CS240700B1

CS240700B1 - Thyristors and diodes recovery properties measuring circuit

Info

Publication number: CS240700B1
Application number: CS848721A
Authority: CS
Inventors: Pavel Laznicka
Original assignee: Pavel Laznicka
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS872184A1

Abstract

Zapojení se týká obvodu pro měření zotavovacích vlastností polovodičových tyristorů a diod. Obvod je složený ze dvou zdrojů napětí, dvou kondenzátorových baterií, tranzistoru zapojeného jako zdroj propustného proudu, tyristorového spínače, proměnné indukčnosti, bloku řízení a aktivních a pasivních součástí. Zotavovací děj začíná v okamžiku, kdy se hodnota závěrného proudu rovná hodnotě propustného proudu. Proud rovný rozdílu proudu v propustném a závěrném směru protéká měřeným prvkem a bočníkem, z kterého je snímán papříklad osciloskopem nebo jiným vyhodnocovacím zařízením.The wiring relates to a measurement circuit recovery properties of semiconductor thyristors and diodes. The circuit is composed of two voltage sources, two capacitor batteries, a transistor wired as a current source, thyristor switch, variable inductance, control block and active and passive included. The recovery story begins when it is the closing current value is equal to forward current. The current equals the difference flow in the forward and reverse direction the measured element and shunt from which it is scanned by an oscilloscope or another evaluation device.

Description

Vynález se týká obvodu pro měření zotavovacích vlastností tyristorů a diod.The invention relates to a circuit for measuring the recovery properties of thyristors and diodes.

Dosud známé obvody jsou složeny ze dvou tranzistorových zdrojů proudu, které jsou zapojeny proti sobě. Požadovaný průběh proudu v měřeném prvku je získáván jako rozdíl proudů z propustného a závěrného zdroje. Tranzistory v obou proudových zdrojích pracují v lineárním režimu, takže jsou zatíženy značnou kolektorovou ztrátou. To se týká zejména tranzistorů v závěrném proudovém zdroji, neboť tento zdroj musí být navržen na takovou hodnotu proudu, která je součtem nejvyššího propustného proudu a největší amplitudy zotavovacího proudu, která přichází v úvahu u měřených prvků. Z důvodu značné kolektorové ztráty musí být použity výkonové tranzistory. Ty však nemohou zajistit požadovaný velmi rychlý a zároveň lineární pokles proudu v měřeném prvku. Přitom zotavovací parametry tyristorů i diod jsou na strmosti poklesu proudu značně závislé a s rostoucí strmostí poklesu proudu pe výrazně zvyšují.Previously known circuits are composed of two transistor current sources which are connected against each other. The required current waveform in the measured element is obtained as the difference of currents from the forward and reverse sources. The transistors in both power sources operate in linear mode, so they are burdened with considerable collector loss. This applies in particular to the transistors in the reverse current source, since this source must be designed for a current value that is the sum of the highest forward current and the highest recovery current amplitude that is possible for the elements to be measured. Power transistors must be used due to the considerable collector loss. However, these cannot provide the required very fast and at the same time linear current drop in the measured element. At the same time, the recovery parameters of both thyristors and diodes are highly dependent on the steep current drop and increase significantly with increasing steep current drop pe.

Dále jspu známy obvodýVčs.AO 230 798 , ve kterých se pro měření zotavovacích vlastností využívá půlsinusového průběhu proudu a nelze tedy docílit ustáleného průběhu propustného proudu před započetím zotavovacího děje.Furthermore, there are known circuits, such as A0 230 798, in which the half-sine waveform of the current is used for the measurement of the recovery properties and therefore a steady-state current throughput cannot be achieved prior to the start of the recovery process.

240 70Q240 70Q

Výše uvedené nevýhody odstraňuje obvod pro měření zotavovacích vlastností polovodičových tyristorů a diod podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kladná svorka prvního zdroje napětí, ke kterému je paralelně připojena první kondenzátorová baterie, je spojena jednak přes bočník s anodou měřeného prvku a jednak s anodou diody, která je antiparalelně zapojena k paralelní kombinaci druhé kondenzátorové baterie a druhého zdroje napětí.The above mentioned disadvantages are eliminated by the circuit for measuring the recovery properties of semiconductor thyristors and diodes according to the invention, which consists in that the positive terminal of the first voltage source, to which the first capacitor battery is connected in parallel, is connected via a shunt to the anode of the measured element. an anode diode that is antiparallel connected to a parallel combination of the second capacitor battery and the second voltage source.

