Opis modelu i aparatura pomiarowa wykorzystywana w ćwiczeniu

Ćwiczenie wykonywane jest przy użyciu stanowiska pomiarowego, na którego płycie czołowej umieszczone są wyprowadzenia badanego tyrystora BTP 2/50 oraz napięcia zasilające stałe i zmienne, a także obwody pozwalające na połączenie neratora impulsów prostokątnych (GIP) o zakresie częstotliwości 1,5+700 kHz.

GIP służy do łatwiejszego odczytu czasu trwania impulsu uniwibratora na ekranie oscyloskopu. Schem at układu przedstawiono na rys. 8.7.

Uwaga!

Wyjścia uniwibratora można podłączać do bazy kluczy tranzystorowych tylko poprzez oporniki 2 , 2 k i l

168

Rys. 8.6. Źródła zasilające w stanowisku do badania tyrystorów

n 2 v

Rys. 8.7. Źródła im pulsów prostokątnych w stanowisku do badania tyrystorów

1,5 k

7

B 2 1002

1 0 k

3 0 2

■o

Rys. 8.8. Obwód bramki Rys. 8.9. Obwód anody

Zaznaczone na rys. 8. 8 i 8.9 amperomierze lub miliamperomierze to podłączane z zewnątrz przyrządy uniwersalne. Do wykonania ćwiczenia potrzebne są jeszcze:

oscyloskop 2-strumieniowy z m ożliwością pracy w trybie X-Y (np. typu KR 7203A) oraz nastawny autotransform ator sieciowy.

8.5. Program ćwiczenia

8.5.1. W yznaczanie charakterystyk statycznych obwodu głównego tyrystora Zdjąć i wykreślić charakterystykę obwodu głównego tyrystora lA = f(U A) za pom o­

cą oscyloskopu dla różnych napięć zasilania i prądów bramki. W tym celu należy ze­

stawić układ podany na rys. 8.1 2a.

o

Rys. 8.10. Klucz tranzystorow y Rys. 8.11. O bwód pomocniczy

170

c) d)

Rys. 8.12. Zasada wyznaczania charakterystyki obwodu głównego (wyjściowej) tyrystora m etodą oscy­

loskopow ą a) układ pomiarowy, b) obserwowana charakterystyka, c) przebiegi czasowe prądu i spadku napięcia na tyrystorze dla dużych wartości prądu lA, d) przebiegi czasowe prądu i spadku napięcia na tyrystorze dla małych wartości prądu lA

171

Zmieniając wartość prądu bramki lG, zaobserwować przesunięcie się charaktery­

styki. Zmieniając wartość rezystancji w obwodzie anody zaobserwować zmianę na­

chylenia fragm entów obrazu odpowiadających przeskokowi do stanu przewodzenia (1) i do stanu blokowania (2) (patrz rys. 8.12b). Zwrócić uwagę na fakt, że zachodzą­

ce tutaj procesy regeneracyjne powodują m niejszą jasność i czytelność tych frag­

mentów obrazu. Dla dużych wartości lG, kiedy tyrystor pracuje już jak dioda, widocz­

na się staje zależność prądu wstecznego Irod prądu bramki.

Przechodząc z trybu pracy X-Y do trybu obserwacji dwóch przebiegów czasowych przy regulacjach jw. obserwować przebiegi czasowe prądu lA i napięcia UA (rys. 8.1 2c). Zwrócić uwagę na pewne skomplikowanie się przebiegów przy zm niej­

szeniu wartości prądu lA (przez zmianę wartości rezystancji RA) do poziomu kilka­

krotnej wartości prądu podtrzymania lH (rys. 8.1 2d).

W obu przypadkach (tzn. dla zakresu dużych i małych wartości lA), wykorzystując funkcję „X ± Y” oscyloskopu, sprawdzić, że suma tych dwu przebiegów z odpowied­

nimi wagami, tzn. Ua oraz laRa, daje w wyniku sygnał sinusoidalny.

8.5.2. Pomiar prądu przełączania lL i prądu podtrzymania lH (rys. 8.13)

Rys 8.13. Układ do pomiaru prądów lL i lH

Przy pomiarze Ih należy załączyć tyrystor przyciskiem P, po czym zm ieniając na­

stawę potencjometru RA, zm niejszyć prąd lA aż do wyłączenia. Ostatnia wartość prą­

du lA tuż przed wyłączeniem tyrystora to prąd podtrzymania lH. Przy pomiarze lL na­

172

leży doprowadzić do bramki prąd lGT i zwiększyć prąd tyrystora aż do jego załącze­

nia. Sprawdzić wpływ prądu bramki lG na wartość prądów lH i

II-8.5.3. Pomiar napięcia wstecznego UrRM

Napięcie ^{Ur rM} mierzy się za pomocą oscyloskopu w układzie pomiarowym przed­

stawionym na rys. 8.14. W ykonanie tego pomiaru wymaga zastosowania oscylosko­

pu o czułości odchylenia w kanale Y równej 20 V/cm lub 50 V/cm.

