CN209656767U - 一种晶闸管维持电流ih快捷测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶闸管维持电流IH快捷测试仪，利用常见电子元器件组成三部分电路：直流电源电路，负责提供二种直流电源；数据采集储存电路，负责将晶闸管的维持电流数据采集检出并储存起来；测量数椐显示电路，负责将已储存的测量数据显示出来。该仪器能在数毫秒时间内测得的晶闸管维持电流的数据，并给予长时间存储和显示，直到第二只测量时，第一只测量的数据才得以消隐。仪器可测量1mA～1000mA的维持电流值，可调节核定电压电流曲线的取值点，测试结果通过数字表直接显示。电路的制造成本低，有电子技术基础者都能制作及维护。

Description

一种晶闸管维持电流IH快捷测试仪

技术领域

一种晶闸管维持电流IH快捷测试仪，属于《2017年国家重点支持的高新技术领域》中：“电子信息-微电子技术-芯片设计分析与验证测试技术”范畴。

背景技术

晶闸管是电力电子半导体器件，有普通晶闸管和快速晶闸管二大类。其电参数很多，其中有一项为维持电流，表述的是当晶闸管经门极G触发，其阳极A到阴极K之间产生了较大电流导通后，阳极A到阴极K之间电压(或称压降)较小，一般为1～3V；如逐渐限制并降低电流的值，其电压并无明显变化，再继续降低其电流，到一定值后，其电压逐渐增大，随着电流的进一步减小，阳极A到阴极K之间的电压迅速增加，电流趋向于零，晶闸管截止。 Vak随Iak变化的规律如说明书附图1所示。人们将电流降下降过程中电压变化的弧形敏感点的电流值，定义为晶闸管的维持电流，用IH表示。一般常见晶闸管的维持电流值在数毫安到数百毫安之间。维持电流的物理意义为：当晶闸管的阳极A到阴极K之间的电流大于维持电流时，晶闸管触发后可维持通态，当晶闸管的阳极A到阴极K之间的电流小于维持电流时，晶闸管不能维持通态，将会自动截止。用于提醒晶闸管的使用者，在线路设计中，设计通过晶闸管的电流，要大于维持电流值，以确保晶闸管的可靠导通。

对于晶闸管的制造商或晶闸管模块的制造商，应对所制造的晶闸管产品进行测试及分类，并在合适的部位(如合格证书)上，标明产品的维持电流电流参数，方便客户的选用及设计。

市场上常见晶闸管维持电流的测试仪较多，使用的测试原理如上所述，方法如下：在晶闸管的阳极A到阴极K之间串联入电流表，在晶闸管的阳极A到阴极K上并联入电压表，先将晶闸管在较大电流下触发，此时电流表值较大而电压表值较低，然后用逐渐加大串联在晶闸管的阳极A到阴极K之间的电阻，使电流逐渐减小，将电流表突然变成零、电压表值突然升高瞬间前的电流值，作为维持电流的测试值。

这样的测试方法显然有二个弊端：一是用手工调节增大电阻方法的测试速度太慢；二是电流表突降到零前的数值往往难以记忆。要加强记忆，不得不减缓电阻增大的速度，这样又进一步拖慢了测试效率。

所以，设计一款能快速测量、数据准确、且制造成本低廉的晶闸管维持电流测试仪，是众多晶闸管的制造商及晶闸管模块的制造商的渴求，对我国的电力电子半导体器件的制造业的提升，有积极意义。

发明内容

本发明提供一种晶闸管维持电流IH快捷测试仪的技术和电路，利用常见电子元器件组成，能在数毫秒时间内测得的晶闸管维持电流的数据，并给予长时间存储和显示，直到第二只测量时，第一只测量的数据才得以消隐。仪器可测量1mA～1000mA的维持电流值，可调节核定电压电流曲线的取值点，测试结果通过数字表直接显示。电路的制造成本低，有电子技术基础者都能制作及维护。

一种晶闸管维持电流IH快捷测试仪，由三部分电路组成：直流电源电路，负责提供二种直流电源；数据采集储存电路，负责将晶闸管的维持电流数据采集检出并储存起来；测量数椐显示电路，负责将已储存的测量数据显示出来。

直流电源电路，由电源开关K1、电源变压器E1、二极管D1、单相整流桥D2、电阻R1、电解电容C1、C2和C3、三端稳压器J1，计9只元器件组成；E1初级通过K1接交流220V 电源，E1次级接到D2的二个交流端；D2的负端接地、正端接C2的正极并接到J4的1脚和 D1的正极，D1的负极串联R1后接C1的正极；C1、C2、C3及J4的2脚共同接地线；J4 的3脚接到C3的正极后对外输出+V电源。

