专利名称：晶闸管动态特性测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型为教学实验用晶闸管动态特性测试仪。
晶闸管是一种大功率半导体器件，近年来发展迅速，已经广泛应用于国民经济的各个领域。由于它的不断发展和应用的不断扩大，目前已形成了一门新型学科——电力电子学。根据国民经济发展和高等院校培养人才的需要，已将电力电子器件课列为一门重要课程开设多年。这门课程讲述晶闸管等各种大功率半导体器件的内部机理、外部特性(静态与动态特性)及其测量方法等等。晶闸管的动态特性是一种重要的特性(如开通特性、关断特性等)，特别是对于工作在高频场合的器件更显得重要。然而，当前开设的实验通常只有静态特性的测量，而动态特性测量一直难以开设。当今我国一些制造厂关于动态特性的测量设备一般为自己研制，每台设备通常只能测量一个参数，如开通时间测量、关断时间测量等，这些设备的成本高、体积大，难以满足教学实验的需要。即使这样的测试设备，也没有专门生产，难以购置。由于长期不能开设动态特性测试实验，对教学效果带来不利影响。
本实用新型的目的在于设计一种性能良好的晶闸管动态特性测试仪，以满足实验教学的需要。该测试仪测量范围广，价格低，结构合理。
本实用新型的技术方案是利用可调恒流源电路对被测器件Th提供所需要的恒定通态电流，见附图2，以保证被测器件可靠导通。开关S1合闸，恒流源输出管BJT工作在放大状态，开关S2合闸，被测器件经触发导通，流过由BJT控制的通态电流。当被测器件导通一定时间后，开关S3合闸，对被测器件加以反向电压，通态电流将以一定的下降率－di／dt减小并反向，流过反向电流，直至恢复反向阻断状态。此后，在适当时刻使开关S4接通，被测器件加以具有一定du／dt的正向电压。所有开关的通断采用同步脉冲延时控制，以实现自动切换的功能。利用双踪示波器观察被测器件的电流、电压波形，即可测量所需要的动态参数。
图1本实用新型系统框图；图2电源的切换；图3脉冲形成电路；图4恒流源控制电路；图5门控电路与同步脉冲延时电路；图6延时控制电路；图7反向电压控制与－di／dt电路；图8重加断态电压控制与du／dt电路。
参照
实施例如图3所示，利用TC4572组成同步脉冲形成电路。将工频电压经全波整流后加到TC4572输入端，幅值小于10V。经脉冲整形、延时调节等得到前后沿均很好的方波脉冲。再经过功放后即可获得所需要的方波脉冲。改变电阻Rp1，使脉冲在0.5ms～3ms范围内移相，改变电阻Rp2，使脉宽在0.3ms～5ms间可调。输出脉冲幅值为10V。
同步脉冲信号首先控制恒流源和门控电路工作。同步脉冲到来时，输出管BJT工作，处于放大状态，使主电路电源加于被测器件Th上。恒流源电路采用两级复合管做推动级，以提高控制灵敏度。如图4所示，改变电阻RI1和RI2可调节恒流源的输出电流，以获得需要的被测器件通态电流。如图5所示，加于门控电路的同步脉冲经运放A0、电阻Rg0、电容Cg0、稳压管DW0和晶体管BG0延时后获得的，该脉冲同时送至延时电路的输入端，该延时电路由运放A1、电阻Rg、电容Cg、稳压管DW1和晶体管BG1组成，运放A1工作，输出信号驱动BG1导通，将加于门控电路的延时同步脉冲封锁，即得到窄脉冲输出。Rg＝12KΩ，Cg＝3000PF时，脉宽为36μs。为防止主电路对控制电路的影响，在恒流源电路和门控电路的输入端均设置了光电耦合器LED，为满足一定功率要求，光电耦合器选用GD05。
如图6所示，延时控制电路由运放A1、A2、A3与A4和相应的电阻电容组成。为增加延时的可靠性，简化电源，运放A1与A2共用单电源双运放放大器LM358，不需要外部调零，使用方便。运放A3只用LM358的一半，运放A4选用F007即可。同步脉冲经Rd1、Cd1和Rd2、Cd2两级延时，达到所需要的延时。电阻Rd1选用阻值为4KΩ的电位器，Cd1＝0.02μF，Rd2＝65KΩ，Cd2＝3600PF时，改变电阻Rd1延时调至0.35ms。经延时的脉冲P1送至－di／dt电路。经运放A2及电阻Rd1、电容Cd1延时后的脉冲，再经运放A4及电阻Rd3、电容Cd3做进一步延时，Rd3由150KΩ电位器与1KΩ电阻串联，Cd3＝3700PF，延时可达0.3ms。改变电阻Rd3延时在2μs～0.3ms间可调。该延时电路的输入脉冲加到运放A4的反向端，以获得反向的延时脉冲P3。脉冲P2送至du／dt电路。
