Как проверять транзистор на работоспособность – мультиметром, тестером и не выпаивая из схемы

Сварочные трансформаторные аппараты имеют незначительную стоимость по сравнению с устройствами инверторной сварки и простоту устройства, позволяющую произвести несложные операции по ремонту.

Требования к IGBT в составе сварочных инверторов

Принцип работы инверторного сварочного аппарата достаточно прост (рисунок 2). Питающее напряжение сети выпрямляется и поступает на вход инвертора. Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное, которое передается в нагрузку через высокочастотный силовой трансформатор. Работу инвертора контролирует система управления (СУ). Увеличивая и уменьшая длительности управляющих импульсов, можно изменять передаваемую в нагрузку мощность. Кроме основных блоков, схема содержит и вспомогательные: корректор коэффициента мощности (ККМ) и выходной выпрямитель.

Рис. 2. Структура инверторного сварочного аппарата

Рис. 2. Структура инверторного сварочного аппарата

Основным блоком инверторного сварочного аппарата является непосредственно инвертор, который может быть реализован по любой из известных топологий. Среди наиболее часто используемых схем можно отметить push-pull, мостовую, полумостовую, полумостовую несимметричную (косой полумост).

Несмотря на многообразие топологий, требования к IGBT оказываются примерно одинаковыми:

  • Высокое рабочее напряжение. Для бытовой сети рейтинг напряжения транзисторов должен быть 600 В и выше.
  • Большие коммутационные токи. Средние значения достигают десятков ампер, пиковые – сотен ампер.
  • Высокая частота переключений. Увеличение частоты позволяет снизить габариты трансформатора и индуктивности выходного фильтра.
  • Малое значение энергии на включение (Eвкл) и выключение (Eвыкл) для минимизации потерь на переключения.
  • Низкое значение напряжения насыщения Uкэ нас. для минимизации кондуктивных потерь.
  • Стойкость к жесткому режиму коммутации. Инвертор работает с индуктивной нагрузкой.
  • Стойкость к короткому замыканию. Критично для мостовой и полумостовой схем.

К вышесказанному стоит добавить, что, во-первых, при выборе транзисторов для инвертора следует обращать внимание не только на рейтинги токов и напряжений, но и на параметры, определяющие мощность потерь. Во-вторых, требования к низкому напряжению насыщения и высокой рабочей частоте оказываются противоречивыми.

IGBT производства STMicro­electro­nics сочетают в себе уникальные характеристики: способны коммутировать большую мощность, отличаются высоким быстродействием, при этом – сохраняют низкое значение Uкэ нас. Это стало возможным благодаря использованию новейших технологий.

Что такое транзистор

Главным компонентом в любой электросхеме является транзистор, который под влиянием внешнего сигнала управляет током в электрической цепи. Транзисторы делятся на два вида: полевые и биполярные.

1512379040_252_%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%82%D1%8C-%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC-%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82.jpg

Транзистор один из основных компонентов микросхем и электрических схем

Биполярный транзистор имеет три вывода: база, эмиттер и коллектор. На базу подается ток небольшой величины, который вызывает изменение в зоне эмиттер-коллектор сопротивления, что приводит к изменению протекающего тока. Ток протекает в одном направлении, которое определяется типом перехода и соответствует полярности подключения.

Транзистор данного типа оснащен двумя p-n переходами. Когда в крайней области прибора преобладает электронная проводимость (n), а в средней — дырочная (p), то транзистор называется n-p-n (обратная проводимость). Если наоборот, тогда прибор именуется транзистором типа p-n-p (прямая проводимость).

Полевые транзисторы имеют характерные отличия от биполярных. Они оснащены двумя рабочими выводами — истоком и стоком и одним управляющим (затвором). В данном случае на затвор воздействует напряжение, а не ток, что характерно для биполярного типа. Электрический ток проходит между истоком и стоком с определенной интенсивностью, которая зависит от сигнала. Этот сигнал формируется между затвором и истоком или затвором и стоком. Транзистор такого типа может быть с управляющим p-n переходом или с изолированным затвором. В первом случае рабочие выводы подключаются к полупроводниковой пластине, которая может быть p- или n-типа.

1512379040_215_%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%82%D1%8C-%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC-%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82.jpg

Принцип работы полевого транзистора

Главной особенностью полевых транзисторов является то, что их управление обеспечивается не при помощи тока, а напряжения. Минимальное использование электроэнергии позволяет его применять в радиодеталях с тихими и компактными источниками питания. Такие устройства могут иметь разную полярность.

Принцип действия

Работа транзистора построена на изменении сопротивления. Элемент включает коллектор, эмиттер, который принимает на себя напряжение. Когда сигнал поступает на проводник, сопротивление уменьшается. Уровень тока зависит от площади контакта. Эмиттер предназначен для сильных токов, осуществляет переход транзистора. Происходит смещение, цепь открывается. Электронный заряд перебегает на базу.

