Межгосударственный стандарт ГОСТ 30617-98 "Модули полупроводниковые силовые. Общие технические условия" (введен в действие постановлением Госстандарта РФ от 11 апреля 2001 г. N 172-ст)

5.1.1 Требования назначения

5.1.2 Требования надежности

5.1.3 Требования радиоэлектронной защиты

Модули должны быть помехозащищенными при воздействии электромагнитных помех, приходящих извне, при условии соответствия параметров электрических цепей на входе и выходе модулей требованиям ТУ на модули конкретных типов.

Помехозащищенность модулей должна обеспечиваться схемными и конструктивно-технологическими решениями устройств, в которых они применяются.

5.1.4 Требования стойкости к внешним воздействиям

5.1.5 Конструктивные требования

5.3.1 К каждой партии модулей, поставляемых в один адрес, должен быть приложен паспорт или этикетка.

5.3.2 По согласованию между изготовителем и потребителем модули следует поставлять комплектно с охладителями в соответствии с СТ СЭВ 1657 и ТУ на модули конкретных типов.

5.4.1 На каждом модуле должна быть нанесена четкими нестирающимися знаками маркировка, содержащая следующие данные:

- наименование страны-изготовителя для модулей, поставляемых на экспорт;

- товарный знак предприятия-изготовителя, если он зарегистрирован в стране поставки;

- условное обозначение модуля по 4.7 (допускается не наносить вид климатического исполнения по ГОСТ 15150, если в ТУ на модули конкретных типов предусматривается только одно климатическое исполнение);

- схема внутреннего соединения приборов и расположения выводов модуля;

- дата изготовления (месяц, год) для модулей, не предназначенных для экспорта.

5.4.2 Допускается в маркировку модулей включать дополнительные данные, если это предусмотрено ТУ на модули конкретных типов.

5.4.3 Маркировка внутренней упаковки должна содержать следующие данные:

- товарный знак предприятия-изготовителя, если он зарегистрирован в стране поставки;

- обозначение типа модулей;

- обозначение ТУ на модули конкретных типов, а для поставок на экспорт - наименование страны-изготовителя;

- количество упакованных модулей;

- дату упаковки;

- штамп отдела технического контроля.

5.4.4 Маркировка транспортной тары должна соответствовать ГОСТ 14192.

5.4.5 Маркировка должна оставаться прочной и разборчивой при эксплуатации в условиях, допускаемых настоящим стандартом и ТУ на модули конкретных типов.

7.1.1 Для проверки соответствия модулей требованиям настоящего стандарта и ТУ на модули конкретных типов проводят следующие виды испытаний: квалификационные, приемосдаточные, периодические, типовые, на надежность.

Программа испытаний приведена в таблице 11.

Таблица 11

7.1.2 В технически обоснованных случаях допускается распространять результаты отдельных видов периодических, типовых, квалификационных испытаний модулей одного типа на модули других типов.

7.4.1 Периодические испытания проводят не реже одного раза в год, если иное не указано в ТУ на модули конкретных типов. Модули перед периодическими испытаниями подвергают сплошному контролю в объеме приемосдаточных испытаний с заменой всех дефектных модулей.

7.4.2 Периодические испытания проводят по плану двухступенчатого выборочного контроля, установленного в ТУ на модули конкретных типов, в соответствии с таблицей 12.

Таблица 12

7.4.3 Испытаниям подвергают модули в объеме первой выборки. Если число дефектных модулей, обнаруженных в первой выборке, равно приемочному числу, то есть не обнаружено ни одного дефектного прибора, результаты испытаний считают удовлетворительными. Если число дефектных модулей, обнаруженных в первой выборке, равно браковочному числу или превышает его (равно двум и более), то результаты считают неудовлетворительными и окончательными. Если число дефектных модулей, обнаруженных в первой выборке, находится между приемочным и браковочным числами (равно единице), то результаты испытаний считают неопределенными, и контролю подлежит вторая выборка. Вторую выборку того же объема отбирают методом случайного отбора из всей партии. Если суммарное число дефектных модулей по результатам испытаний обеих выборок равно приемочному числу или меньше его (равно единице), то результаты испытаний считают удовлетворительными. Если суммарное число дефектных модулей равно браковочному числу или превышает его (равна двум и более), то результаты испытаний считают неудовлетворительными и окончательными.

7.4.4 При годовом объеме производства модулей, не превышающем 20 суммарных объемов выборок, для периодических испытаний допускается объемы выборок уменьшать в два раза, а периодичность испытаний устанавливать один раз в два года, что должно быть оговорено в ТУ на модули конкретных типов.

7.6.1 Испытания на надежность проводят с целью определения и контроля показателей надежности модулей. Испытания на надежность состоят из испытаний на безотказность, долговечность и сохраняемость.

