დენის ტრანზისტორები IGBT და MOSFET გახდა ძირითადი ელემენტები, რომლებიც გამოიყენება მაღალი სიმძლავრის გადართვის კონვერტორებში. მათი უნიკალური სტატიკური და დინამიური მახასიათებლები შესაძლებელს ხდის შექმნას მოწყობილობები, რომლებსაც შეუძლიათ ათეულობით და თუნდაც ასობით კილოვატი ტვირთამდე მიიტანონ მინიმალური ზომებით და 95%-ზე მეტი ეფექტურობით.

რაც საერთო აქვთ IGBT-ებსა და MOSFET-ებს არის იზოლირებული კარიბჭე, რაც იწვევს დისკის მსგავსი მახასიათებლების გამო. მოკლედ შერთვის დენის უარყოფითი ტემპერატურული კოეფიციენტის წყალობით შესაძლებელი გახდა მოკლედ შერთვის მდგრადი ტრანზისტორების შექმნა. დღესდღეობით ტრანზისტორებს სტანდარტიზებული ჭარბი დროის მქონე თითქმის ყველა წამყვანი კომპანია აწარმოებს.

სტატიკური რეჟიმებში საკონტროლო დენის არარსებობა შესაძლებელს ხდის დისკრეტულ ელემენტებზე დაფუძნებული საკონტროლო სქემების მიტოვებას და მართვის ინტეგრირებული სქემების - დრაივერების შექმნას. ამჟამად, რიგი კომპანიები, როგორიცაა International Rectifier, Hewlett-Packard, Motorola, აწარმოებენ მოწყობილობების ფართო სპექტრს, რომლებიც აკონტროლებენ ერთ ტრანზისტორებს, ნახევრად ხიდებს და ხიდებს - ორ და სამფაზიან. კარიბჭის დენის მიწოდების გარდა, მათ ასევე შეუძლიათ შეასრულონ მრავალი დამხმარე ფუნქცია, როგორიცაა ჭარბი დენის და მოკლე ჩართვის დაცვა ( დაცვა ჭარბი დენისგან, მოკლე ჩართვისგან დაცვა) და აკონტროლეთ ძაბვის ვარდნა ( ძაბვის დაბლოკვის ქვეშ- UVLO). საკონტროლო კარიბჭის მქონე ძირითადი ელემენტებისთვის, საკონტროლო ძაბვის ვარდნა საშიში მდგომარეობაა. ამ შემთხვევაში, ტრანზისტორი შეიძლება გადავიდეს წრფივ რეჟიმში და ჩავარდეს ბროლის გადახურების გამო.

მომხმარებლებისთვის შეიძლება რთული იყოს მიკროსქემების ფართო სპექტრის გაგება, რომლებიც ამჟამად წარმოებულია დენის სქემებში გამოსაყენებლად, მიუხედავად მათი ძირითადი მახასიათებლების მსგავსებისა. ეს სტატია განიხილავს სხვადასხვა კომპანიის მიერ წარმოებული ყველაზე პოპულარული დრაივერების გამოყენების მახასიათებლებს.

დრაივერების მთავარი დამხმარე ფუნქციაა ჭარბი დენის დაცვა. დაცვის მიკროსქემის მუშაობის უკეთ გასაგებად აუცილებელია დენის ტრანზისტორების ქცევის ანალიზი მოკლე ჩართვის რეჟიმში (ან მოკლე ჩართვის - დეველოპერებისთვის ნაცნობი აბრევიატურა).

მიმდინარე გადატვირთვის მიზეზები მრავალფეროვანია. ყველაზე ხშირად ეს არის გადაუდებელი შემთხვევები, როგორიცაა კორპუსის ავარია ან დატვირთვის მოკლე ჩართვა.

გადატვირთვა ასევე შეიძლება გამოწვეული იყოს მიკროსქემის მახასიათებლებით, როგორიცაა გარდამავალი ან საპირისპირო მხარის დიოდის აღდგენის დენი. ასეთი გადატვირთვები უნდა აღმოიფხვრას მიკროსქემის საინჟინრო მეთოდებით: ტრაექტორიის ფორმირების სქემების გამოყენება (სნაბერები), კარიბჭის რეზისტორის არჩევა, საკონტროლო სქემების იზოლაცია დენის ავტობუსებისგან და ა.შ.

ტრანზისტორის ჩართვა დატვირთვის წრეში მოკლე ჩართვის დროს

ამ რეჟიმის შესაბამისი სქემატური დიაგრამა და ძაბვის დიაგრამები ნაჩვენებია ნახ. 1 ა და 2. ყველა გრაფიკი მიღებული იქნა სქემების ანალიზით PSpice პროგრამის გამოყენებით. ანალიზისთვის გამოყენებული იქნა MOSFET ტრანზისტორების გაუმჯობესებული მოდელები International Rectifier-დან და სტატიის ავტორის მიერ შემუშავებული IGBT-ების და დრაივერების მაკრომოდელები.

ბრინჯი. 2

ჩართული ტრანზისტორზე დატვირთვის მოკლე ჩართვა

ბრინჯი. 3

როგორც აღინიშნა, მოკლედ შერთვის დენის მდგრადი მდგომარეობა განისაზღვრება კარიბჭეზე არსებული ძაბვით. თუმცა, ამ ძაბვის შემცირება იწვევს გაჯერების ძაბვის ზრდას და, შესაბამისად, გამტარობის დანაკარგების ზრდას. მოკლე ჩართვის წინააღმდეგობა მჭიდროდ არის დაკავშირებული ტრანზისტორის გამტარობასთან. მაღალი დენის მომატება IGBT-ებს აქვთ დაბალი გაჯერების ძაბვა, მაგრამ მცირე გადატვირთვის დრო. როგორც წესი, ტრანზისტორებს, რომლებიც ყველაზე მდგრადია მოკლე სქემების მიმართ, აქვთ მაღალი გაჯერების ძაბვა და, შესაბამისად, მაღალი დანაკარგები.

IGBT-ის მოკლე ჩართვის დასაშვები დენი გაცილებით მაღალია, ვიდრე ბიპოლარული ტრანზისტორი. ეს ჩვეულებრივ უდრის 10-ჯერ აღემატება ნომინალურ დენს დასაშვებ კარიბჭის ძაბვაზე. წამყვანი კომპანიები, როგორიცაა International Rectifier, Siemens, Fuji, აწარმოებენ ტრანზისტორებს, რომლებიც უძლებენ ასეთ გადატვირთვას დაზიანების გარეშე. ეს პარამეტრი მითითებულია ტრანზისტორების საცნობარო მონაცემებში და ეწოდება მოკლე ჩართვის რაციონი, ხოლო გადატვირთვის დასაშვები დრო არის tsc - მოკლე ჩართვა გაუძლოს დროს.

დამცავი მიკროსქემის სწრაფი რეაგირება ზოგადად სასარგებლოა აპლიკაციების უმეტესობისთვის. ასეთი სქემების გამოყენება მაღალეფექტურ IGBT-ებთან ერთად ზრდის მიკროსქემის ეფექტურობას საიმედოობის შელახვის გარეშე.

დრაივერების გამოყენება გადატვირთვისგან დასაცავად

მოდით განვიხილოთ გადატვირთვის რეჟიმში ტრანზისტორების გამორთვის მეთოდები საერთაშორისო Rectifier-ის, Motorola-სა და Hewlett-Packard-ის მიერ წარმოებული დრაივერების მაგალითის გამოყენებით, რადგან ეს მიკროსქემები საშუალებას გაძლევთ მაქსიმალურად განახორციელოთ დაცვის ფუნქციები.