Важно! Роль коллектора — усиление слабого сигнала. Увеличение напряжения на выходе происходит постепенно.

Что такое транзистор

Транзисторы вытеснили электролампы, позволили уменьшить количество реле, переключателей в устройствах. Это полупроводниковые триоды — радиоэлектронные компоненты из полупроводников, стандартно имеют 3 вывода.

устройство полевого транзистора

Транзисторы, предназначенные для управления током, то есть основным силовым фактором электросхем, именно его удар (не напряжения) несет опасность для человека.

полевые транзисторы

Элемент способен контролировать чрезвычайно высокие величины в выходных цепях при подаче слабого входного сигнала. Транзисторы повышают, генерируют, коммутируют, преобразовывают электросигналы, это основа микроэлектроники, электроустройств.

• биполярный транзистор

Разновидности по принципу действия:

  • биполярный транзистор из 2 типов проводников, в основе функционирования – взаимодействие на кристалле соседних p-n участков. Состоят из эмиттера/коллектора/базы (далее, эти термины будем сокращать): на последнюю идет слабый ток, вызывающий модификацию сопротивления (дальше по тексту «сопр.») в линии, состоящей из первых 2 элементов. Таким образом, протекающая величина меняется, сторона ее однонаправленности (n-p-n или p-n-p) определяется характеристиками переходов (участков) в соответствии с полярностью подключения (обратно, прямо). Управление осуществляется модулированием тока на сегменте база/эмит., вывод последнего всегда общий для сигналов управления и выхода;
  • полевой. Тип проводника один — узкий канал, подпадающий под электрополе обособленного затворного прохода. Контроль основывается на модуляции количества Вольт между ним и истоком. А между последним и стоком течет электроток (2 рабочие контакты). Величина имеет силу, зависящую от сигналов, формируемых между затвором (контакт контроля) и одной из указанных частей. Есть изделия с p-n участком управления (рабочие контакты подключаются к p- или n-полупроводнику) или с обособленными затворами.

полевой транзистор

У полевиков есть варианты полярности, для управления требуется низкий вольтаж, из-за экономичности их ставят в радиосхемы с маломощными БП. Биполярные варианты активируются токами. В аналоговых сборках превалируют вторые (БТ, BJT), в цифровых (процессоры, компьютеры) — первые. Есть также гибриды — IGBT, применяются в силовых схемах.

полевые и биполярные транзисторы

Зачем проверять

Когда затребована проверка транзистора:

  • новые элементы перед сборкой схем крайне рекомендовано перепроверить;
  • при поломке электроприбора. Неполадки описываемых запчастей редкие, но их неисправности (чаще всего возникают пробои) не исключены.

Где база, коллектор, эмиттер

Определяем базовую ножку (режим тот же — «2000 Ом»): «+» тестера касаемся левого контакта, «−» — остальных поочередно.

Определяем базовую ножку

Ножки левая/средняя «1», левая/правая — 816 Ом. Пока это малоинформативно. Щупом «+» — на средний контакт, «−» — на остальные.

Ножки

Результат схожий. Следующий этап: «+» на правую ножку, «−» — на среднюю и затем на левую.

Следующий этап

Получаем по «1», то есть сопр. одинаковое на этих участках и оно идет к бесконечности. Выходит, что мы замерили обратную эту величину на обоих p-n сегментах. Итак, база — это правая ножка. Но полная процедура как проверить исправность предполагает нахождение колл. и эмит. замерами прямого сопр. Минусом касаемся базового вывода, «+» — остальных.

Минусом касаемся базового вывода

Ножка слева — 816 Ом, это эмит., средняя — 807 Ом, это коллект., там значение всегда ниже.

коллектор

Итог такой:

  • имеющийся тип — p-n-p;
  • база справа, эмит. — слева; колл. — посередине.

Итог

Особенности транзисторов по мощности

Транзисторы выпускаются высоко, средне и маломощными. У первых двух коллект. напрямую связывается с корпусом и размещен между базой и эмит. (посередине). Такие изделия имеют радиаторы, они интенсивно нагреваются.

вывод коллектора

Проверка составного транзистора

Такой полупроводниковый элемент еще называют «транзистор Дарлингтона», по сути это два элемента, собранные в одном корпусе. Для примера, на рисунке 6 показан фрагмент спецификации к КТ827А, где отображена эквивалентная схема его устройства.

Эквивалентная схема транзистора КТ827АРис 6. Эквивалентная схема транзистора КТ827А

Проверить такой элемент мультиметром не получится, потребуется сделать простейший пробник, его схема показана на рисунке 7.

