并形成续流电流I2。通过调节第一电感L1的值能调节被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT的关断电流上升率。
通过实施例2描述的晶闸管串联配对测试方法能够很好地模拟被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT的正向阻断、开通、导通、关断和恢复五个过程,实时检测被测晶闸管二DUT3、被测晶闸管一DUT在这五个过程中的动态均压效果,提高晶闸管串联配对的匹配度。通过在被测晶闸管一DUT和被测晶闸管二DUT3的两端并联阻容吸收选择端口及静态均压电阻选择端口进行不同阻容吸收值的均压测试。实施例2描述的晶闸管串联配对测试方法可以很好地应用于快速晶闸管的串联配对测试。
通过实施本发明具体实施例描述的晶闸管串联配对测试电路及方法的技术方案,能够产生如下技术效果:
(1)本发明具体实施例描述的晶闸管串联配对测试电路及方法中的测试条件可调,包括正反向测试电压、测试电流在内都为连续可调,并能对电流底宽、关断di/dt进行调节,能够充分满足各种型号快速晶闸管的均压测试要求;
(2)本发明具体实施例描述的晶闸管串联配对测试电路及方法能够实现双电流均压测试,采用关断双回路以及主电路续流回路结构,通过采用正向电感增加续流回路的方式,在一个测试周期内能够进行小电流和大电流的均压测试;
(3)本发明具体实施例描述的晶闸管串联配对测试电路及方法可以根据需求改变测试电流的宽度,通过控制触发脉冲时间间隔,能够调节测试电流的宽度;
(4)本发明具体实施例描述的晶闸管串联配对测试电路及方法还能增加扩展试验接口平台,能够进行不同阻容吸收值的均压试验,模拟快速晶闸管在实际工况中不同阻容吸收条件下的均压效果,适应性更强。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围。