ზედა მკლავის მძღოლი

ბრინჯი. 4. IR2125 დრაივერის სტრუქტურა

ნახ. 4 გვიჩვენებს ბლოკ დიაგრამას და ნახ. 5 - ტიპიური კავშირის დიაგრამა IR2125 დრაივერისთვის გადატვირთვისაგან დაცვის ფუნქციის გამოყენებით. ამ მიზნით გამოიყენება pin 6 - CS. დაცვის საპასუხო ძაბვა არის 230 მვ. დენის გასაზომად, ემიტერში დამონტაჟებულია რეზისტორი RSENSE, რომლის მნიშვნელობა და გამყოფი R1, R4 განსაზღვრავს დაცვის დენს.

ბრინჯი. 5. კავშირის დიაგრამა IR2125

როგორც ზემოთ აღინიშნა, თუ კარიბჭის ძაბვა მცირდება გადატვირთვისას, გადაუდებელი რეჟიმის ამოცნობის პერიოდი შეიძლება გაიზარდოს. ეს აუცილებელია ცრუ დადებითი შედეგების გამოსარიცხად. ეს ფუნქცია დანერგილია IR2125 ჩიპში. ERR პინთან დაკავშირებული კონდენსატორი C1 განსაზღვრავს გადატვირთვის მდგომარეობის ანალიზის დროს. C1 = 300 pF-ზე, ანალიზის დრო არის დაახლოებით 10 μs (ეს არის დრო, რომელიც სჭირდება კონდენსატორის დამუხტვას 1.8 ვ ძაბვამდე - მიკროსქემის შედარების ზღვრული ძაბვა. შეცდომის დრომძღოლი). ამ დროის განმავლობაში, კოლექტორის დენის სტაბილიზაციის წრე ჩართულია და კარიბჭის ძაბვა მცირდება. თუ გადატვირთვის მდგომარეობა არ შეჩერდება, მაშინ 10 μs შემდეგ ტრანზისტორი მთლიანად გამორთულია.

დაცვა გამორთულია, როდესაც შეყვანის სიგნალი ამოღებულია, რაც მომხმარებელს საშუალებას აძლევს მოაწყოს ტრიგერის დაცვის წრე. მისი გამოყენებისას განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს გადატვირთვის დროის შერჩევას, რომელიც უნდა იყოს მეტი დენის ტრანზისტორი ბროლის თერმული დროის მუდმივზე. თერმული დროის მუდმივი შეიძლება განისაზღვროს თერმული წინაღობის Zthjc ნაკვეთიდან ერთჯერადი იმპულსებისთვის.

ბრინჯი. 6

გაჯერების ძაბვის გადატვირთვის პირობების გასაანალიზებლად არ არის საჭირო საზომი რეზისტორი. როდესაც დადებითი კონტროლის სიგნალი გამოიყენება კარიბჭეზე, SC დრაივერის დაცვის შესასვლელში ჩნდება ძაბვა, რომელიც განისაზღვრება ძაბვის ვარდნის ჯამით ღია დიოდზე VD2 და ღია სიმძლავრის ტრანზისტორი Q1 და გამყოფი R1, R4, რომელიც ადგენს ოპერაციული დენი. ძაბვის ვარდნა დიოდზე თითქმის მუდმივია და არის დაახლოებით 0,5 ვ. ღია ტრანზისტორის ძაბვა შერჩეულ მოკლე ჩართვის დენზე განისაზღვრება გრაფიკიდან Von = f(Ic). დიოდი VD4, ისევე როგორც VD1, უნდა იყოს სწრაფი და მაღალი ძაბვის.

ჭარბი დენისგან დაცვის გარდა, დრაივერი აანალიზებს შეყვანის ნაწილის VCC და გამომავალი ეტაპის VB მიწოდების ძაბვას, გამორთავს ტრანზისტორის, როდესაც VB 9 ვ-ზე დაბლა ეცემა, რაც აუცილებელია ტრანზისტორის ხაზოვანი მუშაობის თავიდან ასაცილებლად. ეს სიტუაცია შეიძლება წარმოიშვას დაბალი ძაბვის ელექტრომომარაგების დაზიანებით ან ტევადობის C2 არასწორად არჩევის შემთხვევაში. ამ უკანასკნელის მნიშვნელობა უნდა გამოითვალოს კარიბჭის დატენვის, კარიბჭის დენის და პულსის განმეორების სიჩქარის მნიშვნელობების საფუძველზე. ჩატვირთვის სიმძლავრის Cb გამოსათვლელად საერთაშორისო Rectifier დოკუმენტაცია რეკომენდაციას უწევს შემდეგ ფორმულებს:

Cb = 15*2*(2*Qg + Igbs/f + It)/(Vcc – Vf – Vls),

ეს = (Ion + Ioff) * tw.

სად
Ion და Ioff - კარიბჭის ჩართვისა და გამორთვის დენები, tw = Qg/Ion - ჩართვის დრო, Qg - კარიბჭის დამუხტვა, f - პულსის გამეორების სიჩქარე, Vcc - მიწოდების ძაბვა, Vf - ძაბვის ვარდნა დამუხტვის ტუმბოს დიოდზე (VD1 ნახ. 6 ), Vls არის წინა ძაბვის ვარდნა მოპირდაპირე დიოდზე (VD3 ნახ. 6), Igbs არის კარიბჭის დენი სტატიკური რეჟიმში.

თუ შეუძლებელია დრაივერის ელექტროენერგია ჩატვირთვის სიმძლავრედან, საჭიროა გამოიყენოთ "მცურავი" კვების წყარო.

სამფაზიანი ხიდის მძღოლი

ნახ. სურათი 7 გვიჩვენებს IR213* სამფაზიანი ხიდის დრაივერის შეერთების დიაგრამას გადატვირთვისაგან დაცვის ფუნქციის გამოყენებით. ამ მიზნით გამოიყენება ITR შეყვანა. დაცვის საპასუხო ძაბვა არის 500 მვ. ჯამური ხიდის დენის გასაზომად ემიტერებში დამონტაჟებულია რეზისტორი RSENSE, რომლის მნიშვნელობა გამყოფთან R2, R3 ერთად განსაზღვრავს დაცვის დენს.

ბრინჯი. 7. კავშირის დიაგრამა IR2130-ისთვის

IR2130 დრაივერი უზრუნველყოფს MOSFET და IGBT ტრანზისტორების კონტროლს 600 ვ-მდე ძაბვაზე, აქვს დაცვა ზედმეტი დენისგან და მიწოდების ძაბვის შემცირებისგან. დაცვის წრე შეიცავს ღია დრენაჟის ველის ეფექტის ტრანზისტორს, რომელიც მიუთითებს ხარვეზზე (FAULT). მას ასევე აქვს ჩაშენებული დატვირთვის დენის გამაძლიერებელი, რომელიც იძლევა კონტროლისა და უკუკავშირის სიგნალების წარმოქმნის საშუალებას. დრაივერი ქმნის დაყოვნების დროს (tdt - მკვდარი დრო) ზედა და ქვედა მხარის ტრანზისტორების ჩართვას შორის, რათა აღმოიფხვრას დენებისაგან. ეს დრო მერყეობს 0.2-დან 2 μs-მდე სხვადასხვა მოდიფიკაციისთვის.

ამ მიკროსქემის სწორად გამოსაყენებლად და მასზე დაფუძნებული საიმედო სქემების შესაქმნელად, გასათვალისწინებელია რამდენიმე ნიუანსი.

