Прилад для перевірки потужних IGBT і MOSFET транзисторів з N-каналом

Під час ремонту зварювального інвертора чи іншої техніки виникає необхідність перевірити потужний IGBT або MOSFET транзистор на предмет справності, або підібрати до нього пару. Також при купівлі нових транзисторів, потрібно переконатися, що це саме ті транзистори, які відповідають маркуванню на корпусі. Перебравши різні схеми в інтернеті, вибрав одну, за якою і повторив конструкцію приладу.

Ідея полягає в тому, щоб мати якусь базу даних різних типів транзисторів, з якою можна порівнювати характеристики випробовуваного транзистора. Якщо характеристики знаходяться в необхідному діапазоні, то транзистор можна вважати справним. Усі вимірювання проводяться за простою методикою. Необхідну базу даних доведеться збирати звичайно самому, але це все можна зробити.

Прилад дозволяє провести такі вимірювання:

• визначити справність (несправність) транзистора
• визначити напругу на затворі, яка необхідна для повного відкриття транзистора
• визначити відносне падіння напруги на виводах К - Е відкритого транзистора
• визначити відносну ємність затвора транзистора (навіть в одній партії транзисторів є відхилення і його побічно можна побачити)
• підібрати транзистори з однаковими параметрами

Принципова схема приладу представлена ​​на малюнку. Він складається з джерела живлення 16 В постійного струму, цифрового мілівольтметра 0-1 В, стабілізатора напруги +5 В на мікросхемі L7805 для живлення мілівольтметра і живлення світлодіода, стабілізатора струму на лампі розжарення - для живлення випробуваного транзистора, стабілізатора струму на мікросхемі LM317 - для створення регульованої напруги (при стабільному струмі) на затворі випробуваного транзистора за допомогою змінного резистора та двох кнопок для відкривання і закривання транзистора.

Прилад досить простий і зібраний із загальнодоступних деталей. Для живлення схеми можна використати трансформатор з габаритною потужністю близько 10 Вт та напругою на вторинній обмотці 12 В. За бажанням чи в разі необхідності прилад можна живити від Li-Ion акумулятора 18650 3,7 В у парі з підвищуючим перетворювачем напруги DC-DC MT3608. Для індикації параметрів транзисторів застосований цифровий вольтметр LXD5135 з межею вимірювання від 0 до 1 В.

В моїй конструкції для живлення електронної схеми я використав акумулятор 18650 Li-ion 3,7 В та перетворювач напруги DC-DC MT3608. Далі, вивчаючи й адаптуючи вольтметр, виявив цікаву його особливість. Якщо на його клеми L0 і HI подати напругу, яка перевищує його верхній поріг вимірювання (1 В), то табло просто гасне і він нічого не показує, але варто знизити напругу і тоді з'являється індикація (це все при постійному живленні +5 В між клемами 0V і 5V). Я вирішив використовувати цю особливість. Думаю, що дуже багато цифрових вольтметрів мають таку ж особливість. Взяти, наприклад, будь-який китайський цифровий тестер: якщо в режимі 20 В на нього подати 200 В, то нічого страшного не станеться, він лише висвітить «1» і все. 

Далі розповім про чотири цікаві моменти у роботі схеми:

1. Лампа виконує 2 функції - це захист схеми при підключенні «пробитого» транзистора і деяка стабілізація струму (54-58 мА).

2. Застосування стабілізатора струму на LM317 дозволило не спалити змінний резистор (коли він у верхньому за схемою положенні) і випадково натиснутих двох кнопках одночасно, або при випробуванні «пробитого» транзистора. Величина обмеженого струму в цьому ланцюзі навіть при короткому замиканні рівна 12 мА.

3. Застосування 4 шт. діодів 1N4148 в ланцюзі затвора випробуваного транзистора потрібне для повільного розряду ємності затвора транзистора, коли напругу на його затворі вже знято, а транзистор знаходиться ще в відкритому стані. Ці діоди мають малий струм витоку, яким і розряджають ємність.