Схема для проверки составного транзистораРис. 7. Схема для проверки составного транзистора

Обозначение:

  • Т – тестируемый элемент, в нашем случае КТ827А.
  • Л – лампочка.
  • R – резистор, его номинал рассчитываем по формуле h21Э*U/I, то есть, умножаем величину входящего напряжения на минимальное значение коэффициента усиления (для КТ827A — 750), полученный результат делим на ток нагрузки. Допустим, мы используем лампочку от габаритных огней автомобиля мощностью 5 Вт, ток нагрузки составит 0,42 А (5/12). Следовательно, нам понадобится резистор на 21 кОм (750*12/0,42).

Тестирование производится следующим образом:

  1. Подключаем к базе плюс от источника, в результате должна засветиться лампочка.
  2. Подаем минус – лампочка гаснет.

Такой результат говорит о работоспособности радиодетали, при других результатах потребуется замена.

Способы устранения

Для того, чтобы при проверке не повредить деталь, нужно применять при проверке такие мультиметры, у которых используется рабочее напряжения не более 1,5 в. Если в результате проверки на мультиметре было обнаружено, что полевой транзистор вышел из строя, то его необходимо заменить на новый.

Есть что в крышке?

2. и 4. Провода, уходящие в крышку:

Слева 2 чёрных провода и жёлтый, справа 2 синих

Жёлтый провод слева — заземление. Чёрные проводки слева — датчик температуры в крышке (там в крышке он приклеен к нижней алюминиевой части крышки с помощью липкой алюминиевой фольги):

Датчик температуры из крышки

(тут проводки случайным образом синие, потому что этот датчик из модели M70, а предыдущая фотка — М45011)

Этот термодатчик, точно такой же, что и в «кнопке» снизу, суть NTC-терморезистор (сопротивление которого тем меньше, чем больше его температура) в стеклянной оболочке. Сопротивление этого резистора при 25°С — 50 КОм.

Синие проводки справа питают шнуро-ТЭН (трубчатый электронагреватель) в крышке, который также был приклеен к нижней алюминиевой части крышки с помощью липкой алюминиевой фольги:

Шнуро-ТЭН с крышки. Сопротивление 2.8К (17 Вт, с учётом того, что питается с 220 вольт). Подключается к сети 220В через симистор BT131.

5. Шнуро-ТЭН вокруг бака выглядит точно также, как на фото выше. Тоже приклеен фольгой. Но его сопротивление 1240 Ом, соответственно мощность 40 Вт. Подключается к сети через симистор BT134.

3. Основной дисковый ТЭН с дырой в центре:

Мощность 860 Вт, сопротивление 54 Ома, подключается к сети посредством электромагнитного реле. Поэтому во время работы мультиварки всё время «что-то» (а именно реле) щёлкает.

Литература

  1. Products and solutions for Factory automation and control. STMicroelectronics, 2015;
  2. Giuseppe Introvaia. TA0350. Technical article. New trench gate field-stop V series: the real tail-less IGBT. Rev. 1. STMicroelectronics, 2013;
  3. Anselmo Liberti, Rosario Gulino. AN4638. Application note. Welding machines: V and HB series IGBTs on two-switch forward converters. Rev. 1. STMicroelectronics, 2015;
  4. http://www.st.com/.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Как проверить транзистор мультиметром, не выпаивая их схемы?

Этот вопрос довольно актуальный, особенно в тех случаях, если необходимо тестировать целостность smd элементов. К сожалению, только биполярные транзисторы можно проверить мультиметром не выпаивая из платы. Но даже в этом случае нельзя быть уверенным в результате, поскольку не редки случаи, когда p-n переход элемента зашунтирован низкоомным сопротивлением.

Правила безопасной работы

Мосфеты очень уязвимы по отношению к статическому электричеству. В этом случае может произойти пробой. Для того, чтобы этого не случилось, нужно при помощи проведения тестирования его удалять. При пайке возможна ситуация, когда тепло, попадающее на транзистор, приведёт к его порче.

В этом случае нужно обеспечить теплоотвод. Для этого достаточно придерживать выводы транзистора плоскогубцами в процессе пайки. Полевики имеют широкое распространение в современных электронных приборах.

Цифровые транзисторы

Цифровой транзистор — особый вид, есть особенности как правильно его проверить.

Цифровой транзистор

Составными частями цифровых транзисторов являются резист. (R1 и 2), их номинал одинаковый (10, 22, 47 кОм) или смешанный, разный. Внешне изделие имеет обычный вид, но при «прозвонке» возникают существенные различия.

Удобный прибор для проверки транзисторов — ампервольтметр, можно взять и multimeter. При прямонаправленности, при открытом сегменте, на тестере появится сопр. приблизительно сравнимое с базовым резист. R1. При изменении полярности щупов точка база/эмит. закрытая, ток течет через последовательно включенные резист. R1 (10 кОм) и 2 (22 кОм), на табло будет сумма их сопр., в нашем примере 32 кОм.

Сегмент база-эмит. (VD2) шунтируется резистором R2. Сопротивление там должно быть примерно в 10 раз ниже R2, а при смене полярности АВОметра — бесконечно большим.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...