IR213* დრაივერების მახასიათებელია კარიბჭის ძაბვის შეზღუდვის ფუნქციის არარსებობა მოკლე ჩართვის დროს. ამ მიზეზით, R1C1 ჯაჭვის დროის მუდმივი, რომელიც შექმნილია დაცვის გააქტიურების შეფერხებისთვის, არ უნდა აღემატებოდეს 1 μs. დიზაინერმა უნდა იცოდეს, რომ ხიდი გამოირთვება 1 μs-ის შემდეგ ხარვეზის წარმოქმნის შემდეგ, რის შედეგადაც დენი (განსაკუთრებით რეზისტენტული დატვირთვით) შეიძლება გადააჭარბოს ნომინალურ მნიშვნელობას. დაცვის გადატვირთვისთვის, თქვენ უნდა გამორთოთ დრაივერის დენი ან გამოიყენოთ ბლოკირების ძაბვა (მაღალი დონე) დაბალი დონის შეყვანებზე. ჩვენ ასევე აღვნიშნავთ, რომ ამ სერიის მიკროსქემებს შორის არის IR2137 დრაივერი, რომელიც უზრუნველყოფს ზედა ტრანზისტორების გაჯერების ძაბვის დაცვას და წარმოქმნის ამ დაცვის მუშაობისთვის საჭირო შეფერხების დროს. ასეთი დაცვა ძალზე მნიშვნელოვანია მძღოლებისთვის, რომლებიც აკონტროლებენ სამფაზიან ხიდის სქემებს, რადგან როდესაც კორპუსზე ხდება ავარია, მოკლე ჩართვის დენი მიედინება RSENSE საზომი რეზისტორების გვერდის ავლით. ეს მიკროსქემა უზრუნველყოფს კარიბჭის რეზისტორების ცალკე კავშირს ჩართვის, გამორთვის და გადაუდებელი გამორთვისთვის, რაც საშუალებას გაძლევთ სრულად გააცნობიეროთ იზოლირებული კარიბჭის ტრანზისტორების ყველა დინამიური მახასიათებელი.

ჩართვის/გამორთვის დენი IR213*-ისთვის არის 200/420 mA (120/250 mA IR2136-ისთვის). ეს გასათვალისწინებელია მათთვის დენის ტრანზისტორებისა და კარიბჭის რეზისტორების არჩევისას. ტრანზისტორის პარამეტრები მიუთითებს კარიბჭის დამუხტვის რაოდენობაზე (ჩვეულებრივ nK-ში), რომელიც განსაზღვრავს ტრანზისტორის ჩართვის/გამორთვის დროს მოცემულ დენზე. გადართვასთან დაკავშირებული გარდამავალი პროცესების ხანგრძლივობა უნდა იყოს დრაივერის მიერ გენერირებული დაყოვნების დროზე tdt. მაღალი სიმძლავრის ტრანზისტორების გამოყენებამ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ცრუ ჩართვა-გამორთვა და დენი მილერის ეფექტის გამო. კარიბჭის რეზისტორის შემცირება ან ცალკე კარიბჭის რეზისტორების გამოყენება ჩართვისა და გამორთვის პროცესებისთვის ყოველთვის არ წყვეტს პრობლემას თავად დრაივერის მხრიდან არასაკმარისი გამორთვის დენის გამო. ამ შემთხვევაში აუცილებელია ბუფერული გამაძლიერებლების გამოყენება.

International Rectifier-ის მიერ წარმოებული ჩიპების უპირატესობა არის ის, რომ ამ მოწყობილობებს შეუძლიათ გაუძლონ მაღალი ძაბვის განსხვავებებს შემავალ და გამომავალ ნაწილებს შორის. IR21** სერიის დრაივერებისთვის ეს ძაბვა არის 500–600 ვ, რაც საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ ტრანზისტორები ნახევარხიდისა და ხიდის სქემებში, როდესაც იკვებება 220 ვ გასწორებული სამრეწველო ძაბვით გალვანური იზოლაციის გარეშე. ტრანზისტორების გასაკონტროლებლად სქემებში, რომლებიც განკუთვნილია ელექტრომომარაგებისთვის 380 ვ გამოსწორებული ძაბვისგან, International Rectifier აწარმოებს IR22 სერიის დრაივერებს**. ეს მიკროსქემები მუშაობს 1200 ვ-მდე გამომავალი ძაბვის დროს. ყველა საერთაშორისო Rectifier დრაივერს შეუძლია გაუძლოს ინდუცირებულ ძაბვას 50 ვ/წმ-მდე. ამ პარამეტრს dv/dt იმუნური ეწოდება. იგი ავლენს მაღალ წინააღმდეგობას ჩაკეტვის რეჟიმში, რაც უკიდურესად საშიშია იმპულსური მაღალი ძაბვის სქემებისთვის.

დაბალი ხელის მძღოლი

დაბალი გვერდითი ტრანზისტორების გასაკონტროლებლად, Motorola-ს მიერ წარმოებული მიკროსქემები კარგ ალტერნატივას იძლევა. ერთ-ერთი მათგანის ბლოკ-სქემა - MC33153 ნაჩვენებია ნახ. 8.

ბრინჯი. 8. MC33153-ის ბლოკ-სქემა

ამ დრაივერის განსაკუთრებული მახასიათებელია დაცვის ორი მეთოდის გამოყენების შესაძლებლობა (დენი და გაჯერების ძაბვა) და გადატვირთვის რეჟიმისა და მოკლე ჩართვის რეჟიმის გამოყოფა. ასევე შესაძლებელია უარყოფითი კონტროლის ძაბვის მიწოდება, რაც შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს მაღალი სიმძლავრის მოდულების მართვისთვის, კარიბჭის დატენვის მაღალი მნიშვნელობებით. საკონტროლო ძაბვის ვარდნის გამორთვა - UVLO ხორციელდება 11 ვ.

გამომავალი 1 ( მიმდინარე გრძნობის შეყვანა) განკუთვნილია დენის საზომი რეზისტორის დასაკავშირებლად. მიკროსქემში, ეს პინი არის ორი შედარების შეყვანა - 65 და 130 მვ ოპერაციული ძაბვით. ამრიგად, მძღოლი აანალიზებს გადატვირთვისა და მოკლე ჩართვის პირობებს. როდესაც ხდება გადატვირთვა, პირველი შედარება ამოქმედდება ( ჭარბი დენის შედარება) და გამორთავს კარიბჭის მართვის სიგნალს. დაცვა აღდგება დაბლოკვის სიგნალის გამოყენებისას (მაღალი დონე, რადგან შეყვანის შეყვანა ინვერსიულია). ამ შემთხვევაში გამოდის გაუმართაობის სიგნალი ( შეცდომის გამომავალი) არ ემსახურება. თუ დენი აღემატება მითითებულ მნიშვნელობას ორჯერ, ეს განიხილება როგორც მოკლე ჩართვა. ამ შემთხვევაში, მეორე შედარება ამოღებულია ( მოკლე ჩართვის შედარება), და მაღალი დონის სიგნალი გამოჩნდება საკონტროლო გამომავალზე. ამ სიგნალზე დაყრდნობით, კონტროლერმა, რომელიც აკონტროლებს მიკროსქემის მუშაობას, უნდა გამორთოს მთელი წრე. გადატვირთვის დრო უნდა განისაზღვროს, როგორც ზემოთ აღინიშნა, დენის ტრანზისტორების თერმული დროის მუდმივობით.