Záporný pól prvního zdroje napětí je spojen přes emitorový resistor s emitorem tranzistoru a s první svorkou řídícího bloku, jehož druhá svorka je spojena s bází tranzistoru. Kolektor tranzistoru je spojen s katodou měřeného prvku, jehož řídící elektroda je spojena s třetí svorkou řídícího bloku. Katoda měřeného prvku je spojena jednak se čtvrtou svorkou řídícího bloku a jednak s anodou nulové diody, která je paralelně zapojena k proměnné indukčnosti. Katoda nulové diody je spojena s katodou tyristorového spínače, která je spojena s pátou svorkou řídícího bloku. Anoda tyristorového spínače je spojena s kladným pólem druhého zdroje napětí a řídící elektroda je spojena s šestou svorkou řídícího bloku.The negative pole of the first voltage source is connected via an emitter resistor to the emitter of the transistor and to the first terminal of the control block, the second terminal of which is connected to the base of the transistor. The transistor collector is connected to the cathode of the measured element, whose control electrode is connected to the third terminal of the control block. The cathode of the measured element is connected both to the fourth terminal of the control block and to the neutral diode anode, which is connected in parallel to the variable inductance. The zero diode cathode is coupled to the thyristor switch cathode which is coupled to the fifth control block terminal. The anode of the thyristor switch is connected to the positive pole of the second voltage source and the control electrode is connected to the sixth terminal of the control block.

Výhoda uvedeného obvodu podle vynálezu spočívá v tom, že umožňuje dosažení vyšší strmosti poklesu proudu v měřeném prvku, než zapojení s tranzistorovým zdrojem závěrného proudu, dále umožňuje měřit prvky s podstatně vyšší amplitudou zotavovacího proudu a odpadá potřeba tranzistorového zdroje závěrného proudu, na který jsou kladeny protichůdné požadavky. V obvodu závěrného proudu je zařazen pouze tyristor, který pracuje ve spínacím režimu, takže je zatížen minimální výkonovou ztrátou.The advantage of the circuit according to the invention is that it allows to achieve a higher current drop steepness in the measured element than the connection with the transistor reverse current source, furthermore it is possible to measure the elements with significantly higher recovery current amplitude and eliminates the need for transistor reverse current source. conflicting requirements. Only the thyristor, which operates in the switching mode, is placed in the reverse current circuit, so it is burdened with minimal power loss.

Obvod podle vynálezu dále zaručuje, že před počátkem zotavovacího děje protéká ustálený propustný proud.The circuit according to the invention further guarantees that a steady-state current flows before the start of the recovery process.

Schéma zapojení obvodu pro měření zotavovacích vlastností tyristorů a diod podle vynálezu je na přiloženém výkresu.The circuit diagram for measuring the recovery properties of thyristors and diodes according to the invention is shown in the attached drawing.

Konkrétní zapojeníSpecific involvement

Silový obvod se skládá v podstatě ze dvou hlavních smyček. Smyčka propustného proudu začíná na kladném pólu první kondenzátorové baterie 2, spojeném s kladným pólem prvního zdroje 1 napětí, pokračuje přes bočník 2 na anodu měřeného prvku 4® kterým je v tomto případě tyristor, z katody měřeného prvku na kolektor tranzistoru 2, z emitoru tranzistoru přes emitorový rezistor 6 na záporný pól první kondenzátorové baterie 2 spojený se záporným pólem prvního , -, 240 700 zdroje 1.The power circuit consists essentially of two main loops. The forward current loop starts at the positive pole of the first capacitor battery 2, connected to the positive pole of the first voltage source 1, continues through the shunt 2 to the anode of the measured element 4®, in this case a thyristor. via an emitter resistor 6 to the negative pole of the first capacitor battery 2 connected to the negative pole of the first 240 240 source 1.