如图7和图8所示，－di／dt电路和du／dt电路的工作由功率MOSFET控制。功率MOSFET选用增强型器件，漏源电流受控于栅偏电压。脉冲F1经放大后加到－di／dt电路功率MOSFET的栅极，使其导通，即可对被测器件加以反向电压，通态电流按一定的－di／dt减小。脉冲P2加到du／dt电路功率MOSFET的栅极，使其由导通变为截止，对被测器件加以具有一定du／dt的正向电压。
本实用新型的优点和特点1.整机装置耗电小(约25W)，体积小(为400×350×250mm3)，重量轻(小于15Kg)，便于携带。
2.只要将恒流源输出管容量增加，－di／dt电路功率MOSFET多并联几路，即可对较大容量被测器件进行测量。
3.在－di／dt电路和du／dt电路与主电路间分别设置手动开关Si和Su，就能够分别测试不同条件下被测器件的导通和反向恢复等诸动态特性。
4.在不接被测器件Th和du／dt电路不工作时，将电路的阳极和阴极接线端子短接，能够测试二极管的反向恢复特性。
5.配用SR－8双踪示波器，可对Kp5晶闸管和Zp5二极管进行实测，工作稳定。
权利要求1.一种晶闸管动态特性测试仪由同步脉冲对恒流源电路、门控电路、-di/dt电路和du/dt电路进行延时控制，其特征是(1)同步脉冲由TC4572组成，工频正弦波电压经全波整流后加到脉冲形成电路，经脉冲整形、放大后获得幅值10V的方波脉冲，移相0.5ms～3ms可调，脉宽0.3ms～5ms可调，同步脉冲直接控制恒流源工作，改变电阻RI1和RI2可调节恒流输出电流，在0～10A间可调，同步脉冲经运放A0、电阻Rg0、电容Cg0、稳压管DW0、晶体管BG0产生0.1ms延时后再控制门控电路工作，经运放A1、电阻Rg、电容Cg、稳压管DW1和晶体管BG1组成的延时电路使门控电路产生窄脉冲，触发被测器件导通，同步脉冲经延时控制电路控制-di/dt电路和du/dt电路工作，延时控制电路由运放A1、A2、A3、与A4以及电阻Rd1、Rd2、Rd3，电容Cd1、Cd2、Cd3组成，经A1、A2、A3和Rd1、Rd2、Cd1、Cd2延时得到同步脉冲P1，延时0.35ms，经A3、Rd3、Cd3延时得反相脉冲P2，延时2μs～0.3ms可调，运放A0、A1、A2和A3选用单电源双运放LM358，运放A4选用F007；(2)恒流源电路和门控电路与同步脉冲延时控制电路间用光电耦合器GD05隔离；(3)-di/dt电路和du/dt电路的通断由功率MOSFET实现。
2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征是当恒流源和门控电路工作时，－di／dt电路和du／dt电路不工作，将二极管接线端子短接，可观察被测器件Th的开通特性和通态特性。
3.根据权利要求1所述的测试仪，其特征是在被测器件Th导通时，由手动开关使－di／dt电路工作，给Th加以反向电压，可测试Th的反向恢复特性。
4.根据权利要求1所述的测试仪，其特征是在被测器件Th已加反向电压时，由手动开关使du／dt电路工作，给Th加正向电压，调节Ru测试Th的关断特性。
5.根据权利要求1所述的测试仪，其特征是将主电路接被测器件阳极和阴极的端子短接，恒流源工作使二极管导通，然后，手动使－di／dt电路工作，给二极管加反向电压，测试二极管的反向恢复特性。
专利摘要晶闸管动态特性测试仪采用同步脉冲延时控制电路，功率MOSFET做功率开关元件，实现内部自动切换电源，并设置有手动开关，能方便地观察、测试晶闸管和二极管的许多动态特性，集成化程度高，工作稳定可靠，功耗小、重量轻、价格低，是理想的实验测试设备。
文档编号G01R31/26GK2039028SQ8821362
公开日1989年6月7日 申请日期1988年8月24日 优先权日1988年8月24日
发明者马鹤亭 申请人:浙江大学