გამომავალი 8 ( დესატურაციის შეყვანა) შექმნილია გაჯერების ძაბვის დაცვის განსახორციელებლად. საპასუხო ძაბვა ამ შესასვლელში არის 6,5 ვ. იგივე შეყვანა განკუთვნილია კონდენსატორის Cblank-ის დასაკავშირებლად, რომელიც ქმნის დაცვის პასუხის დაყოვნების დროს. ეს შეფერხება აუცილებელია, რადგან კარიბჭის ძაბვის ჭიშკრის გამოყენების შემდეგ, ტრანზისტორი ინარჩუნებს მაღალ ძაბვას გარკვეული დროის განმავლობაში, სანამ ბოქსერის დიოდი აღდგება.

ბრინჯი. 9. გაჯერების ძაბვის დაცვა

ბრინჯი. 10. მიმდინარე დაცვა

მძღოლი გალვანური იზოლაციით

გალვანური იზოლაცია აუცილებელია სქემებში, სადაც მძლავრი დენის ეტაპი იკვებება ქსელის ძაბვისგან, ხოლო საკონტროლო სიგნალები წარმოიქმნება კონტროლერის მიერ, რომელიც დაკავშირებულია ავტობუსებით სხვადასხვა პერიფერიულ მოწყობილობებთან. ელექტროენერგიის და კონტროლის მიკროსქემის იზოლირება ასეთ შემთხვევებში ამცირებს გადართვის ხმაურს და საშუალებას იძლევა დაბალი ძაბვის სქემები იყოს დაცული ექსტრემალურ შემთხვევებში.

ბრინჯი. 11. HCPL316-ის ბლოკ-სქემა

ჩვენი აზრით, ამ აპლიკაციის ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო მიკროსქემა არის Hewlett-Packard-ის მიერ წარმოებული HCPL316. მისი სტრუქტურა ნაჩვენებია ნახ. 11, ხოლო კავშირის დიაგრამა მოცემულია ნახ. 12.

ბრინჯი. 12. კავშირის დიაგრამა HCPL316

საკონტროლო სიგნალი და გაუმართაობის სიგნალი ოპტიკურად იზოლირებულია. საიზოლაციო ძაბვა არის 1500 ვ-მდე. დრაივერი უზრუნველყოფს დაცვას მხოლოდ გაჯერების ძაბვისთვის (პინი 14 - DESAT). საინტერესო თვისებაა პირდაპირი და ინვერსიული შეყვანის არსებობა, რაც ამარტივებს კომუნიკაციას სხვადასხვა ტიპის კონტროლერებთან. როგორც MC33153-ის შემთხვევაში, მიკროსქემას შეუძლია გამოსცეს ბიპოლარული გამომავალი სიგნალი, ხოლო მაქსიმალური გამომავალი დენი შეიძლება მიაღწიოს 3 A-ს. ამის წყალობით, დრაივერს შეუძლია მართოს IGBT ტრანზისტორები კოლექტორის დენით 150 A-მდე, რაც არის მისი დიდი უპირატესობა მსგავს მოწყობილობებთან შედარებით.

დამხმარე სქემები

საერთაშორისო Rectifier-ის მაღალი ძაბვის დრაივერებში, მათი დაბალი მოხმარების გამო, გამომავალი ეტაპები შეიძლება იკვებებოდეს ე.წ. "bootstrap" მცირე მნიშვნელობების კონდენსატორების გამოყენებით. თუ ეს შეუძლებელია, საჭიროა "მცურავი" კვების წყაროების გამოყენება. ასეთი წყაროების გამოყენების ყველაზე იაფი გზაა მრავალ გრაგნილი ტრანსფორმატორები, რომლებსაც აქვთ გამსწორებელი და სტაბილიზატორი თითოეულ გრაგნილზე. ბუნებრივია, თუ გსურთ გქონდეთ ბიპოლარული გამომავალი სიგნალი, მაშინ თითოეული ასეთი წყარო უნდა იყოს ბიპოლარული. თუმცა, უფრო ელეგანტური გამოსავალია იზოლირებული DC-DC კონვერტორების გამოყენება, როგორიცაა Burr-Brown-ის DCP01* სერიები. ეს მიკროსქემები განკუთვნილია 1 ვტ-მდე სიმძლავრისთვის და შეუძლიათ გამოიმუშაონ ბიპოლარული გამომავალი სიგნალი ერთპოლარული შეყვანის სიგნალიდან. საიზოლაციო ძაბვა არის 1 კვ-მდე. იზოლაცია ხორციელდება ტრანსფორმატორის ბარიერის გამოყენებით 800 kHz სიხშირით. რამდენიმე ჩიპის გამოყენებისას, მათი სინქრონიზაცია შესაძლებელია სიხშირით.

დენის დისკებში ხშირად საჭიროა გამომავალი დენის პროპორციული სიგნალის ქონა უკუკავშირის შესაქმნელად. ეს პრობლემა მოგვარებულია სხვადასხვა გზით: დენის ტრანსფორმატორების, შუნტებისა და დიფერენციალური გამაძლიერებლების გამოყენებით და ა.შ. ყველა ამ მეთოდს აქვს თავისი ნაკლი. დენის სიგნალის წარმოქმნისა და კონტროლერთან დაკავშირების პრობლემის ყველაზე წარმატებით გადასაჭრელად, International Rectifier-მა შეიმუშავა მიკროსქემები - დენის სენსორები IR2171 და IR2172, რომლებშიც მიმდინარე სიგნალი გარდაიქმნება PWM სიგნალად. IR2171-ის კავშირის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 13. მიკროსქემა უძლებს ძაბვის ვარდნას 600 ვ-მდე და იკვებება "ბუტსტრაპ" ტევადობით. PWM გადამზიდავი სიხშირეა 35 kHz IR2171-ისთვის და 40 kHz IR2172-ისთვის. შეყვანის ძაბვის დიაპაზონი ±300 მვ. გამომავალი ძაბვა აღებულია ღია კოლექტორიდან, რაც აადვილებს ოპტიკური იზოლაციის დაკავშირებას.

ძნელად შესაძლებელია აღწერო ყველა მიკროსქემა, რომელიც ამჟამად წარმოებულია მსოფლიოში ელექტრო დისკებში გამოსაყენებლად. თუმცა, მოწოდებული ინფორმაციაც კი უნდა დაეხმაროს დეველოპერს ნავიგაციაში თანამედროვე ელემენტების ბაზის ოკეანეში. ყოველივე ნათქვამიდან მთავარი დასკვნა შემდეგია: ნუ ეცდებით რაიმეს შექმნას დისკრეტული ელემენტების გამოყენებით, სანამ არ დარწმუნდებით, რომ არავინ აწარმოებს ინტეგრირებულ წრეს, რომელიც გადაჭრის თქვენს პრობლემას.

ლიტერატურა

1. გამოიყენეთ Gate Charge, რათა შეიმუშაოთ Gate Drive Circuit დენის MOSFET-ებისთვის და IGBT-ებისთვის. AN-944.
2. IGBT-ების აპლიკაციური დახასიათება. INT990.
3. IGBT მახასიათებლები. AN-983.
4. მოკლე ჩართვის დაცვა. AN-984.
5. HV Floating MOS-Gate Driver Ics. AN-978.
6. Motorola MC33153 ტექნიკური მონაცემები.
7. Hewlett Packard HCPL316 ტექნიკური მონაცემები.
8. Burr Brown DCP011515 ტექნიკური მონაცემები.
9. Ivanov V.V., Kolpakov A. განაცხადი IGBT. ელექტრონული კომპონენტები, 1996, No1.

