SU661435A1 - Устройство дл измерени приведенного теплового сопротивлени силовых полупроводниковых приборов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  испытани  полупроводниковых преобразователей , примен емых преимущественно в устройствах энергоснабжени  и электрической т ги электрофицированных железных дорог , где к надежности силовых полупроводниковых прибороЁ предъ вл ютс  повышенHbte требовани . Устройство также может быть использовано дл  оценки нагрузочной способности полупроводниковой преобразовательной техники и определени  интегрального показател  дл  оценки старени  силовых полупроводниковых приборов в эксплуатации .

Известно устройство дл  контрол  теплового состо ни  силовых полупроводниковых приборов, содержащее источники измерительного тока, мостовые измерители падени  напр жени  на р-п-переходе, датчики тока силовой цепи, контакты в измерительных цеп х и катушки управлени  ими и используемых дл  испытани  преобразователей устройств энергоснабжени  и электрической т ги электрофицированных железных дорог 1.

Из известных устройств измерени  тепловых характеристик силовых полупроводниковых приборов наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее источник измерительного тока, подключенный к мостовому измерителю падени  напр жени  на р-п-переходе, датчик тока силовой цепи, контакты, установленные в измерительных цеп х, и катущку управлени  ими, соединенную с датчиком тока , измерительные приборы логометрического типа 2.

Основной недостаток устройства заключаетс  в невозможности пр мой интегральной оценки приведенного теплового сопротивлени  силовой полупроводниковый прибор - устройство охлаждени  - окружающа  среда в услови х их прбмыщленной эксплуатации под нагрузкой рабочим током, без проведени  дополнительных измерений мощности тепловых потерь и последующих расчетов.

Цель предлагаемого изобретени  - повыщение точности измерени  приведенного теплового сопротивлени  полупроводниковых силовых приборов в услови х их промыщленной эксплуатации под нагрузкой рабочим током.

Дл  этого в устройство введены холловский преобразователь мощности, делитель напр жени  и сглаживающие фильтры, Причем холловский преобразователь мощности через нормально разомкнутые контакты соединен с клеммами дл  подключени  испытуемого прибора, а датчик тока - с обмоткой электромагнита преобразовател  мощности, выход которого через сглаживающий фильтр и делитель напр жени  соединен с одной рамкой логометра, друга  рамка которого через второй сглаживающий фильтр соединена с измерителем падени  напр жени . На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит мостовой измеритель 1 падени  напр жени  на р-п-переходе, источник 2 измерительного тока, холловский преобразователь 3 мощности , датчи к 4 тока, катущку 5 управлени , контакты 6,7 и 8, сглаживающие фильтры 9 и 10 делители И, 12 и 13 напр жени , измерительный прибор 14 логометрического типа и клеммы 15 дл  подключени  испытуемого силового полупроводникового прибора,полупроводникового преобразовател  16, регулируемые резисторы 17, 18 и 19, измерительный прибор 20, аккумул торную батарею 21 (или сетевой источник питани  с разделительным трансформатором), миллиамперметр 22, регулируемый резистор 23, магнитную цепь 24, электромагнит 25, гальваническую цепь 26, датчик 27 Холла, резисторы 28, 29 и 30, резистор 31 регулировки силы тока в гальванической цепи и магнитной цепи,индуктивность 32, емкости 33, 34, 35, 36, индуктивность 37, рамки 38 и 39 логометра, испытуемый полупроводниковый прибор 40, полупроводниковый прибор 41, силовую цепь 42.

Блок мостового измерител  1 падени  напр жени  на р-п-переходе выполнен, например , в виде четырехплечевого моста, одно из плеч которого экранированными проводами соединено с клеммами 15 дл  подключени  испытуемого силового полупроводникового прибора (диода или транзистора 40), а в других плечах которого наход тс  регулируемые резисторы 17, 18 и 19, и милливольтметра 20 контрол  начальной баланси{5овки моста: - .-,.-..... .-. .:

PeryjJHpyeMbra источник 2 измерительного тока содержит, например, аккумул торную батарею 21 или сетевой источник питани  с разделительным трансформатором, миллиамперметр 22 контрол  измерительного тока, регулируемый резистор 23. Блок холловского преобразовател  3 мощности состоит, например, из гальванической цепи 26, соединенной с клеммами 15, дл  подключени  испытуемого силового полупроводникового прибора 16, с датчиком 27 Холла, резисторами 28, 29 и 30 узла начальной балансировки ЭДС Холла, резистора 31 регулировки силы тока в гальванической ,:ba « tftrd46ap j w;af tv-. И магнитной цепи 24, содержащей электромагнит 25, обмотка которого посто нно соединена через делитель 11 напр жени  с датчиком 4 тока силовой цепи 42 испытуемого прибора 40 преобразовател  16.

В качестве датчика 4 могут быть применены трансформатор тока или вместо него щунт, или силовой полупроводниковый прибор . Датчик 4 тока может быть совмещен с электромагнитом 25, при размещении датчика Холла в витке, образованном кабелем силовой цепи 42, испытуемого полупроводникового прибора 40. С датчиком тока св зана также катущка 5 управлени , помещенна  в защитный электромагнитный экран , внутри которойразмещены, например, магнитоуправл емые контакты 6, 7 и 8 типа «Геркон : нормально замкнутые 7 и 8 в цеп х мостового измерител  1 падени  напр жени  на р-п-переходе и нормально разомкнутый 6 в гальванической цепи 26 холловского преобразовател  3 мощности. Катущка 5 управлени  также может быть совмещена с датчиком 4 тока силовой цепи 42, если магнитоуправл емые контакты 6, 7. и 8 типа «Геркон поместить в виток, образованный кабелем силовой цепи 42. Выходы блоков 1 и 3 через сглаживающие, например , Т или П-образные R-С фильтры 9 и 10, с индуктивност ми 32 и 37, емкост ми 33, 34, 35 и 36, делители 12 и 13 напр жени  дл  преобразовани  выходных сигналов схем 1 и 3 соединены с рамками 38 и 39 логометра 14, который  вл етс  выходом устройства.

