ZESPÓŁ AUTORSKI

Uniwersytet Morski w Gdyni

Prof. dr hab. inż. Krzysztof Górecki

dr inż. Paweł Górecki

prof. dr hab. inż. Janusz Zarębski

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Opracowany wynalazek umożliwia weryfikację jakości montażu modułu elektroizolowanego do komponentów systemu chłodzenia, np. do radiatora. Jakość tego połączenia w decydujący sposób wpływa na czas życia rozważanego modułu oraz układu zawierającego ten moduł. Wynalazek może mieć zastosowanie w dziale kontroli jakości przyrządów półprzewodnikowych, w przemyśle elektronicznym oraz w laboratoriach badawczych zajmujących się badaniami eksperymentalnymi przyrządów półprzewodnikowych i układów elektronicznych i energoelektronicznych.

ISTOTA WYNALAZKU

Istotą wynalazku jest sposób pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym obejmujący pomiar własnych rezystancji termicznych tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką i diody zawartych w module elektroizolowanym oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tą diodą a tym tranzystorem. Sposób wykorzystuje w charakterze parametrów termoczułych napięcie na diodzie spolaryzowanej w kierunku przewodzenia oraz napięcie między bramką a źródłem tranzystora i jest realizowany w 7 etapach. Etap I pomiaru stanowi kalibracja charakterystyk termometrycznych i wyznaczenie ich nachylenia oraz wartości parametrów termoczułych przy znanej wartości temperatury otoczenia, a ostatni etap obejmuje obliczenie wartości rezystancji termicznych diody, tranzystora oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tymi elementami ze wzorów. W etapie II pomiaru tranzystor IGBT pracuje w zakresie aktywnym przy dużej wartości prądu kolektora powodującej wzrost temperatury wnętrza tranzystora, po uzyskaniu stanu ustalonego termicznie mierzona jest moc wydzielana w tym tranzystorze. W etapie III skokowo zmniejszana jest wartość prądu kolektora tranzystora do wartości stosowanej podczas kalibracji i mierzona jest wartość napięcia między bramką a emiterem tranzystora. W etapie IV wyłączane jest zasilanie tranzystora a dioda polaryzowana jest w kierunku przewodzenia prądem o wartości stosowanej w czasie kalibracji i mierzona jest wartość napięcia przewodzenia diody. W etapie V dioda polaryzowana jest w kierunku przewodzenia prądem zapewniającym istotny wzrost wartości temperatury wnętrza diody. Po uzyskaniu stanu termicznie ustalonego mierzona jest wartość mocy wydzielanej w diodzie. W etapie VI wartość prądu diody jest skokowo przełączana na wartość stosowaną w czasie kalibracji i mierzona jest wartość napięcia na diodzie. W etapie VII wartości rezystancji termicznej tranzystora, rezystancji termicznej diody oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tranzystorem a diodą są obliczane ze wzorów sformułowanych przez twórców. Istotą wynalazku jest też układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym. Układ zawiera mierzony moduł elektroizolowany z tranzystorem bipolarnym z izolowaną bramką i diodą umieszczony w termostacie, zasilacze napięciowe i prądowe, rezystory, woltomierz, amperomierz, diody, termostat, przełączniki, przetwornik analogowo-cyfrowy i komputer. W module elektroizolowanym katoda diody zwarta jest z kolektorem tranzystora, a jej anoda z emiterem tranzystora. Bramka tranzystora bipolarnego z izolowana bramką jest podłączona do masy. Równolegle do zacisków diody włączony jest woltomierz, a z emiterem tranzystora połączony jest przełącznik dwupozycyjny S3, wejście przetwornika analogowo-cyfrowego zawartego w komputerze oraz anoda pierwszej diody D1, a z jej katodą połączone są zaciski przełącznika S1 oraz pierwszego źródła prądowego IH. Drugi zacisk przełącznika S1 połączony jest do masy, a pierwszy zacisk przełącznika S3 połączony jest przez pierwszy rezystor R1 z pierwszym zasilaczem napięciowym-UM, a drugi zacisk tego przełącznika zwarty jest do masy. Drugi zasilacz napięciowy UC przez drugi rezystor R2 i amperomierz jest połączony z zaciskiem 1 przełącznika S2, dołączonego do kolektora tranzystora. Drugi zacisk przełącznika S2 połączony jest z anodą drugiej diody D2 i przez trzeci rezystor R3 z zasilaczem napięciowym–UM1. Katoda drugiej diody D2 połączona jest z drugim zasilaczem prądowym IH1 oraz z zaciskiem przełącznika S4, którego drugi zacisk zwarty jest do masy.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Zaprezentowany wynalazek może mieć zastosowanie w pracach uruchomieniowych i badawczych w zakresie układów energoelektronicznych. Potencjalnymi nabywcami urządzenia realizującego wynalazek mogą być przedsiębiorstwa zajmujące się produkcją układów energoelektronicznych, instytuty badawcze i placówki naukowe. Twórcy wynalazku opracowali schematy elektryczne poszczególnych bloków funkcjonalnych opracowanego układu pomiarowego i zbudowali prototyp, który został pomyślnie przetestowany. Potrzebny jest tylko zainteresowany podmiot gospodarczy, który podejmie się produkcji opracowanego układu i wprowadzi go na rynek.