მძლავრი MOSFET საველე ეფექტის ტრანზისტორები ყველასთვის კარგია, გარდა ერთი მცირე ნიუანსისა - მათი უშუალოდ მიკროკონტროლერის ქინძისთავებთან დაკავშირება ხშირად შეუძლებელია.

ეს, პირველ რიგში, იმის გამო ხდება, რომ მიკროკონტროლერის ქინძისთავის დასაშვები დენები იშვიათად აღემატება 20 mA-ს და ძალიან სწრაფად გადართვის MOSFET-ებისთვის (კარგი კიდეებით), როდესაც საჭიროა კარიბჭის ძალიან სწრაფად დამუხტვა ან განმუხტვა (რომელსაც ყოველთვის აქვს გარკვეული სიმძლავრე). , დენები საჭიროა სიდიდის ბრძანებით.

და მეორეც, კონტროლერის ელექტრომომარაგება ჩვეულებრივ არის 3 ან 5 ვოლტი, რაც, პრინციპში, საშუალებას აძლევს უშუალო კონტროლს მხოლოდ მცირე კლასის საველე მუშაკებზე (ე.წ. ლოგიკური დონე). და თუ გავითვალისწინებთ იმას, რომ ჩვეულებრივ კონტროლერის ელექტრომომარაგებას და კვების ბლოკის დანარჩენ ნაწილს აქვს საერთო უარყოფითი მავთული, ეს კლასი მცირდება ექსკლუზიურად N-არხის "ლოგიკური დონის" ველის მოწყობილობებზე.

ერთ-ერთი გამოსავალი ამ სიტუაციაში არის სპეციალური მიკროსქემების - დრაივერების გამოყენება, რომლებიც ზუსტად არის გათვლილი იმისათვის, რომ დიდი დენები გაატარონ საველე კარიბჭეებში. თუმცა, ეს ვარიანტი არ არის ნაკლოვანებების გარეშე. ჯერ ერთი, მაღაზიებში მძღოლები ყოველთვის არ არის ხელმისაწვდომი და მეორეც, ისინი საკმაოდ ძვირია.

ამასთან დაკავშირებით, გაჩნდა იდეა, რომ შეექმნათ მარტივი, იაფფასიანი დრაივერი, რომელიც დაფუძნებულია ფხვნილზე, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც N-არხიანი, ასევე P-არხიანი ველის მოწყობილობების გასაკონტროლებლად ნებისმიერ დაბალი ძაბვის სქემებში, ვთქვათ 20 ვოლტამდე , საბედნიეროდ, მე მომწონს ნამდვილი რადიო ჯუნკი, სავსე ყველა სახის ელექტრონული უსარგებლო ნივთებით, ასე რომ, მთელი რიგი ექსპერიმენტების შემდეგ ეს სქემა დაიბადა:

1. R 1 = 2,2 kOhm, R 2 = 100 Ohm, R 3 = 1,5 kOhm, R 4 = 47 Ohm
2. D 1 - დიოდი 1N4148 (მინის ლულა)
3. T 1, T 2, T 3 - ტრანზისტორი KST2222A (SOT-23, მარკირება 1P)
4. T 4 - ტრანზისტორი BC807 (SOT-23, მარკირება 5C)

ტევადობა Vcc-სა და Out-ს შორის სიმბოლოა P-არხის ველის გადამრთველის შეერთებას, ტევადობა Out-სა და Gnd-ს შორის სიმბოლოა N-არხის ველის გადამრთველის შეერთებას (ამ ველის გადამრთველების კარიბჭეების ტევადობა).

წერტილოვანი ხაზი ყოფს წრედს ორ ეტაპად (I და II). ამ შემთხვევაში, პირველი ეტაპი მუშაობს როგორც დენის გამაძლიერებელი, ხოლო მეორე ეტაპი, როგორც დენის გამაძლიერებელი. მიკროსქემის მოქმედება დეტალურად არის აღწერილი ქვემოთ.

ასე რომ. თუ სიგნალის მაღალი დონე გამოჩნდება შესასვლელში, მაშინ ტრანზისტორი T1 იხსნება, ტრანზისტორი T2 იხურება (რადგან მის ბაზაზე პოტენციალი ეცემა ემიტერის პოტენციალის ქვემოთ). შედეგად, ტრანზისტორი T3 იხურება, ხოლო ტრანზისტორი T4 იხსნება და მისი მეშვეობით ხდება დაკავშირებული ველის გადამრთველის კარიბჭის ტევადობის დატენვა. (ტრანზისტორი T4-ის საბაზისო დენი მიედინება გზაზე E T4 -> B T4 -> D1-> T1-> R2-> Gnd).

თუ სიგნალის დაბალი დონე ჩნდება შეყვანისას, მაშინ ყველაფერი პირიქით ხდება - ტრანზისტორი T1 იხურება, რის შედეგადაც ტრანზისტორი T2 საბაზისო პოტენციალი იზრდება და ის იხსნება. ეს თავის მხრივ იწვევს ტრანზისტორი T3 ჩართვას და ტრანზისტორი T4 გამორთვას. დაკავშირებული ველის გადამრთველის კარიბჭის ტევადობა იტენება ღია ტრანზისტორი T3-ის მეშვეობით. (ტრანზისტორი T3-ის საბაზისო დენი მიედინება Vcc->T2->R4->B T3 ->E T3 გზაზე).

ეს ძირითადად მთელი აღწერაა, მაგრამ ზოგიერთი პუნქტი ალბათ დამატებით განმარტებას მოითხოვს.

პირველი, რა არის ტრანზისტორი T2 და დიოდი D1 პირველ ეტაპზე? აქ ყველაფერი ძალიან მარტივია. ტყუილად არ დავწერე გამომავალი ტრანზისტორების საბაზისო დენების ბილიკები მიკროსქემის სხვადასხვა მდგომარეობისთვის. კიდევ ერთხელ შეხედეთ მათ და წარმოიდგინეთ რა მოხდებოდა, თუ არ იქნებოდა ტრანზისტორი T2 აღკაზმულობით. ამ შემთხვევაში, ტრანზისტორი T4 განბლოკილი იქნება დიდი დენით (იგულისხმება ტრანზისტორის საბაზისო დენი) გამომავალი გამომავალიდან ღია T1 და R2-ის გავლით და ტრანზისტორი T3 განბლოკილი იქნება მცირე დენით, რომელიც მიედინება რეზისტორი R3-ში. ეს გამოიწვევს გამომავალი იმპულსების ძალიან გრძელ წინა კიდეს.

მეორეც, ბევრს ალბათ დააინტერესებს, რატომ არის საჭირო R2 და R4 რეზისტორები. მე შევაერთე ისინი, რათა ოდნავ მაინც შევზღუდო პიკური დენი გამომავალი ტრანზისტორების ფუძეებში, ასევე საბოლოოდ გავათანაბრებინა იმპულსების წინა და უკანა კიდეები.

აწყობილი მოწყობილობა ასე გამოიყურება:

დრაივერის განლაგება შექმნილია SMD კომპონენტებისთვის და ისე, რომ მისი ადვილად დაკავშირება შესაძლებელია მოწყობილობის მთავარ დაფაზე (ვერტიკალურ მდგომარეობაში). ანუ შეიძლება მთავარ დაფაზე გვქონდეს ნახევრად ხიდი ან რაღაც სხვა დაყენებული და რჩება მხოლოდ დრაივერის დაფების ვერტიკალურად ჩასმა ამ დაფაზე სწორ ადგილებში.