Rys. 8.14. Układ do pomiaru napięcia UrRM m etodą oscyloskopową

8.5.4. Wyznaczanie charakterystyk bramkowych tyrystora

W układzie z rys. 8.15 można obserwować na ekranie oscyloskopu charakterysty­

ki bramkowe lG = f(U G) w stanie załączenia i wyłączenia.

Układ działa następująco. Obwód bramki zasilany jest napięciem zmiennym 5 V.

Przy dodatniej połówce sinusoidy następuje załączenie tyrystora. Przy odpowiednim ujemnym napięciu na bramce przerzutnik Schmitta pobudzi uniwibrator i przez czas dłuższy niż tq klucz tranzystorowy zostanie otwarty i tyrystor się wyłączy. Zmieniając napięcie sterujące przerzutnik Schmitta i długość impulsu, można zm ieniać kształt charakterystyki bramkowej. Należy zmierzyć wszystkie charakterystyczne parametry obwodu bramki. Zaobserwować linearyzujący wpływ podłączenia rezystora boczni­

kującego 50 omów na charakterystykę bramkową. Zaobserwować wpływ zmian prą­

du anodowego U na przesunięcie gałęzi charakterystyki odpowiadającej załączeniu tyrystora.

173

Rys. 8.15. Uktad do wyznaczania charakterystyk bramkowych tyrystora

8.5.5. Sterowanie impulsowe obwodu bramki

W układzie pomiarowym z rys. 8.16 obwód bramki sterowany jest impulsem prą­

du o regulowanej amplitudzie i czasie trwania tiG.

Rys. 8.16. Układ do im pulsowego sterowania bramki tyrystora

174

Zająć i wykreślić charakterystykę

tiG = f ( l G T )

dla dwóch różnych prądów U, dla układu bez I z bocznikiem 50£T Z charakterystyki należy wyznaczyć statyczną wartość prądu przełączania bramki.

8.5.6. Pomiar czasu wyłączania tq (wyłączenie przez przerwanie prądu)

Pomiar przeprowadza się za pom ocą układu z rys. 8.17. Tyrystor załączamy przyciskiem P. Klucz tranzystorowy przerywa na określony czas prąd w jego obwo­

dzie anodowym. Zaczynając od małej wartości, zwiększamy ten czas i maksymalna wartość, przy której tyrystor jeszcze przewodzi, to czas wyłączania tq. Zdjąć i wykre­

ślić charakterystykę tq = f(lA), bez i z bocznikiem 50Q.

Rys. 8.17. Układ do pomiaru czasu wyłączenia tq na zasadzie przerwania prądu

8.5.7. Pomiar czasu wyłączenia tq (wyłączenie przez ujemną polaryzację anody) Pomiar przeprowadza się za pomocą układu z rys. 8.18. Po załączeniu tyrystora przyciskiem P kondensator C ładuje się do napięcia U0 wynikającego z dzielnika opo­

rowego. Po zwarciu klucza tranzystorowego ujemne napięcie kondensatora podane jest na anodę tyrystora przez czas trwania impulsu sterującego. Zdjąć i wykreślić charakterystykę tq = f(lA) dla dwóch różnych wartości Uc: dla układu bez i z boczni­

kiem 50£1

175

Rys 8 18. Układ do pomiaru czasu wyłączenia t<, na zasadzie ujemnej polaryzacji anody

8.5.8. Pomiar krytycznej stromości narastania napięcia blokowania

Pomiar ten przeprowadza się w układzie z rys. 8.19. Po załączeniu klucza K na­

stępuje ładowanie kondensatora C przez rezystor Ri. Stromość narastania napięcia kondensatora będzie wynosić:

d U , ^e

— = x 0,632

d t R , ■ C

Rezystor R3 służy do ograniczenia prądu tyrystora.

d U ,

Zmierzyć — bez i z bocznikiem 50Q.

dt

Rys 8.19 Układ do pomiaru krytycznej stromości narastania napięcia blokowania

176

8.6. Tematy do opracowania

1. Narysować wykresy zależności zdjętych w czasie ćwiczenia, omówić ich przebieg i podać wnioski.

2. W yznaczyć z charakterystyk parametry obwodu głównego tyrystora.

3. W yznaczyć z charakterystyk bramkowych parametry obwodu bramki.

8.7. Literatura

1. F E. Gentry, F.W. Gutzwiller, N. Holonyak, E.E. Von Zastrow: Tyrystory, półprze­

wodnikowe prostowniki sterowane. WNT, Warszawa 1969.

2. A. Banaszkiewicz: Tyrystory. WNT, Warszawa 1966.

3. St. Malzacher, A. Błaszkowski: Elektronika. Cz. 1. Elementy układów elektronicz­

nych. Skrypt nr 951 Pol. Śl. Gliwice 1981, s. 121-126.

4. W. Marciniak: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone. WNT, Warszawa 1984. s. 495-504.

5. J. Luciński: Układy tyrystorowe. WNT, Warszawa 1972.

6. K. Badźmirowski, J. Kołodziejski, L. Spiralski, L. Stolarski: Miernictwo elementów półprzewodnikowych i układów scalonych. WKŁ, Warszawa 1984, s. 206-234.

Ćwiczenie 9