Smyčka závěrného proudu začíná na kladném pólu druhé kondenzátorové baterie 8, spojené s kladným pólem druhého zdroje £ napětí, pokračuje spojem s anodou tyristorového spínače 12, z katody tyristorového spínače přes proměnnou indukčnost 10 na katodu měřeného prvku £, z anody měřeného prvku přes bočník £ na záporný pól druhé kondenzátorové baterie 8, spojený se záporným pólem druhého zdroje £ napětí. Obě smyčky mají společnou tu část, ve které je zapojen měřený prvek £ v sérii s bočníkem £. Proudy v obou smyčkách protékají opačným směrem, takže měřeným prvkem £ a bočníkem J protéká proud rovný rozdílu proudu v obou smyčkách. Bočník £ slouží ke snímání průběhu proudu měřeným prvkem £.The reverse current loop starts at the positive pole of the second capacitor battery 8, connected to the positive pole of the second voltage source 8, continuing the connection with the anode of the thyristor switch 12, from the cathode of the thyristor switch through variable inductance 10 to the cathode of the measured element. the negative pole of the second capacitor battery 8 connected to the negative pole of the second voltage source 8. The two loops have a common part in which the element to be measured is connected in series with the shunt 6. The currents in both loops flow in the opposite direction, so that a current equal to the current difference in the two loops flows through the measured element 6 and the shunt J. The shunt 8 serves for sensing the current flow measured by the element 6.

K jeho svorkám je možno připojit osciloskop nebo jiné vyhodnocovací zařízení. Záporný pól první kondenzátorové baterie 2 je dále spojen s první svorkou řídícího bloku 13. jehož druhá svorka je spojena s bází tranzistoru Katoda měřeného prvku £ je spojena s třetí svorkou řídícího bloku U a řídící elektroda v případě, že měřeným prvkem £ je tyristor je spojena s čtvrtou svorkou řídícího bloku Katoda tyristorového spínače 12 je spojena s pátou svorkou řídícího bloku 13. jehož šestá svorka je spojena s řídící elektrodou tyristorového spínače.An oscilloscope or other evaluation device can be connected to its terminals. The negative terminal of the first capacitor battery 2 is further connected to the first terminal of the control block 13, the second terminal of which is connected to the base of the transistor. The cathode of the measured element 8 is connected to the third terminal of the control block U and the control electrode. with the fourth terminal of the control block The cathode of the thyristor switch 12 is connected to the fifth terminal of the control block 13, the sixth terminal of which is connected to the control electrode of the thyristor switch.

Měřící cyklus začíná přivedením napětí z řídícího bloku 13 na bázi tranzistoru % a přes emitorový rezistor 6 na emitor tranzistoru 2· Kolektorový proud tranzistoru £ a tím i proud ve smyčce propustného proudu je roven podílu přivedeného napětí a odporu emitorového rezistoru 6. Je-li měřeným prvkem tyristor, je třeba přivést na začátku měřícího cyklu též zapalovací impuls do jeho řídící elektrody. Po uplynutí zvolené doby je přiveden zapalovací impuls do řídící elektrody tyristorového spínače 12. Po sepnutí tyristorového spínače 12 narůstá proud v závěrné smyčce. Proud narůstá podle sinusovky, jejíž-parametry jsou dány nastavenou hodnotou proměnné indukčnosti 10, kapacitou druhé kondenzátorové baterie 8 a napětím druhého zdroje £ napětí. Závěrný proud protéká měřeným prvkem^v opačném směru a odečítá se od propustného proudu. Kdyby v obvodu nebyl zařazen měřený prvek^ měl by průběh závěrného proudu tvar poloviny sinusovky, jejíž amplituda několikanásobně převyšuje amplitudu propustného proudu. Protože je v obvodu zařazen měřený prvek^ dochází v okamžiku, kdy se hodnota závěrného proudu vyrovná s amplitudou propustného proudu, k po4The measurement cycle starts by applying a voltage from the transistor-based control block 13 and through the emitter resistor 6 to the emitter of transistor 2. The collector current of the transistor 6 and hence the current in the forward current loop equals the quoted voltage and resistance of the emitter. element of thyristor, it is necessary to bring ignition pulse to its control electrode at the beginning of the measuring cycle. After the selected time has elapsed, the ignition pulse is applied to the control electrode of the thyristor switch 12. Upon closing of the thyristor switch 12, the current in the reverse loop increases. The current increases according to the sine wave whose parameters are given by the set value of the variable inductance 10, the capacity of the second capacitor battery 8 and the voltage of the second voltage source 6. The reverse current flows through the measured element in the opposite direction and is subtracted from the forward current. If the measured element was not included in the circuit, the course of the reverse current would have the shape of half a sine wave, the amplitude of which several times exceeds the amplitude of the forward current. Since the measured element ^ is included in the circuit, when the reverse current value equals the forward current amplitude, po4 occurs.

