Прибор для проверки мощных IGBT и MOSFET транзисторов с N-каналом

Во время ремонта сварочного инвертора или другой техники возникает необходимость проверить мощный IGBT или MOSFET транзистор на предмет исправности, или подобрать к нему пару. Также при покупке новых транзисторов, нужно убедиться, что это именно те транзисторы, которые соответствуют маркировке на корпусе. Перебрав различные схемы в интернете, выбрал одну, по которой и повторил конструкцию прибора.

Идея заключается в том, чтобы иметь какую-то базу данных различных типов транзисторов, с которой можно сравнивать характеристики испытуемого транзистора, и если характеристики укладываются в определенные рамки, то транзистор можно считать исправным. Все измерения можно делать по упрощенной методике. Необходимую базу данных придется собирать конечно самому, но это все можно сделать.

Прибор позволяет провести такие измерения:

• определить исправность (неисправность) транзистора
• определить напряжение на затворе, которое необходимо для полного открытия транзистора
• определить относительное падение напряжения на выводах К - Э открытого транзистора
• определить относительную емкость затвора транзистора, даже в одной партии транзисторов есть отклонения и его косвенно можно увидеть
• подобрать транзисторы с одинаковыми параметрами

Принципиальная схема прибора представлена ​​на рисунке. Он состоит из источника питания 16 В постоянного тока, цифрового милливольтметра 0-1 В, стабилизатора напряжения +5 В на микросхеме L7805 для питания милливольтметра и питания светодиода, стабилизатора тока на лампе накаливания - для питания испытуемого транзистора, стабилизатора тока на микросхеме LM317 - для создания регулируемого напряжения (при стабильном токе) на затворе испытуемого транзистора с помощью переменного резистора и двух кнопок для открывания и закрывания транзистора.

Прибор достаточно прост и собран из общедоступных деталей. Для питания схемы можно использовать трансформатор с габаритной мощностью около 10 Вт и напряжением на вторичной обмотке 12 В. По желанию или в случае необходимости прибор можно питать от Li-Ion аккумулятора 18650 3,7 В в паре с повышающим преобразователем напряжения DC-DC MT3608. Для индикации параметров транзисторов применен цифровой вольтметр LXD5135 с пределом измерения от 0 до 1 В.

В моей конструкции для питания электронной схемы я использовал аккумулятор 18650 Li-ion 3,7 В и преобразователь напряжения DC-DC MT3608. Далее, изучая и адаптируя вольтметр, обнаружил интересную его особенность. Если на его клеммы L0 и HI подать напряжение, которое превышает его верхний порог измерения (1 В), то табло гаснет и вольтметр ничего не показывает, но стоит снизить напряжение и индикация возвращается (это все при постоянном питании 5В между клеммами 0V и 5V). Я решил использовать эту особенность. Думаю, что очень много цифровых вольтметров имеют такую ​​же особенность. Взять, например, любой китайский цифровой тестер, если в режиме 20 В на него подать 200 В, то ничего страшного не произойдет, он лишь высветит «1» и все.

Далее расскажу о четырех интересных моментах в работе схемы:

1. Лампа выполняет 2 функции, это защита схемы при подключении «пробитого» транзистора и некоторая стабилизация тока (54-58 мА).

2. Применение стабилизатора тока на LM317 позволило не сжечь переменный резистор (когда он в верхнем по схеме положении) и случайно нажатых двух кнопках одновременно, или при испытании «пробитого» транзистора. Размер ограниченного тока в этой цепи даже при коротком замыкании равна 12 мА.

3. Применение 4шт диодов 1N4148 в цепи затвора испытуемого транзистора нужно для медленного разряда емкости затвора транзистора, когда напряжение на его затворе уже снято, а транзистор находится еще в открытом состоянии. Эти диоды имеют малый ток утечки, которым и разряжают емкость.

4. Применение мигающего светодиода как измерителя времени (световые часы) при разряде емкости затвора.

Из всего вышесказанного становится совершенно ясно, как все работает.

Работа с прибором

1. Включаем прибор, при этом начинает мигать светодиод, вольтметр не светится (или высвечиваются цифры 999 зависит от типа вольтметра).
2. Подключаем испытанный транзистор.
3. Устанавливаем ручку регулятора напряжения на затворе в крайнее левое положение (против часовой стрелки), задав таким образом «ноль» Вольт на затворе транзистора.
4. Нажимаем на кнопку «Открыть» и одновременно плавно крутим регулятор напряжения по часовой стрелке, увеличивая напряжение на затворе транзистора до момента засветки вольтметра.
5. Останавливаемся, отпускаем кнопку «Открыть», читаем показатель на вольтметре и записываем его. Это напряжение открытия транзистора.
6. Возвращаем регулятор до упора по часовой стрелке.
7. Нажимаем кнопку «Открыть», засветится вольтметр, читаем данные и записываем их. Это напряжение К-Э на открытом транзисторе.
8. Возможно, что за время, потраченное на записи, транзистор уже закрылся, тогда открываем его еще раз кнопкой, и после этого отпускаем кнопку «Открыть» и нажимаем кнопку «Закрыть» - транзистор должен закрыться, а вольтметр - погаснуть. Это проверка целостности транзистора - открывания и закрывания.
9. Опять открываем транзистор кнопкой «Открыть» (регулятор напряжения в максимуме) и, дождавшись ранее записанных свидетельств, отпускаем кнопку «Открыть» одновременно начиная подсчитывать количество вспышек (миганий) светодиода.
10. Дождавшись угасание вольтметра, записываем количество вспышек светодиода. Это и есть относительное время разряда емкости затвора транзистора или закрытию (до увеличения падения напряжения на закрытом транзисторе более 1 В). Чем это время (количество) больше, тем соответственно емкость затвора больше.

Далее проверяем все имеющиеся транзисторы, и все данные сводим в таблицу.

Именно с этой таблицей и происходит сравнительный анализ транзисторов - фирменные они или копии, соответствуют своим характеристикам или нет.

Безусловно у кого при повторении этого прибора может выйти таблица с несколько другими цифрами, это возможно, потому что цифры на вольтметре зависят от многих вещей: от имеющейся лампочки накаливания и величины напряжения питания.

Из таблицы видно, чем отличаются, транзисторы, например G30N60A4 от GP4068D. Они отличаются временем закрытия. Оба транзисторы применяются в одном и том же аппарате - Телвин, Техника 164, только первые применялись чуть раньше (года 3, 4 назад), а вторые применяются сейчас. И другие характеристики по документации у них примерно одинаковые. А в данной ситуации все наглядно видно - все в наличии. Кроме того, если у вас получилась табличка всего с 3-4 или 5 типов транзисторов, и других просто нет в наличии, то можно, наверное, посчитать коэффициент «согласованности» ваших цифр с этой таблицей и, используя его, продолжить свою таблицу, используя цифры из этой таблицы. Думаю, что зависимость «согласованности» в этой ситуации будет линейной. На начало хватит, а потом подкорректирует свою таблицу со временем.

Еще раз повторюсь, устройство не измеряет величину (чисел) указанных в документации, оно делает почти то же самое, но в относительных единицах, сравнивая один образец с другим.

Устройство не измеряет характеристик в динамическом режиме, это только статика, как обычным тестером. Но и тестером не все транзисторы подвергаются проверке, и не все параметры можно увидеть.

Вышел прибор простой и бюджетный, а главное, он привязывает все испытания к одним рамкам.

Желаю успеха при изготовлении данного прибора!