გაყვანილობას აქვს გარკვეული თავისებურებები. დაფის ზომის რადიკალურად შესამცირებლად, ჩვენ მოგვიწია T4 ტრანზისტორის "ოდნავ არასწორად" მარშრუტი. დაფაზე შედუღებამდე, თქვენ უნდა მოაბრუნოთ იგი სახე ქვემოთ (მონიშვნა) და მოხაროთ ფეხები საპირისპირო მიმართულებით (დაფისკენ).

როგორც ხედავთ, ფრონტების ხანგრძლივობა პრაქტიკულად დამოუკიდებელია მიწოდების ძაბვის დონისგან და ოდნავ მეტია 100 ns. ჩემი აზრით, საკმაოდ კარგია ასეთი ბიუჯეტის დიზაინისთვის.

"ZVS დრაივერი" (ნულოვანი ძაბვის გადართვა) არის ძალიან მარტივი და, შესაბამისად, საკმაოდ გავრცელებული დაბალი ძაბვის გენერატორი. იგი იკრიბება მარტივი სქემის მიხედვით და ამ ხსნარის ეფექტურობამ შეიძლება მიაღწიოს 90% ან მეტს. მოწყობილობის ასაწყობად საკმარისია ერთი ინდუქტორი, წყვილი საველე ეფექტის ტრანზისტორი, ოთხი რეზისტორი, ორი დიოდი, ორი ზენერის დიოდი და სამუშაო რხევითი წრე, რომელსაც აქვს შუა წერტილი კოჭზე. შეგიძლიათ გააკეთოთ შუა წერტილის გარეშე და ამაზე მოგვიანებით ვისაუბრებთ.

თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ამ მიკროსქემის მრავალი დანერგვა ქსელში, მათ შორის ინდუქციური გამათბობლები, ინდუქციური გაზქურები, მაღალი ძაბვის ტრანსფორმატორები და უბრალოდ მაღალი სიხშირის ძაბვის გადამყვანები. წრე როიერის გენერატორს წააგავს, მაგრამ ეს არ არის ერთი. ვნახოთ, როგორ მუშაობს ეს სქემა.

როდესაც ელექტროენერგია მიეწოდება წრედს, დენი იწყებს გადინებას ორივე საველე ეფექტის ტრანზისტორის დრენაჟში, ამავდროულად კარიბჭის ტევადობა იტენება რეზისტორების მეშვეობით. ვინაიდან ველის ეფექტის ტრანზისტორები არ არის სრულიად იდენტური, ერთი მათგანი (მაგალითად Q1) უფრო სწრაფად იხსნება და იწყებს დენის გატარებას, ხოლო მეორე ტრანზისტორი Q2-ის კარი იხსნება D2 დიოდის მეშვეობით, რომელიც ამგვარად დახურულია.

ვინაიდან რხევითი წრე შედის წრედში, ძაბვა დახურული ველის ეფექტის ტრანზისტორი Q2 დრენაჟში ჯერ იზრდება, მაგრამ შემდეგ მცირდება, გადის ნულზე, ამ მომენტში ღია ველის ეფექტის ტრანზისტორი Q1 კარიბჭე სწრაფად იხსნება. და პირველი ღია ტრანზისტორი Q1 ახლა გამორთულია და რადგან ის ახლა დახურულია, მაშინ მისი გადინება აღარ არის ნულოვანი და მეორე ტრანზისტორი Q2 კარიბჭე სწრაფად იტენება რეზისტორის მეშვეობით და მეორე ტრანზისტორი Q2 ახლა იხსნება. ტრანზისტორი Q1 კარიბჭის განმუხტვა D1 დიოდის მეშვეობით.

ნახევარი პერიოდის შემდეგ ყველაფერი მეორდება ზუსტად პირიქით - მეორე ტრანზისტორი დაიხურება, პირველი კი გაიხსნება და ა.შ. ამ გზით წრეში გამოჩნდება სინუსოიდური თვითრხევები. Choke L1 ზღუდავს მიწოდების დენს და არბილებს მცირე გადართვის ტალღებს.

ადვილი შესამჩნევია, რომ ორივე საველე ეფექტის ტრანზისტორის გამორთვა ხდება ნულოვანი ძაბვის დროს მათ დრენაჟში, როდესაც დენი მარყუჟის ხვეულში მაქსიმალურია, რაც ნიშნავს, რომ გადართვის დანაკარგები მინიმუმამდეა დაყვანილი და თუნდაც მოწყობილობის სიმძლავრით 1 კვტ. (მაგალითად, ამისთვის), გასაღებებს მხოლოდ მცირე რადიატორები სჭირდებათ. ეს ხსნის ამ სქემის დიდ პოპულარობას.

თვითრხევების სიხშირე მარტივად შეიძლება გამოითვალოს f = 1/(2π*√[L*C] ფორმულის გამოყენებით), რადგან პირველადი გრაგნილის ინდუქციურობა (ტრანსფორმატორული კავშირის გამოყენების შემთხვევაში) და კონდენსატორის ტევადობა წრე, რომელსაც აქვს საკუთარი რეზონანსული სიხშირე. მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ რხევების ამპლიტუდა იქნება დაახლოებით 3.14 (Pi)-ჯერ მეტი მიწოდების ძაბვაზე.

აქ არის ტიპიური კომპონენტები, რომლებიც გამოიყენება ასამბლეისთვის: ხუთვატიანი 470 ომიანი რეზისტორები კარიბჭეების დატენვის დენის შეზღუდვისთვის; ორი 10 kOhm რეზისტორები კარიბჭეების მინუსამდე გასაყვანად; ზენერის დიოდები 12, 15 ან 18 ვოლტზე, რათა დაიცვათ კარიბჭეები დასაშვები ძაბვის გადამეტებისგან; და UF4007 დიოდები კარიბჭეების განმუხტვისთვის მიკროსქემის საპირისპირო მკლავებით.

საველე ეფექტის ტრანზისტორები IRFP250 და IRFP260 კარგად შეეფერება ამ ZVS დრაივერს. ბუნებრივია, თუ საჭიროა დამატებითი გაგრილება, მაშინ თითოეული ტრანზისტორი უნდა დამონტაჟდეს ცალკეულ რადიატორზე, რადგან ტრანზისტორი არ მუშაობს ერთდროულად. თუ არსებობს მხოლოდ ერთი რადიატორი, მაშინ საიზოლაციო სუბსტრატების გამოყენება სავალდებულოა. მიკროსქემის მიწოდება არ უნდა აღემატებოდეს 36 ვოლტს ნორმალური კარიბჭის შეზღუდვის გამო.

თუ წრეს არ აქვს შუა წერტილი, მაშინ უბრალოდ დააინსტალირეთ ორი ჩოკი თითო მკლავზე ერთის ნაცვლად და მუშაობის რეჟიმი იგივე რჩება, ზუსტად ისე, როგორც ერთი დროსელის დროს.

იმავდროულად, ალიექსპრესზე უკვე გამოჩნდა პროდუქცია, რომელიც დაფუძნებულია ამ ZVS თვით რხევადი წრედზე, როგორც ერთი ინდუქტორით, ასევე ორით. ვარიანტი ორი ჩოკით განსაკუთრებით მოსახერხებელია, როგორც რეზონანსული კვების წყარო გათბობის ინდუქტორებისთვის შუა წერტილის გარეშე.