220V交流电压通过K1后输入E1初级，次级输出12V交流电压；经D2全波整流、C2 滤波，产生约16～17V直流电压；再经J4稳压、C3滤波，产生稳定的+12V直流电压，供数据采集储存电路和测量数椐显示电路使用；D1将16～17V直流电压通过R1充入C1，供晶闸管触发用，R1的取值以不能触发晶闸管为限，C1的取值要满足晶闸管的脉冲触发为准，所以R1与C1的时间常数约为数百毫秒为妥。

数据采集储存电路，由电阻R3、R4、R5、R7、钽电解电容C4、运放电路J4-2、三极管J2、J3、稳压二极管D3，计9只元器件组成；J4-2的6脚，接被测晶闸管的阳极A，J4-2的 5脚，接R7的一端和D3的负极，J4-2的8脚接R7的另一端又接+V，J4-2的4脚接D3的正极又接地，J4-2的7脚接R5的一端，R5的另一端接J3的基极，J3的发射极接地，J3的集电极接R4的一端，R4的另一端接C4的正极和J2的集电极，C4的负极接地，J2的发射极接+V，J2的基极接R3的一端，R3的另一端接被测晶闸管的门极G，又同时接R2的一端， R2的另一端接直流电源电路中C1的正极。

被测晶闸管的触发或截止的箝位原理：R7与D3组成了一个稳压电路，稳压值送到J4-2 的5脚作为取样启动的标准，被测晶闸管的阳极A的电位加在了J4-2的6脚上。当被测晶闸管导通时，阳极A的电位低于5脚，J4-2的7脚输出正电位；当被测晶闸管截止时，阳极A的电位高于5脚，J4-2的7脚输出负电位位。

被测晶闸管的触发原理：先将被测晶闸管的阳极、阴极分别与A、K端相连，再将G接线端与被测晶闸管的门极碰触一下(时间约1mS即可)，C1上约16V直流电压即通过R2对被测晶闸管的门极输入触发电流，电流值≈(16-1)V/R2，此电流值根据(3～10)倍的被测晶闸管触发电流选取，一般取1A左右，式中1V是门极触发电压；触发时，G点电位下降， J2通过R3获得基极电流，J2的集电极电流将C4充电到12V，此电位通过J4-1、J5、R6传递到被测晶闸管的阳极A上，被测晶闸管在门极、阳极都满足触发条件时，立即导通，导通电流为12V/R6，此电流值也取1A左右，远大于被测晶闸管的维持电流。

被测晶闸管的维持电流数据采取原理：被测晶闸管触发导通后，J4-2的7脚输出高电位，通过R5向J3提供基极电流，J3饱和，C4在触发期间所充12V电压，被R4放电，C4的电位逐渐下降，被测晶闸管的阳极电流也随之下降。当被测晶闸管的阳极电流下降到维持电流值时，被测晶闸管的阳-阴极间电压上升，J4-2的7脚电位下降到零，J3由导通转为截止， C4停止放电，被测晶闸管的阳极电流停止下降，被箝制在维持电流的值上，且被永久保留。

测量数椐显示电路，由运放电路J4-1、三极管J5、电阻R6、数字电流表B1、电压表B2，计5只元器件组成；J4-1的3脚与数据采集储存电路中的C4的正极相连；J4-1的2脚与1脚相连，并且与J5的基极相连；J5的集电极接+V，J5的发射极接R6的一端；J5的另一端接B1的正极，B1的负极与B2的正极相接，又接到被测晶闸管的阳极，B2的负极接地。

运放电路J4-1，接成电压跟随器形式，C4上的电压通过J4-1的3脚真实地反映到了1 脚上，J5也接成射极跟随式，将C4上的电压减掉0.5V左右，加在了R6上，由R6、B1、被测晶闸管的阳极和阴极的串联支路，形成了被测晶闸管的阳极电流，当阳极电流被箝制在维持电流的值上时，利用B1可清晰、准确地显示出来，直到第二只被测晶闸管测试后，B2才消隐去了第一只维持电流值而显示第二只的维持电流值。B2的作用是显示被测晶闸管的阳极和阴极之间的电压，可以辅助观察测量维持电流的过程。在测量维持电流的过程中，可以看到：未触发前，B2电压值为零；触发后，B2电压值为1～3V；随着阳极电流的减小，B2电压逐渐升高，到达设定值时电路翻转，被测晶闸管截止，B2显示的值升高到近似C4的电压值时停止不动。

