一种晶闸管维持电流IH快捷测试仪的制作方法

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。

技术实现要素：

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。