168554. lajstromszámú szabadalom • Kétfokozatú védelmi áramkör félvezető karakterisztikarajzoló műszer túlterhelés elleni védelmére

3 168554 4 ellenálláson disszipálódik, A nagyteljesitményü kivitel jelentős költségnövekedést és térfogatnövekedést okoz. Soros korlátozó ellenállások ilyen méretezése esetén a félvezető eszközt ellátó tápegységből a teljes tápfeszültségtar tora ányban nem vehető ki a maximális teljesítmény, mivel a korlátozó ellenállás egyúttal a rövidzárási áramot is korlátozza, 5 Az ismert karakterisztikarajzoló műszerekben a vizsgált félvezetők tápfeszültségének nagysága a felhasználástól függően több kV értéket is felvehet. A korlátozó ellenállásra jutó teljesítményt figyelő áramkörök építésénél ez komoly konstrukciós problémákat okozott, mivel olyan áramköröket kellett épiteni, amelyek a 'U földhöz viszonyított alacsony és tobbkilovoltos potenciálon egyaránt megbízhatóan működtek. Cél a találmánnyal az ismert megoldások vázolt hátrányos tulajdonságainak kiküszöbölése, és olyan kétfokozatú védelmi áramkör létrehozása, amelynek alkalmazása mellett az idő- -j c leges túlterhelés a mérés folyamatát nem akadályozza, amely ezáltal lehetővé teszi a karakterisztikáknak a disszipációs hiperboláig történő felrajzolását, /ez egyben a hiperbola megjelenítését jelenti/ amely a túlterhelés helyéről és jellegéről tájékoztatást ad és amelynek alkalmazása mellett a soros korlátozó 20 ellenállások teljesítménye az ismert megoldásokhoz képest lényegesen kisebbre választható. A fentiekkel Összhangban cél a találmánynyal továbbá olyan figyelő áramkör létrehozása is, amely alkalmas az áramkorlátozó ellenállás terhelésének figyelésére és amely ugyanakkor <^5 áramkörileg függetlenítve van a tápfeszültségforrás széles feszültségtartományon belüli változó potenciáljától. A találmány lényegében azon a két alapvető felismerésen alapul, amelyek egyike szerint a túlterhelés megszüntetése két, időben eltolt on lépésben oldható meg, amikor az első lépés során csak a legvalószínűbb túlterhelési okot, azaz a félvezető eszköz tulvezérlését szüntetjük meg, a másik felismerés szerint pedig a korlátozó áramforrás teljesítményfelvételével arányos jelet a tápáramforrást meghajtó transzformátor áramával vezérelt áramvált ó transzfor- 35 mátor szekunder tekercséről nyerjük. A célt a találmánnyal ugy érjük el, hogy kétfokozatú védelmi áramkört hozunk létre, amelyet a vázolt tipusu karakterisztikarajzoló műszerbe építünk be, és a találmány szerint az egyes figyelő áramkörök kimenetei komparátor áramkörökön keresztül VAGY funkciót realizáló 40 logikai áramkör egy-egy bemenetéhez csatlakoznak, a logikai áramkör kimenete egyrészt egy dinamikus flip—flop egyik statikus bemenetéhez,, másrészt késleltető áramkör bemenetéhez, továbbá közvetlenül vagy inverteren át billenőáramkör engedélyező bemenetéhez csatlakozik, AC és a flip-flop kimenete közvetlenül vagy kapuáramkörön át a vezérlőgenerátor kimeneti jelét letiltó áramkör bemenetével van összekötve; továbbá a késleltető áramkör kimenete a bille— nőáramkör dinamikus bemenetéhez, a billenőáram— kör kimenete pedig a vizsgált félvezető tápáramforrását megszakító áramkör vezérlőbemene- 50 téhez van kapcsolva, és a billenőáramkör statikus törlő bemenete manuális működtetésű nyomógombhoz csatlakozik. A védelmi áramkor egy célszerű változatánál a túlterhelés helyét ugy állapithatjuk meg, hogy a komparátor áramkörök kimenetei egy-egy j-tároló statikus bemenetére vannak kapcsolva, ^ és a tárolók dinamikus bemenetei egymással összekötve ES-kapu kimenetéhez csatlakoznak, az ES—kapu egyik bemenete az órajelekkel vezérelt monostabil multivibrator kimenetével, másik bemenete pedig a billenőáramkör•kimenetével van összekötve; továbbá a tárolók kimene- gQ tei közvetlenül vagy elválasztó áramkörökön át egy—egy vizuális kijelző elemmel vannak összekötve. Az áramkorlátozó ellenállásra jutó terhelés figyelésére és túlterhelés esetén