電涌電流測試儀如何工作

電壓源1充電儲存電容器2至約100V。潮流電流的脈沖形成的啟動由同步電路13確定，該命令發(fā)送命令以打開個和第二個開關10和第11個開關10和11，將控制器的控制命令與發(fā)電機14一起生成一個控制信號，以生成測試的半導體設備5和觸發(fā)脈沖9的觸發(fā)脈沖9。放大器8的不轉變輸入。它導致放大器8向N MOSFET 3的門輸出信號3。通過超過允許的脈沖功率來保護晶體管免受崩潰的損壞，對閘門的信號級別限制了電壓限制器12的限制，而其持續(xù)時間限制了個轉換的限制，而個轉換的限制了當前的反饋信號。被饋送到反相輸入放大器8。

由于晶體管3的門已連接，并且平衡電阻4包含在晶體管3的來源中，因此通過每個晶體管3的電流脈沖大致相同，并重復參考信號的形狀?？偨Y這些電流脈沖會導致一半正弦振興電流脈沖流過對齊電阻4，測試的半導體裝置5和分流（電流傳感器）6從存儲電容器2的負端子到負端子。

電涌電流脈沖的振幅和形狀由測量單元7控制。電涌電流脈沖結束后，開關10和11被同步電路13中的命令封閉。關閉個開關10形成了放大器8的本地反饋電路，以防止其在第二個開關電路之間的脈沖之間的脈沖之間的脈沖之間的效果，同時換了第二個開關電路11 Reliaiables the Transers the Transers 3。每個測試儀單元都會生成一個振幅高達3.1 ka的電流。形成3.1 ka電流需要上述240個簡單的電流來源。所有240個當前資源均位于6個電源板上，每個電源板上40個。電板的布局如圖5所示。

電力板的布局。

圖5：電力板的布局。

如上所述，板包含40個簡單的電流源，即40個MOSFET，源電阻和電解電容器，以及電容器放電元件，用于與220V網(wǎng)格斷開連接時。每個動力單元都包含6個這樣的板。電源模塊的結構布局如圖6所示。

動力單元的結構布局。圖6：動力單元的結構布局。

圖6：動力單元的結構布局。圖6：動力單元的結構布局。

從控制模塊接收命令后，電流源在其輸出時會產生100V的電壓。該電壓被饋送給當前源電源板上的存儲電容器以及用于測量的控制模塊。控制模塊單元為當前源生成控制信號，并從其中一個接收當前反饋信號。電流源的功率輸出并行連接，以總和流過經(jīng)過測試的半導體樣品的電流?？刂颇K中包含的當前調節(jié)器是數(shù)字PI控制器。在測試儀中測試了兩種類型的控制器 - 一種基于操作放大器和數(shù)字的模擬控制器。使用數(shù)字PI控制算法比基于操作放大器的模擬控制器具有許多重要優(yōu)勢。

首先，模擬控制器需要一定時間將控制電壓的輸出電壓提高到在每個脈沖之前開始打開晶體管所需的閾值，這意味著必須提前發(fā)送同步信號。其次，沒有可能對調節(jié)器的比例綜合組件進行操作調整。第三，如果丟失了當前反饋信號，則電源板上晶體管失敗的風險很高。此外，使用數(shù)字控制擴展了測試儀的功能，具有生成各種形狀的電流脈沖的能力，例如，梯形以估計測試的晶閘管的狀態(tài)擴散時間。對于外部通信，測試儀配備了CAN接口和同步輸入來啟動測試。

120 ka電涌電流測試儀的結構布局

圖7：120 ka電涌電流測試儀的結構布局

結構圖120 ka振興電流測試儀如圖7所示。測試儀包含39個相同的單元，其中38個形成了固定振幅為3100a的電流脈沖。第三十九單元形成一個電流脈沖，幅度可調節(jié)在100 a到3100A的范圍內。

測試儀的模塊化設計使增加電流振幅變得容易。這種可伸縮性僅受結構剛度的限制，并且由于寄生的電阻和電感，電源總線上產生的電壓下降。使用帶有19英寸電容式觸摸屏的HMI單元對測試儀進行控制。屏幕包括數(shù)據(jù)輸入和輸出字段，以及電流和電壓圖。操作員輸入的所有值均通過所有單位的CAN網(wǎng)絡傳輸?shù)街骺刂坪蜏y量單元。

