二分法測量晶閘管關(guān)斷時間

徐慶坤 郭杰 房齊

摘要：本文利用單片機定時器設定再加電壓時間長度，采用二分法對晶閘管的關(guān)斷時間進自動查找測量，測量次數(shù)少，測試準確，可以實現(xiàn)對晶閘管的自動化測量。

Abstract： In this paper， the length of additional voltage time is set by timer of single chip， and the switch time of thyristor is automatically searched and measured by dichotomy method. The measuring times are less and the test is accurate， so the automatic measurement of thyristor can be realized.

關(guān)鍵詞：二分法；關(guān)斷時間

Key words： dichotomy；thyristor

中圖分類號：TM91 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0227-02

0 引言

傳統(tǒng)的晶閘管關(guān)斷時間測量方法都是通過手動調(diào)節(jié)再加電壓的時間長度，來測量關(guān)斷時間。或者根據(jù)電壓電流波形利用示波器來測量出關(guān)斷時間。這些測試方法很大程度上依賴于測試人員的專業(yè)知識水平和經(jīng)驗，工作效率較低。采用二分法自動尋找測量關(guān)斷時間的方法很好的解決了上述存在的問題。

1 測量關(guān)斷時間的主電路及基本原理

主回路由正向可調(diào)電壓源及電流產(chǎn)生回路、反向可調(diào)電壓源及電流產(chǎn)生回路、反向可調(diào)電壓源及電壓電流（IQR）產(chǎn)生回路、再加電壓及dv/dt施加回路等組成。其中D14、D15為高壓隔離快恢復二極管，DUT為被測元件，RQ1為電流取樣同軸分流器。反向電流施加回路為IQR，產(chǎn)生200A以上的電流，隨著dv/dt的相位而變化，施加到dv/dt之前結(jié)束。

用雙通道示波器觀測的電流、電壓波形如圖2所示。電流，電壓用探頭直接取出或用面板BNC端子取出。其中ITM為通態(tài)峰值電流，VRR為反向電壓，VDM為再加電壓，關(guān)斷時間tq為反向恢復時間trr和門極恢復時間tqr之和。

2 采用二分法測量關(guān)斷時間的過程

測關(guān)斷時間時，首先控制dv/dt充電，充電一定時間后，發(fā)出正向信號產(chǎn)生正向電流，同時觸發(fā)被測元件，施加dv/dt自動尋找，當被測元件剛好能承受規(guī)定再加電壓而不轉(zhuǎn)為通態(tài)的最短時間間隔，即為被測元件的關(guān)斷時間，同時檢測通過/失敗信號。

計算機通過串口給單片機控制板發(fā)出測量信號，開始進行關(guān)斷時間測量，首先根據(jù)計算機控制面板設定及選擇的參數(shù)進行選擇切檔，然后發(fā)出DA信號，將正向電壓、反向電壓、反向電流及重加電壓施加到設定值，然后發(fā)出dv/dt充電信號，通過放大后控制固態(tài)繼電器給電容充電，然后發(fā)出正向觸發(fā)信號，控制被測元件使其導通，產(chǎn)生正向電流，將電流取出；持續(xù)一定時間后使高壓隔離導通，當這一信號結(jié)束時施加dv/dt信號，觸發(fā)產(chǎn)生dv/dt，取出電壓信號，單片機板上，判斷通過/失敗，同時直接在被測上取出信號判斷是否有漏測，如有漏測將停止測試，如沒有則繼續(xù)二分法進行測試。

二分法是一種計算機領域中常用的數(shù)學算法。當數(shù)據(jù)元素的關(guān)鍵字線性有序排列時，則可以采用二分法查找。二分法又稱折半查找，基本原理為：取區(qū)間中間元素的關(guān)鍵字與待查關(guān)鍵字進行比較，若相等則成功；否則縮小到半個區(qū)間，在可能存在的待查元素的前半?yún)^(qū)間或者后半?yún)^(qū)間進行查找。重復以上過程，直到查找成功或者范圍縮小到空。

采用單片機定時器控制再加電壓的時間長度，因為單片機計算運算只需左移或者右移，最快、最方便，所以設置的測試范圍從1μs-512μs。①第一次測試時間為256μs，若測量通過，則取第一次時間的一半128μs，若測量失敗，則取（128+128/2）μs，繼續(xù)測量，直到步長為1μs，測量停止。②若測量范圍超出1μs-512μs時，則測量停止。

本文中二分法測試流程如圖4。

測出被測元件相應關(guān)斷時間值，將結(jié)果顯示在計算機屏幕上。

3 結(jié)論

本文中采用二分法成功的查找出晶閘管瀕臨開通和關(guān)斷之間的關(guān)斷時間的準確值，測量簡單，方便有效。

二分法作為數(shù)學領域和計算機領域的基本邏輯算法，廣泛被各領域的技術(shù)人員熟知，從而使二分法測量關(guān)斷時間可以很容易被接受，掌握。

參考文獻：

[1]李炳坤.晶閘管關(guān)斷時間測量的新方案[J].華僑大學學報自然科學版，1992.

[2]舒健.基于二分法的Profibus故障快速診斷[J].系統(tǒng)解決方案，2011.

[3]普靖.針對高壓IGBT的改進瞬態(tài)模型[J].高電壓技術(shù)，2018.