240 700 čátku zotavovacího děje, ve kterém se obnovují závěrné vlastnosti měřeného prvku^ Z toho důvodu nevyužijeme celou aqplitudu sinusového kmitu, ale pouze jeho malou část, kterou je možno s nepatrnou chybou považovat za přímkovou. Strmost poklesu proudu v měřeném prvku^je rovna podílu napětí na druhé kondenzátorové baterii^ a nastavené hodnoty proměnné indukčnosti. Jestliže nastavíme proměnnou indukčnost/na nulovou hodnotu, je maximální dosažitelná strmost poklesu proudu v měřeném prvku£omezena pouze parazitními indukčnostmi v obvodu, které je možno vhodným konstrukčním uspořádáním snížit na zanedbatelnou hodnotu·For this reason, we do not use the full aqplitude of the sine wave, but only a small part of it, which can be considered a linear error with a slight error. The steepness of the current drop in the measured element is equal to the ratio of the voltage to the second capacitor battery 4 and to the set value of the variable inductance. If we set the variable inductance / to zero, the maximum attainable current drop slope in the measured element £ is limited only by the parasitic inductances in the circuit, which can be reduced to a negligible value by a suitable design ·

Výsledný proud ve společné větvi tvořené bočníkem % a měřeným prvkem 4 prochází nulou a mění svůj směr· Po obnovení závěrných vlastností měřeného prvku 4 přestává protékat proud přes společnou větev a uzavírá se přes zbývající část obou smyček tj. z kladného pólu první kondenzátorové baterie 2 na záporný pól druhé kondenzátorové baterie 8, tyristorový spínač 12, proměnnou indukcnost 10.. tranzistor emitorový rezistor 6 na záporný pól první kondenzátorové baterie 2. Po ukončení řídícího napěťového impulsu přivedeného do báze tranzistoru % proud tranzistoru a tím i proud v obou smyčkách zaniká. Proud vybudovaný v proměnné indukčnosti 10 se uzavírá přes nulovou diodu 11, Dioda χ připojená paralelně k druhé kondenzátorové baterii 8 chrání elektrolytické kondenzátory této baterie# před přivedením napětí nesprávné polarity.The resulting current in the common branch formed by the shunt% and the measured element 4 passes zero and changes its direction. After restoring the closing properties of the measured element 4 the current flows through the common branch and closes over the remaining part of both loops. the negative pole of the second capacitor battery 8, the thyristor switch 12, the variable inductance 10, the transistor an emitter resistor 6 to the negative pole of the first capacitor battery 2. After the control voltage pulse applied to the base of the transistor%. The current built in the variable inductance 10 is closed via a zero diode 11, a diode connected in parallel to the second capacitor battery 8 protects the electrolytic capacitors of this battery # from applying the wrong polarity voltage.

Tento obvod je vhodný pro měření zotavovacích vlastností polovodičových diod a tyristorů při jejich výrobě a aplikacích·This circuit is suitable for measuring the recovery properties of semiconductor diodes and thyristors in their manufacture and applications.

Claims

Circuit for measuring the recovery properties of thyristors and diodes, consisting of two voltage sources, two capacitor batteries, a transistor forward current source, a thyristor switch, a control block variable inductance and active and passive elements, characterized in that the positive terminal of the first voltage source (1), to which the first capacitor battery (2) is connected in parallel, it is connected both via the shunt (3) with the anode of the measured element (4) and with the anode diode (7), which is connected in parallel to the parallel combination of the second capacitor battery a second voltage source (9), the negative half of the first voltage source (1) being connected via an emitter resistor (6) to the transistor emitter (5) and to the first terminal of the control block (13) whose second terminal is connected to the transistor base / whose collector is connected to the cathode of the measured element / 4 /, whose control electrode is connected to the third terminal controlling and the cathode of the measured element (4) is connected both to the fourth terminal of the control block (13) and to the anode of the zero diode (11), which is connected in parallel to the variable inductance (10), 11) is connected to the cathode of the thyristor switch (12), which is connected to the fifth terminal of the control block (13), the anode of the thyristor switch (12) is connected to the positive pole of the second voltage source (9) and the control electrode is connected to the sixth terminal block / 13 / ·