დენის MOSFET-ები და იზოლირებული კარიბჭის ბიპოლარული ტრანზისტორები (IGBT) არის თანამედროვე ენერგეტიკული ელექტრონიკის ძირითადი ელემენტები და გამოიყენება როგორც გადართვის ელემენტები მაღალი დენებისა და ძაბვისთვის. თუმცა, დაბალი ძაბვის ლოგიკური კონტროლის სიგნალების MOSFET და IGBT ტრანზისტორების კარიბჭის კონტროლის დონეებთან შესატყვისად საჭიროა შუალედური შესატყვისი მოწყობილობები - მაღალი ძაბვის დრაივერები (შემდგომში, მოკლედ, „მაღალი ძაბვის დრაივერებით“ ვიგულისხმებთ „მაღალ- MOSFET და IGBT ტრანზისტორების ძაბვის დრაივერები“).

უმეტეს შემთხვევაში, გამოიყენება მაღალი ძაბვის დრაივერების შემდეგი კლასიფიკაცია:

• ნახევარხიდის ზედა და ქვედა მკლავების დამოუკიდებელი დრაივერები, ინტეგრირებული ერთ ჩიპში ( მაღალი და დაბალი მხარის მძღოლი);
• ზედა და ქვედა ფეხის დრაივერები დაკავშირებულია ნახევრად ხიდის წრეში ( ნახევარხიდის მძღოლი);
• ზედა მხარის მძღოლები ( მაღალი მხარის მძღოლი);
• დაბალი მკლავის მძღოლები ( დაბალი მხარის დრაივერი).

ნახ. სურათი 1 გვიჩვენებს საკონტროლო სქემებს, რომლებიც შეესაბამება ამ ტიპის დრაივერებს.

ბრინჯი. 1.

პირველ შემთხვევაში (ნახ. 1ა), ორი დამოუკიდებელი დატვირთვა კონტროლდება ერთი საკონტროლო სიგნალებიდან. დატვირთვები, შესაბამისად, დაკავშირებულია ქვედა ტრანზისტორის წყაროსა და მაღალი ძაბვის დენის ავტობუსს (დაბალი მხარის დრაივერი), ასევე ზედა ტრანზისტორისა და მიწას (მაღალი მხარის დრაივერი) შორის. ეგრეთ წოდებული შუა წერტილები (ზედა ტრანზისტორის გადინება და ქვედა ტრანზისტორის წყარო) ერთმანეთთან არ არის დაკავშირებული.

მეორე შემთხვევაში (ნახ. 1ბ) შუა წერტილები დაკავშირებულია. უფრო მეტიც, დატვირთვის ჩართვა შესაძლებელია როგორც ზედა, ასევე ქვედა მხრებზე, მაგრამ შუა წერტილთან დაკავშირება ნახევარხიდის წრედთან (ე.წ. სრული ხიდის წრე) მსგავსად. მკაცრად რომ ვთქვათ, სქემა 1a-ში არაფერი გიშლით ხელს შუა წერტილების დაკავშირებაში. მაგრამ ამ შემთხვევაში, შეყვანის სიგნალების გარკვეული კომბინაციით, შესაძლებელია ორი ტრანზისტორი ერთდროულად გაიხსნას და, შესაბამისად, ზედმეტად დიდი დენი მიედინება მაღალი ძაბვის ავტობუსიდან მიწამდე, რაც გამოიწვევს ერთი ან ორივე ტრანზისტორი ერთდროულად. ამ სქემაში ასეთი სიტუაციის აღმოფხვრა დეველოპერის საზრუნავია. ნახევრად ხიდის დრაივერებში (წრე 1b) ეს სიტუაცია აღმოფხვრილია მიკროსქემის შიდა კონტროლის ლოგიკის დონეზე.

მესამე შემთხვევაში (1c) დატვირთვა დაკავშირებულია ზედა ტრანზისტორის დრენაჟსა და მიწას შორის, ხოლო მეოთხეში (1d) - ქვედა ტრანზისტორის წყაროსა და მაღალი ძაბვის დენის ავტობუსს შორის, ე.ი. 1a მიკროსქემის ორი "ნახევარი" განხორციელებულია ცალკე.

ბოლო წლებში STMicroelectronics-მა (მაღალი ძაბვის დრაივერების ნიშაში) ორიენტირებულია მხოლოდ პირველი ორი ტიპის დრაივერებზე (ოჯახები). L638xდა L639x,რომელიც ქვემოთ იქნება განხილული). თუმცა, ადრინდელი დიზაინები შეიცავს დრაივერების ჩიპებს, რომლებიც აკონტროლებენ ერთი MOSFET ან IGBT ტრანზისტორის ჩართვას ან გამორთვას („ერთი“ კატეგორია STMicroelectronics თვალსაზრისით). გარკვეული გადართვის სქემით, ამ დრაივერებს შეუძლიათ გააკონტროლონ დატვირთვა როგორც ზედა, ასევე ქვედა მკლავებზე. მოდი ასევე აღვნიშნოთ მიკროსქემა TD310-სამი დამოუკიდებელი მარტოხელა მძღოლი ერთ საცხოვრებელში. ეს გამოსავალი ეფექტური იქნება სამფაზიანი დატვირთვის კონტროლის დროს. STMicroelectronics კლასიფიცირებს ამ ჩიპს, როგორც "მრავალჯერადი" კატეგორიის დრაივერი.

L368x

ცხრილი 1 გვიჩვენებს L368x მიკროსქემების ოჯახის შემადგენლობას და პარამეტრებს. IC-ები ამ ოჯახის მოიცავს როგორც დამოუკიდებელ მაღალი და დაბალი მხარის (H&L) დრაივერებს, ასევე ნახევარხიდის (HB) დრაივერებს.

ცხრილი 1. L638x ოჯახის დრაივერის პარამეტრები

სახელი	ვოფსეტი, ვ	Io+, mA	იო-, mA	ტონა, ნს	Toff, ns	Tdt, ns	ტიპი	კონტროლი
L6384E	600	400	650	200	250	პროგ.	HB	IN/-SD
L6385E	600	400	650	110	105		H&L	HIN/LIN
L6386E	600	400	650	110	150		H&L	HIN/LIN/-SD
L6387E	600	400	650	110	105		H&L	HIN/LIN
L6388E	600	200	350	750	250	320	HB	HIN/LIN

მოდით ავხსნათ რამდენიმე პარამეტრი:

V OFFSET - მაქსიმალური შესაძლო ძაბვა ზედა ტრანზისტორის წყაროსა და მიწას შორის;

I O+ (I O-) - მაქსიმალური გამომავალი დენი, როდესაც ღიაა მიკროსქემის გამომავალი ეტაპის ზედა (ქვედა) ტრანზისტორი;

T ON (T OFF) - სიგნალის გავრცელების შეფერხება HIN და LIN შესასვლელებიდან HO და LO გამოსასვლელებამდე, როდესაც ჩართულია (გამორთული);

T DT - პაუზის დრო - პარამეტრი, რომელიც დაკავშირებულია ნახევარ ხიდის დრაივერებთან. აქტიური მდგომარეობების შეცვლისას, ლოგიკური წრე იძულებით აწესებს პაუზებს, რათა თავიდან აიცილოს ზედა და ქვედა მკლავების ერთდროულად ჩართვა. მაგალითად, თუ ქვედა მკლავი გამორთულია, მაშინ ორივე მკლავი გამორთულია გარკვეული დროით და მხოლოდ ამის შემდეგ ირთვება ზედა. და, პირიქით, თუ ზედა მკლავი გამორთულია, მაშინ ორივე მკლავი გამორთულია გარკვეული დროით და შემდეგ ჩართულია ქვედა. ეს დრო შეიძლება დაფიქსირდეს (როგორც L6388E), ან დააყენეთ შესაბამისი გარე რეზისტორის მნიშვნელობის არჩევით (როგორც L6384E).