4. Застосування мигаючого світлодіода як вимірювача часу (світловий годинник) при розряді ємності затвора.

З усього вищесказаного стає абсолютно зрозуміло, як все працює.

Робота з приладом

1. Включаємо прилад, при цьому починає мигати світлодіод, вольтметр не світиться (або висвічуються цифри 999 залежить від типу вольтметра).
2. Підключаємо випробуваний транзистор.
3. Встановлюємо ручку регулятора напруги на затворі в крайнє ліве положення (проти годинникової стрілки), задавши таким чином «нуль» Вольт на затворі транзистора.
4. Натискаємо на кнопку «Відкрити» і одночасно плавно крутимо регулятор напруги за годинниковою стрілкою, збільшуючи напругу на затворі транзистора до моменту засвічування вольтметра.
5. Зупиняємося, відпускаємо кнопку «Відкрити», читаємо показник на вольтметрі та записуємо його. Це напруга відкриття транзистора.
6. Повертаємо регулятор до упору за годинниковою стрілкою.
7. Натискаємо кнопку «Відкрити», засвітиться вольтметр, читаємо дані й записуємо їх. Це напруга К-Е на відкритому транзисторі.
8. Можливо, що за час, витрачений на записи, транзистор вже закрився, тоді відкриваємо його ще раз кнопкою, і після цього відпускаємо кнопку «Відкрити» і натискаємо кнопку «Закрити» - транзистор повинен закритися, а вольтметр - згаснути. Це є перевірка цілісності транзистора - відкривання і закривання.
9. Знову відкриваємо транзистор кнопкою «Відкрити» (регулятор напруги в максимумі) та, дочекавшись появи раніше записаних показів, відпускаємо кнопку «Відкрити» одночасно починаючи підраховувати кількість спалахів світлодіода.
10. Дочекавшись згасання вольтметра, записуємо кількість спалахів світлодіода. Це і є відносний час розряду ємності затвора транзистора або час закриття (до збільшення падіння напруги на зачиненому транзисторі більш ніж 1 В). Чим цей час (кількість) більше, тим відповідно ємність затвора більша.

Далі перевіряємо всі наявні транзистори, і всі дані зводимо в таблицю.

Саме з цією таблицею й відбувається порівняльний аналіз транзисторів - фірмові вони чи копії, відповідають своїм характеристикам чи ні.

Безумовно у когось при повторенні цього приладу може вийти таблиця з дещо іншими цифрами, це можливо, бо цифри на вольтметрі залежать від багатьох речей: від наявної лампочки розжарення та величини напруги живлення.

З таблиці видно, чим відрізняються транзистори, наприклад G30N60A4 від GP4068D. Відрізняються часом закриття. Обидва транзистори застосовуються в одному і тому ж апараті - Телвін, Техніка 164, тільки перші застосовувалися трохи раніше (3, 4 роки тому), а другі застосовуються зараз. Та й інші характеристики по документації у них приблизно однакові. А в даній ситуації все наочно видно - все в наявності. Крім того, якщо у вас вийшла табличка всього з 3-4 або 5 типів транзисторів, і інших просто немає в наявності, то можна, напевно, порахувати коефіцієнт «узгодженості» ваших цифр з цією таблицею і, використовуючи його, продовжити свою таблицю, використовуючи цифри з цієї таблиці. Думаю, що залежність «узгодженості» в цій ситуації буде лінійною. На початок вистачить, а потім підкоректуєте свою таблицю з часом.

Ще раз повторюся, пристрій не вимірює величин (чисел) зазначених в документації, він робить майже те ж саме, але в відносних одиницях, порівнюючи один зразок з іншим.

Пристрій не вимірює характеристик в динамічному режимі, це тільки статика, як звичайним тестером. Але і тестером не всі транзистори піддаються перевірці, та й не всі параметри можна побачити.

Вийшов прилад простий і бюджетний, а головне, він прив'язує всі випробовування до одних рамок.

Бажаю успіху при виготовленні даного приладу!