7.6.2 Испытания на безотказность проводят с целью определения и контроля вероятности безотказной работы модулей.

Испытания на безотказность проводят при освоении производства модулей и в процессе производства раз в три года, если иной срок не установлен в ТУ на модули конкретных типов. Последовательность и объем испытаний на безотказность устанавливают в ТУ на модули конкретных типов.

Одним из видов испытаний на безотказность являются термоциклические испытания, которые проводят при освоении модулей в производстве и в процессе производства - периодически. Необходимость и периодичность испытаний, при необходимости, устанавливают в ТУ на модули конкретных типов.

7.6.3 Испытания на долговечность проводят с целью проверки значений гамма-процентного ресурса модулей в случае, когда это предусмотрено в ТУ на модули конкретных типов, в которых должен быть определен план выборочного контроля.

В других случаях значения гамма-процентного ресурса подтверждают сбором данных по результатам эксплуатации.

7.6.4 Испытания на сохраняемость проводят с целью проверки значений гамма-процентного срока сохраняемости.

Испытания на сохраняемость проводят один раз после освоения производства модулей, если иное не предусмотрено в ТУ на модули конкретных типов.

8.1.1 Испытания проводят при нормальных климатических условиях испытаний по ГОСТ 15150, если иное не указано в ТУ на модули конкретных типов.

8.1.2 Методы испытаний и измерений - по настоящему стандарту, ГОСТ 24461, ГОСТ 27264, ГОСТ 20.57.406 и ТУ на модули конкретных типов.

Приемосдаточные испытания допускается проводить по методам и схемам предприятия-изготовителя, обеспечивающим не меньшую точность измерения и качество контроля.

8.1.3 Методы проверки параметров и характеристик, установленных 5.1.1.7 - 5.1.1.9, должны быть приведены в ТУ на модули конкретных типов.

8.1.4 Оценку соответствия значений измеренных параметров установленным нормам следует осуществлять с учетом погрешностей измерения этих параметров.

8.1.5 Испытания следует проводить без охладителей, если иное не указано в ТУ на модули конкретных типов.

Если испытания проводят с охладителем, то в ТУ на модули конкретных типов должен быть указан тип охладителя и обозначение нормативного документа на него (или установлены технические требования к нему).

8.1.6 Испытания модулей на соответствие требованиям к устойчивости при механических воздействиях проводят по ГОСТ 20.57.406 при жестком креплении их в сборе с охладителями или устройствами, обеспечивающими эквивалентные условия крепления к платформам испытательных стендов; при этом гибкие выводы должны быть закреплены на платформе, жесткие выводы не крепят.

8.2.1 Проверку внешнего вида, габаритно-присоединительных размеров и массы модулей проводят по ГОСТ 20.57.406 (методы 404-1, 405-1, 406-1). Проверку правильности и качества маркировки проводят внешним осмотром в соответствии с ГОСТ 18620.

Модули считают выдержавшими проверку, если их размеры соответствуют указанным в ГОСТ 27591 и ТУ на модули конкретных типов, масса, внешний вид, комплектность, упаковка - требованиям, указанным в ТУ на модули конкретных типов, а маркировка прочна и разборчива.

8.2.2 Проверку на герметичность проводят по ГОСТ 20.57.406 (методы 401-3, 401-6). Модули считают выдержавшими испытания, если их параметры после проведения испытаний, измеренные по 8.3.3, 8.3.4, соответствуют значениям, указанным в ТУ на модули конкретных типов.

8.3.1 Проверку максимально допустимого тока для модулей на основе диодов и модулей на основе тиристоров или их сочетаний при токовой нагрузке всех приборов модуля проводят путем поочередного измерения теплового сопротивления каждого из приборов.

Тепловое сопротивление приборов (диода или тиристора) измеряют по схеме, приведенной на рисунке 2.

Допускается в качестве источника постоянного тока G1 использовать источник стабилизированного импульсного тока или источник достаточно высокочастотного тока, позволяющий пренебречь колебаниями температуры перехода.

Допускается периодическое отключение источника G1 на время измерения прямого напряжения для диода или напряжения в открытом состоянии для тиристора, являющихся температурочувствительными параметрами. При этом частота и скважность импульсов прямого тока для диода или тока в открытом состоянии для тиристора должны соответствовать указанному в ТУ на модули конкретных типов.

Регулируемый источник стабилизированного постоянного тока G2 должен обеспечивать измерительный ток, установленный в ТУ на модули конкретных типов. Допускается использование источника стабилизированного импульсного тока.

Источник импульсов управления G3 должен обеспечивать импульсы тока с амплитудой и длительностью, достаточными для полного включения испытуемого прибора модуля.