jelzés szolgáltatására alkalmas figyelő áramkört a találmány egy változata szerint ugy építjük ob fel, hogy a műszerrel vizsgált félvezető tápfeszültségellátását biztosító tápegységet meg-2 hajtó transzformátor egyik tekercsével áramváltó transzformátor primer tekercse van sorosan kapcsolva, amelynek ellenállásai terhelt szekunder tekercse /esetleg szűrő és/vagy egyenirányító áramkörön keresztül/ a jelzést szolgáltató komparátor egyik bemenetéhez van kapcsolva. A komparátor másik bemenetére a változtatható értékű áramkorlátozó ellenállás aktuális ohmértékével Összhangban megválasztott referencia feszültség—forrás van kapcsolva. Az igy kiképzett kétfokozatú védelmi áramkörrel a célkitűzésben megjelölt feladatok maradéktalanul megoldhatók, és a találmány szerinti megoldás előnyei nemcsak hárompólusú félvezető eszközök, hanem a leggyakrabban előforduló kétpólusú eszközök /diódák, zener-diódák/ vizsgálatánál is jelentkeznek, A védelem két fokozata közötti késleltetési idő és a vizsgálati feszültség helyes megválasztása ugyanis a meredek karakterisztikával rendelkező kétpólusú eszközök nagy dinamikus túlterhelés melletti vizsgálatát is lehetővé teszi. A találmányt a továbbiakban konkrét áramköri példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra a karakterisztikarajzoló műszer sematikus tömbvázlata a találmány szerinti védelmi áramkörök feltüntetésével, a 2. ábra a soros ellenállások disszipációját figyelő áramkör egy célszerű változata, a 3. ábra a 2.ábra szerinti figyelő áramkör változata. Az 1. ábrán a félvezető karakterisztikarajzoló műszernek a találmány szerinti megoldás megértéséhez szükséges részleteit tüntettük fel. A vizsgált félvezető három kivezetése közül a vezérlőelektród a B csatlakozóhoz, a kollektor a C csatlakozóhoz, az emitter pedig az E csatlakozóhoz kapcsolódik. A B csatlakozó 1 vezérlőgenerátorral áll összeköttetésben, amely a karakterisztika felrajzoltatása céljából különböző szintű lépcsőáramot hoz létre. A C és E csatlakozók közé Au figyelő áramkör van kapcsolva, amelynek kimeneti jele a mindenkori kollektor-emitter feszültséggel arányos. Az Au figyelő áramkör kimenete K3 komparátor áramkör egyik bemenetéhez csatlakozik,míg a K3 komparátor másik bemenetére az ábrán nem feltüntetett egyenfeszültségű forrásról Ur3 re— ferenbia feszültség csatlakozik. A félvezető eszköz áramával arányos jelet az emitteráramkörrel sorosan kapcsolt Re ellenállás révén Ai figyelő áramkör bemenetéhez vezetjük, amelynek kimenete az előző K3 komparátorral analóg felépítésű KI komparátor áramkör bemenetéhez csatlakozik, amelynek másik bemenetére az ábrán nem vázolt egyenfeszültségű forrásról Url referencia feszültség kerül. Az Ai és Au figyelő áramkörök kimeneti jeleiből az ábrán csak sematikusan jelölt Ap figyelő áramkör a félvezető eszköz pillanatnyi teljesítményfelvételének megfelelő jelet állit elő, amely K2 komparátor áramkör egyik bemenetéhez csatlakozik, ezen komparátor áramkör másik bemenetéhez az ábrán nem feltüntetett feszültségforrásról Ur2 referencia feszültséget vezetünk. A félvezető C csatlakozójával áramkorlátozó Rs ellenállás van sorosan kapcsolva. Az Rs ellenállás értéke nem feltüntetett külső vezérlő szerv segítségével adott diszkrét értékeknek megfelelően változtatható. Az emitteráramkörbe kapcsolt Re ellenállásnak az E csatlakozóval átellenes vége, amelyet a továbbiakban D ponttal jelölünk, a lő tápegységhez csatlakozik, amelynek váltakozóáramu bemenete Tri transzformátor 21 szekunder tekercséről van ellátva. A Tri transzformátor 17 primer tekercsével Tr2 áramváltó transzformátor 18 primer tekercse kapcsolódik sorosan és a két soros kapcsolású primer tekercs váltakozóáramu hálózathoz csatlakozik. A Tr2 áramváltó transzformátor 19 szekunder tekercsét 33 ellenállás terheli, és egyik vége földelt, másik vége pedig 28 szűrőáramkörön át K4 komparátor áramkör bemenetéhez csatlakozik. A Kh komparátor áramkör másik