Устройство может быть использовано дл  преобразователей с -последовательно соеди-. ненными силовыми приборами. Напр жение

В непровод щий период снимаетс , например , обратным полупроводниковым прибором 41. При протекании силового тока в цепи 42 испытуемого полупроводникового прибора 40 в любом направлении получает питание катущка 5 управле11и , нормально разомкнутый контакт 6 зам.ыкаетс , подключа  гальваническую цепь 26 холловского преобразовател  3 мощности, а нормально замкнутые контакт 7 и 8 размыкаютс -; ; Отключа  на врем  прохождени  силового

тока блок мостового измерител  1 падени  напр жени  на р п-переходе. Мостовой измеритель 1 падени  напр жени  на р-п переходе балансируетс  при температуре р-п-структуры испытуемого полупроводникового прибора 40, равной темЛературе окружающей среды, что обеспечивает падение напр жени , пропорциональное разнице температур р-п-структуры испытуемого полупроводникового прибора 40 и окружающей среды. /

Напр жёние на выходах схемы блоков 1 и 3, измеренные при разных периодах питающего силовой полупроводниковый прибор 40 напр жени , пропорциональные мощности потерь в испытуемом полупроводникоBOM приборе 40 и разнице температур структуры выпр мл ющего элемента испытуемого полупроводникового прибора и окружающей среды, после осреднени  в R-С фильтг pax 9 и 10, умножаютс  на посто нную датчика Холла, задаваемую регулируемым делителем 12 напр жени , температурный коэффициент напр жени , задаваемый посто нным дл  данного типа полупроводниковых приборов регулируемым делителем 13 напр жени  и поступает на рамки логометра 14, который  вл етс  выходом устройства. Использование элементов холловского преобразовател  мощности, делителей, сглаживающих фильтров, показывающего прибора логометрического типа, схемы управлени , измерение разницы температур и мощности Потерь в услови х эксплуатации под рабочим током, позвол ет снизить погрещность ;1змерени  с одновременным повышением достоверности данных измерени , определ емой зависимостью величины потерь от формы рабочего тока и параметров вольтамперной характеристики и зависимостью температуры структуры от уровн  тепловых потерь и характера их распределени  во времени. Причем измер ема  величина приведенного теплового сопротивлени  может служить дл  оценки допустимой нагрузочной способности преобразовател  по наиболее греющемус , лимитируемому полупроводниковому прибору. V 11 UV-DVJAnn r WDWlVl у 11 IjrUJVJIJ у .Величина приведенного теплового сопротивлени , например, дл  системы воздушного охлаждени , „ р Р fp , . & -УН, ч If- вр-  Л.Го + Ти Р где f)wp Кил) -теплова  характеристика системы вентиль-охладитель, °С/Вт; ё - число р дов ох.ладите лей последовательно охлаждаемых; WP -средн   скорость охлаж дающего рабочего тела, м/сек; У и Ср- плотность и средн   теплоемкость охлаждающего рабочего тела кг/м и Дж/кгтрад; Ki, Ku/ - коэффициент неравно мерности распределени  тока по параллельным ветв м и неравномерности распределени  пол  скоростей воздуха по параллельно обдуваемым охладител м: fo - живое сечение охладител , 0р-п-разница температур р-п-структур испытуемого полупроводникового прибора и окружающей среды, °С; р -мощность потерь в испытуемом полупроводниковом приборе, Вт.

Claims (2)

1. 661435 Как видно из выражени , наличие лимитирующего вентил  определ етс  совместным вли нием це.лёвого р да факторов: распределением тока и охлаждающего рабочего тела по силовым полупроводниковым приборам к их радиаторам, компон.овкой радиаторов и конструктивными особенност ми системы охлаждени , потер ми в силовых полупроводниковых приборах; состо нием тепловых контактов в системе структура выпр мл ющего элемента - охлаждающее рабочее тело - окружающа  средаГобусловленных ., старением припоев, ослаблением давлени  сжати  в блоках СПП - охладитель; качеством обработки контактирующих поверхностей; отложени ми пыли на поверхност х теплообмена. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  приведенного теплового сопротивлени  силовых полупроводниковых приборов, содержащее источник измерительного тока, подключенный к мостовому измерителю падени  напр жени  на р-п-переходе, датчик тока силовой цепи, контакты, установленные в измерительных цеп х и катущку управлени  ими, соединенную с датчиком тока, измерительные приборы логометрического типа, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности изме ,з введены холловскии преобразователь мощности, делитель напр жени  И сглаживающие фильтры, причем холловский преобразователь мощности через нормально разомкнутые контакты соединен с клеммами дл  подключени  испытуемого прибора, а датчик тока - с обмоткой электромагнита преобразовател  мощности, выход которого через сглаживающий фильтр и делитель напр жени  соединен с одной рамкой логометра, друга  рамка которого через второй сглаживающий фильтр соединена с измерителем падени  напр жени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Бел ков В. А., Голубев П. Н. - «Электрическа  и теплозна  т га, 1973, № 8,
2. 2.Хазен М. М. Методика осциллографировани  температурных характеристик р-п-структур полупроводниковых вентиле.й. Труды ЦНИИ МПС, вып. 522, М., «Транспорт , 1974, с. 84. . I