Регулируемый источник стабилизированного постоянного напряжения G4 должен обеспечивать напряжение, регулируемое до значения не менее:

- прямого напряжения на испытуемом диоде, обусловленного измерительным током;

- напряжения в открытом состоянии на испытуемом тиристоре, обусловленного измерительным током;

Измерение теплового сопротивления проводят следующим образом:

- проводят градуировку испытуемого прибора модуля, то есть строят градуировочную кривую на основе измерений прямого напряжения для диода или напряжения в открытом состоянии для тиристора при заданном значении измерительного тока как функции температуры перехода, которая изменяется под действием внешнего источника тепла. Измерение температуры перехода проводят не позднее чем через 1,5 мс после прекращения подачи тока от источника G1;

- устанавливают модуль на охладитель;

- если испытывается тиристорный модуль, то включают его импульсом управления от источника управления G3;

- устанавливают от стабилизированного источника постоянного тока G2 измерительный ток, равный току, использованному при градуировке;

- устанавливают ток источника G1, при котором перегрев перехода испытуемой структуры относительно корпуса модуля обеспечивает достаточную точность измерений;

- нагревают модуль до установившегося теплового состояния. При этом температура испытуемого прибора не должна превышать максимально допустимого значения с учетом максимальной температуры окружающей среды. Установившееся тепловое состояние фиксируют по установлению температуры корпуса, измеряемой с помощью термопары ВК1 и потенциометра постоянного тока Р2;

- измеряют ток через испытуемый модуль с помощью амперметра РA1 и напряжение с помощью вольтметра PV1;

- измеряют температуру корпуса с помощью термопары ВК1 и потенциометра постоянного тока P2. Расположение контрольной точки измерения температуры должно быть оговорено в ТУ на модули конкретных типов;

- измеряют температуру окружающей среды;

- отключают выключатель S1;

- измеряют прямое напряжение на испытуемом диоде или напряжение в открытом состоянии на испытуемом тиристоре компенсационным методом с помощью источника стабилизированного постоянного напряжения G4, вольтметра PV2 и осциллографа Р1;

- переводят измеренное напряжение в температуру перехода с помощью градуировочной кривой;

- рассчитывают тепловое сопротивление переход - корпус по формуле

, (1)

где - температура перехода;

- температура корпуса;

I - ток, пропускаемый через испытуемый прибор;

U - прямое напряжение на диоде или напряжение в открытом состоянии на тиристоре.

Повторяют определение теплового сопротивления для каждого прибора модуля.

Максимально допустимый ток диодов и тиристоров, входящих в модуль, определяют по формуле

, (2)

где - максимально допустимая температура перехода;

- температура корпуса;

- тепловое сопротивление переход - корпус;

, - параметры вольт-амперной характеристики в открытом состоянии при температуре .

Примечание - Если модуль состоит из нескольких разнородных приборов, то максимально допустимый ток модуля определяют по прибору, имеющему минимальное значение предельного тока.

Модуль считают выдержавшим испытание, если тепловое сопротивление переход - корпус в каждом приборе модуля не превышает значение, установленное в ТУ на модули конкретных типов.

8.3.2 Проверку максимально допустимого постоянного тока коллектор - эмиттер для модулей на основе транзисторов проводят при измерении теплового сопротивления переход - корпус.

Измерение проводят по схеме, приведенной на рисунке 3.

Источники постоянного тока G1 и G4 должны обеспечивать постоянные токи, при которых перегрев перехода относительно корпуса модуля позволяет получить достаточную точность измерения, а рассеиваемая в модуле мощность - не более максимально допустимой .

Регулируемый источник стабилизированного постоянного измерительного тока G2 должен обеспечивать ток, соответствующий установленному в ТУ на модули конкретных типов.

Регулируемый источник стабилизированного постоянного напряжения G3 должен обеспечивать напряжение, регулируемое до значения не менее обусловленного измерительным током источника G2.

Переключатель S2 должен обеспечивать частоту следования от 1 до 50 Гц и измерение температуры перехода не позднее чем через 1 мс после прекращения подачи тока от источника G4.

Измерение теплового сопротивления проводят следующим образом:

- проводят градуировку модуля, то есть строят градуировочную кривую на основе измерений температурочувствительного параметра при выбранном значении измерительного тока как функции температуры перехода, которая изменяется под действием внешнего источника тепла;

- устанавливают модуль на охладитель;

- устанавливают от источника G2 измерительный ток, равный току при градуировке;

- нагревают модуль до установившегося теплового состояния (установившееся тепловое состояние фиксируют по установлению температуры корпуса);

- измеряют токи коллектора и базы модуля с помощью амперметров РА1 и РА3 и напряжения база - эмиттер, коллектор - эмиттер с помощью вольтметров PV1 и PV3;

- измеряют температуру корпуса . Расположение контрольной точки измерения температуры на корпусе должно быть оговорено в ТУ на модули конкретных типов;

- отключают выключатель S1;

- измеряют значение прямого напряжения база - эмиттер компенсационным методом с помощью источника G3, вольтметра PV2 и осциллографа Р2;

- определяют температуру переходов с помощью градуировочной кривой;

- рассчитывают тепловое сопротивление переход - корпус по формуле

, (3)

где - средняя рассеиваемая мощность, рассчитываемая по формуле

, (4)

где - амплитуда импульса тока коллектора при испытании;

- амплитуда импульса тока базы при испытании;

- амплитуда напряжения коллектор - эмиттер при испытании;

- амплитуда напряжения эмиттер - база при испытании;

- температура перехода;

- температура корпуса;

- длительность протекания силового тока;

- длительность измерения температуры перехода.