附图说明

图1、晶闸管阳极到阴极电流Iak，与晶闸管阳极到阴极电压Vak关系图。图中，标出了维持电流IH与对应电压VH位置。

图2、晶闸管维持电流IH快捷测试仪，电原理方框图；图中，(1)为维持电流信号输入， (2)为测量数据校正功能，(3)为交流市电输入。

图3、晶闸管维持电流IH快捷测试仪，电原路结构图。图中，用虚线划开了直流电源电路，数据采集储存电路，测量数椐显示电路等三部分电路。

具体实施方式

本发明的实施主要工作是装置与调试。

所有电路可以装置在PCB绝缘电路板上，先将板上的铜箔制成连接电路，全部元器件按电路要求焊接在板上，留出输入及输出端口即可。

电路全部元器件组装完毕后，即可进行调试。

1，将E1初级接入220V交流电源，此时E1的次级应有12V左右的交流电压出现，如无此电压，应检查E1是否损坏或次级是否短路。再检查电解电容C2二端有无16～17V直流电压，如无此电压，应检查D2和C2是否损坏。接下来，应检查C3上有无12V直流电压，如无此电压，应检查J1和C3是否损坏。还要检查C1上上有无16～17V直流电压，如无此电压，应检查D1、R1和C1是否损坏。

2，接入被测晶闸管的阳极和阴极，用G端触碰被测晶闸管的门极，线路应能正常工作， B1、B2表应有指示。当异常时，应根据本说明书原理查验数据采集储存电路全部元器件，重点应监测C4上电压，分析电路故障，予以排除。

3，电阻R4是可变阻值的。当阻值大时，C4上电压下降较慢，有利于观察且测得维持电流数据较准确，但测量速度较慢；当阻值小时，C4上电压下降较快，不利于观察且由于元器件内部动作有时间差，测得维持电流数据不够准确，但测量速度较快。可以根据仪器用途，选择合理的R4值。

4，稳压二极管D3的稳压值，决定了IH的选择点。当稳压值较大时，IH选择点较迟，测得的维持电流数据较小；当稳压值较小时，IH选择点较早，测得的维持电流数据较大。选择合理的稳压二极管D3的稳压值，可校正IH值。发明人建议稳压二极管D3的稳压值选取5.1V较妥。

Claims (4)

1.一种晶闸管维持电流IH快捷测试仪，其特征是：由三部分电路组成；直流电源电路，负责提供二种直流电源；数据采集储存电路，负责将晶闸管的维持电流数据采集检出并储存起来；测量数椐显示电路，负责将已储存的测量数据显示出来。

2.根据权利要求1所述晶闸管维持电流IH快捷测试仪，其特征在于：直流电源电路，由电源开关K1、电源变压器E1、二极管D1、单相整流桥D2、电阻R1、电解电容C1、C2和C3、三端稳压器J1，计9只元器件组成；E1初级通过K1接交流220V电源，E1次级接到D2的二个交流端；D2的负端接地、正端接C2的正极并接到J4的1脚和D1的正极，D1的负极串联R1后接C1的正极；C1、C2、C3及J4的2脚共同接地线；J4的3脚接到C3的正极后对外输出+V电源。

3.根据权利要求1所述晶闸管维持电流IH快捷测试仪，其特征在于：数据采集储存电路，由电阻R3、R4、R5、R7、钽电解电容C4、运放电路J4-2、三极管J2、J3、稳压二极管D3，计9只元器件组成；J4-2的6脚，接被测晶闸管的阳极A，J4-2的5脚，接R7的一端和D3的负极，J4-2的8脚接R7的另一端又接+V，J4-2的4脚接D3的正极又接地，J4-2的7脚接R5的一端，R5的另一端接J3的基极，J3的发射极接地，J3的集电极接R4的一端，R4的另一端接C4的正极和J2的集电极，C4的负极接地，J2的发射极接+V，J2的基极接R3的一端，R3的另一端接被测晶闸管的门极G，又同时接R2的一端，R2的另一端接直流电源电路中C1的正极。

4.根据权利要求1所述晶闸管维持电流IH快捷测试仪，其特征在于：测量数椐显示电路，由运放电路J4-1、三极管J5、电阻R6、数字电流表B1、电压表B2，计5只元器件组成；J4-1的3脚与数据采集储存电路中的C4的正极相连；J4-1的2脚与1脚相连，并且与J5的基极相连；J5的集电极接+V，J5的发射极接R6的一端；J5的另一端接B1的正极，B1的负极与B2的正极相接，又接到被测晶闸管的阳极，B2的负极接地。