控制單元配置了所有39個電源單位 /電流源，為測試的晶閘管生成一個開放信號，并為導致電流脈沖形成的功率單元的同步脈沖。組合的電流脈沖流過電流測量單元和測試的半導體裝置。當前的測量單元是一組帶有三波段放大器的分流器。在測試期間，控制單元測量整個設備上的電流和電壓下降。控制單元的12位AD轉換器允許以1.5％的精度測量電流和電壓，并且用于在功率模塊之間分布當前設定值的自定義算法允許在整個范圍內實現(xiàn)至少2％的設置精度。

為了確保當前調節(jié)器的穩(wěn)定運行，測試儀的功率電路必須具有的電感。為了減少整個測試儀中所有電動總線的寄生電感，從電力板到主電源總線，使用了雙層設計。經(jīng)過實驗證明的是，這種方法將整個母線系統(tǒng)的寄生電感以及夾緊裝置的寄生電感降至1-2μH。圖8顯示了電源總線上電源脈沖的電壓下降的函數(shù)降低。除了確?？刂破鞯姆€(wěn)定性外，雙紋拓拓撲還確保了通過功率電流流動對測量場引起的干擾。

在65 ka的電動總線上的電壓下降。藍線 - 電流，黃色 - 總線桿電壓，粉紅色 - 同步脈沖

圖8：在65 ka的電力總線上的電壓下降。藍線 - 電流，黃色 - 總線桿電壓，粉紅色 - 同步脈沖

在半導體結構破壞時，測試裝置的電壓下降。

圖9：在半導體結構破壞時在測試裝置處的電壓降。

當電流流過雙向動力總線時，總線之間的磁場線加起來，從而導致公共汽車相互排斥。為了防止這種情況，圖10沿其整個長度安裝每20厘米的特殊金屬領帶。按照圖11所示，以定期固定電源桿的固定時間間隔，以確保其剛度。

電動總線的設計。

圖10：電動總線的設計。

將電源巴士固定到測試儀外殼

圖11：將電動總線固定到測試人員外殼上。

電流電流測試儀由3個電源柜組成。每個機柜都包含13個連接到垂直電動總線的電源單元。該連接如圖12所示。

單位和公共汽車之間的電源連接。

圖12：單元和公共汽車之間的電源連接。

電涌電流測試儀的夾緊系統(tǒng)。

圖13：電涌電流測試儀的夾緊系統(tǒng)。

測試儀配備了用于圓盤半導體的自動夾緊系統(tǒng)。夾緊系統(tǒng)具有高達100 kN的夾緊力，可在200°C的溫度下測試設備。該夾具系統(tǒng)是通過CAN接口控制的獨立單元。它具有機電驅動器和球螺釘傳輸，用于放置經(jīng)過測試設備的壓機工作區(qū)的垂直運動。位于夾具裝置的力傳感器可以調節(jié)夾緊力。夾緊過程不需要操作員的參與，該過程是完全自動的。夾緊系統(tǒng)如圖13所示。

表1顯示了電涌電流測試儀的技術參數(shù)。

范圍值單元

當前激增的振幅，形狀是

半骨形狀的120ka

梯形形狀的當前激增的振幅16ka

當前設置精度2％

直接

電壓下降的測量精度1.5％

當前的測量精度1.5％

電源380v

重量800公斤

方面2262x1384x1202毫米

此處描述的電涌電流測試儀已在Proton-Electrotex JSC的生產地點成功實現(xiàn)（圖14）。從2017年開始的整個操作中，它都表現(xiàn)出可靠性，參數(shù)的均勻性和易用性。測試儀的電流電流與其尺寸的比例。母線的創(chuàng)新方法和母線的雙層設計使得能夠實現(xiàn)當前脈沖的理想半鼻孔形狀，這不僅可以保留在經(jīng)過測試設備的電壓下降到2-3 V到50-55 V的情況下，而且在其銷毀的那一刻也可以保留。測試儀是多功能的，允許測試半導體設備，以防止抗潮流電流，測量以半肌體和梯形電流形狀的開放狀態(tài)的直接電壓下降，并監(jiān)視狀態(tài)區(qū)域的擴散。測試儀所基于的技術解決方案受實用性模型的保護