Повторяют определение теплового сопротивления для каждого транзистора модуля.

Модуль считают выдержавшим испытание, если тепловое сопротивление переход - корпус для каждого транзистора модуля соответствует значениям, установленным в ТУ на модули конкретных типов.

8.3.3 Проверку повторяющегося импульсного обратного напряжения модулей на основе диодов, повторяющегося импульсного напряжения в закрытом состоянии и повторяющегося импульсного обратного напряжения модулей на основе тиристоров проводят при измерении неповторяющегося импульсного обратного напряжения.

Проверку проводят по схеме, приведенной на рисунке 4.

Источник импульсов напряжения G1 должен обеспечивать напряжение со следующими характеристиками:

- форма - однополупериодная синусоидальная или другая, оговоренная в ТУ на модули конкретных типов;

- амплитуда - максимально допустимое неповторяющееся импульсное напряжение для МД1 или неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии для МT1;

- длительность - от 1 до 10 мс в соответствии с установленной в ТУ на модули конкретных типов;

- количество импульсов - один.

Параметры сигнала, подаваемого на управляющий электрод МТ1, должны быть указаны в ТУ на модули конкретных типов. Для модулей на основе запираемых тиристоров при необходимости может подаваться обратное смещение R1 на управляющий электрод.

Проверку неповторяющегося импульсного обратного напряжения и неповторяющегося импульсного напряжения в закрытом состоянии проводят при максимально допустимой температуре перехода следующим образом:

- устанавливают переключатель S1 в положение 1;

- подают на испытуемый модуль импульсы напряжения;

- устанавливают переключатель S1 в положение 2;

- проводят повторную подачу импульсов напряжения.

Значение максимально допустимого повторяющегося импульсного обратного напряжения определяют как часть неповторяющегося импульсного обратного напряжения через коэффициент запаса К. Коэффициент К устанавливают в ТУ на модули конкретных типов.

Модули на основе диодов считают выдержавшими испытание, если повторяющийся импульсный обратный ток не превышает значений, установленных в ТУ на модули конкретных типов.

Модули на основе тиристоров считают выдержавшими испытание, если они не переключаются, а повторяющийся импульсный обратный ток не превышает значений, установленных в ТУ на модули конкретных типов.

8.3.4 Проверку максимально допустимого напряжения коллектор - эмиттер для модулей на основе биполярных транзисторов проводят при измерении пробивного напряжения коллектор - эмиттер . Измерения проводят при максимально допустимой температуре перехода.

Измерение проводят по схеме, приведенной на рисунке 5.

Источник импульсного напряжения G1 должен обеспечивать импульсы с регулируемой амплитудой в пределах от нуля до наиболее возможного пробивного напряжения со следующими характеристиками:

- форма - униполярное импульсное напряжение прямоугольной или синусоидальной формы;

- длительность - от 0,1 до 10 мс;

- скважность - не менее 2;

- длительность фронта должна быть такой, при которой не сказывается влияние скорости нарастания напряжения.

Источник постоянного напряжения G2 (при измерении должен обеспечивать обратное напряжение в цепи базы в соответствии со значениями, установленными в ТУ на модули конкретных типов.

Значение сопротивления R1 (при измерении ) должно соответствовать значению, установленному в ТУ на модули конкретных типов.

Измерение проводят следующим образом:

- устанавливают режим в цепи базы, заданный в ТУ на модули конкретных типов;

- увеличивают напряжение источника G1 от нуля до момента достижения током коллектор-эмиттер значения, указанного в ТУ на модули конкретных типов;

- ток контролируют амперметром РА1;

- по вольтметру PV1 определяют пробивное напряжение.

Максимально допустимое напряжение коллектор - эмиттер определяют как часть пробивного напряжения по формуле

, (5)

где - пробивное напряжение коллектор - эмиттер;

К - коэффициент, значение которого соответствует указанному в ТУ на модули конкретных типов.

Проверку максимально допустимого напряжения коллектор - эмиттер проводят при тех же условиях и по той же схеме. При этом от источника импульсного напряжения G1 на модуль подают напряжение, равное максимальн