კონტროლი.დამოუკიდებელი ზედა და ქვედა მხარის დრაივერების IC-ები კონტროლდება HIN და LIN შეყვანის საშუალებით. უფრო მეტიც, ლოგიკური სიგნალის მაღალი დონე ჩართავს, შესაბამისად, მძღოლის ზედა ან ქვედა მკლავს. გარდა ამისა, L6386E ჩიპი იყენებს დამატებით SD შეყვანას, რომელიც თიშავს ორივე მკლავს HIN და LIN შეყვანის მდგომარეობის მიუხედავად.

L6384E ჩიპი იყენებს SD და IN სიგნალებს. SD სიგნალი გამორთავს ორივე ფეხს IN შეყვანის მდგომარეობის მიუხედავად. სიგნალი IN = 1 არის სიგნალის კომბინაციის ექვივალენტური (HIN = 1, LIN = 0) და, პირიქით, IN = 0 არის სიგნალის კომბინაციის ექვივალენტური (HIN = 0, LIN = 1). ამრიგად, ზედა და ქვედა მხარის ტრანზისტორების ერთდროული ჩართვა პრინციპში შეუძლებელია.

L6388E ჩიპში კონტროლი ხორციელდება HIN და LIN შეყვანების საშუალებით, ამიტომ პრინციპში შესაძლებელია კომბინაციის გამოყენება (HIN = 1, LIN = 1) შეყვანებზე, მაგრამ შიდა ლოგიკური წრე მას აქცევს კომბინაციაში ( HIN = 0, LIN = 0), რაც გამორიცხავს ორივე ტრანზისტორის ერთდროულ ჩართვას.

რაც შეეხება პარამეტრებს, დავიწყოთ H&L ტიპის ჩიპებით.

მნიშვნელობა V OFFSET, რომელიც უდრის 600 ვოლტს, გარკვეული გაგებით არის სტანდარტი ამ კლასის მიკროსქემებისთვის.

გამომავალი დენის მნიშვნელობა I O+ (I O-), ტოლია 400/650 mA, არის საშუალო მაჩვენებელი, ორიენტირებული ტიპიური ზოგადი დანიშნულების ტრანზისტორებზე. IRS მიკროსქემების ოჯახთან შედარებით (G5 HVIC თაობა), International Rectifier გთავაზობთ ძირითადად მიკროსქემებს 290/600 mA პარამეტრით. თუმცა, საერთაშორისო Rectifier ხაზში ასევე არის მოდელები 2500/2500 mA პარამეტრებით (IRS2113) და ოდნავ დაბალი სიჩქარით, ან მიკროსქემები გამომავალი დენებით 4000/4000 mA-მდე (IRS2186). მართალია, ამ შემთხვევაში გადართვის დრო შედარებით L6385Eიზრდება 170/170 ns მნიშვნელობამდე.

გადართვის დრო. T ON (T OFF) მნიშვნელობები ტოლია 110/105 ns (L6385E-სთვის) აღემატება მსგავს მნიშვნელობებს IRS ოჯახის მიკროსქემებისთვის (თუმცა არც თუ ისე მნიშვნელოვნად). International Rectifier-მა მიაღწია საუკეთესო შესრულებას (60/60 ns) IRS2011 მოდელში, მაგრამ VOFFSET ძაბვის 200 ვ-მდე შემცირებით.

თუმცა, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ STMicroelectronics გვთავაზობს დრაივერებს, რომლებშიც შეყვანის (დაბალი ძაბვის) და გამომავალი (მაღალი ძაბვის) ეტაპების საერთო მავთული ერთნაირია. International Rectifier, მსგავსი არქიტექტურის მქონე ჩიპების გარდა, დრაივერებს სთავაზობს ცალკეულ საერთო ავტობუსებს შეყვანისა და გამომავალი ეტაპებისთვის.

L6384E ნახევარხიდის დრაივერის პარამეტრების საერთაშორისო Rectifier პროდუქტებთან შედარებისას, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ის ჩამორჩება (როგორც გამომავალი დენებით, ასევე სიჩქარით) მხოლოდ IRS21834 მოდელს, რომელიც ახორციელებს HIN/-LIN შეყვანის ლოგიკას. თუ IN/-SD შეყვანის ლოგიკა კრიტიკულია, L6384E დრაივერი აღემატება International Rectifier-ის პროდუქტებს.

მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ L6385E დრაივერის ჩიპს, რომლის სტრუქტურა და მიკროსქემის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 2.

ბრინჯი. 2.

ჩიპი შეიცავს ორ დამოუკიდებელ დრაივერს ზედა (HVG გამომავალი) და ქვედა მხარის (LVG გამომავალი). დაბალი მხარის დრაივერის დანერგვა საკმაოდ ტრივიალურია, რადგან პოტენციალი GND პინზე მუდმივია და, შესაბამისად, ამოცანაა გადაიყვანოთ დაბალი ძაბვის შეყვანის ლოგიკური სიგნალი LIN ძაბვის დონეზე LVG გამომავალზე, რომელიც საჭიროა დაბალი ჩართვისთვის. გვერდითი ტრანზისტორი. ზედა მხარეს, პოტენციალი OUT პინზე იცვლება ქვედა ტრანზისტორის მდგომარეობის მიხედვით. არსებობს სხვადასხვა წრიული გადაწყვეტილებები, რომლებიც გამოიყენება მკლავის კასკადის ასაგებად. ამ შემთხვევაში გამოიყენება შედარებით მარტივი და იაფი ჩატვირთვის საკონტროლო წრე (ჩართვა "მცურავი" კვების ბლოკით). ასეთ სქემაში საკონტროლო პულსის ხანგრძლივობა შემოიფარგლება ჩატვირთვის ტევადობის მნიშვნელობით. გარდა ამისა, აუცილებელია მისი მუდმივი დამუხტვის პირობების უზრუნველყოფა მაღალი ძაბვის, სწრაფი მოქმედების დონის ცვლის კასკადის გამოყენებით. ეს კასკადი უზრუნველყოფს ლოგიკური სიგნალების გარდაქმნას იმ დონემდე, რომელიც აუცილებელია მაღალი გვერდითი ტრანზისტორის მართვის მიკროსქემის სტაბილური მუშაობისთვის.

თუ საკონტროლო ძაბვა დაეცემა გარკვეულ ზღვარს ქვემოთ, გამომავალი ტრანზისტორები შეიძლება გადავიდნენ ხაზოვან მუშაობაში, რაც, თავის მხრივ, გამოიწვევს ბროლის გადახურებას. ამის თავიდან ასაცილებლად, უნდა იქნას გამოყენებული ძაბვის მონიტორინგის სქემები (UVLO). ძაბვის დაბლოკვის ქვეშ) ორივე ზედა (პოტენციური კონტროლი V BOOT) და ქვედა (პოტენციური კონტროლი V CC) მხრისთვის.

თანამედროვე მაღალი ძაბვის დრაივერები, როგორც წესი, ახდენენ ჩატვირთვის დიოდის ინტეგრირებას ინტეგრირებული მიკროსქემის პაკეტში. ამის წყალობით, არ არის საჭირო გარე დიოდის გამოყენება, რომელიც საკმაოდ მოცულობითია თავად დრაივერის ჩიპთან შედარებით. ჩამონტაჟებული ჩატვირთვის დიოდი (უფრო ზუსტად, ჩატვირთვის წრე) გამოიყენება არა მხოლოდ L6385E დრაივერში, არამედ ამ ოჯახის ყველა სხვა მიკროსქემებში.

L6386E არის L6385E-ის ვარიანტი დამატებითი ფუნქციებით. მისი სტრუქტურა და კავშირის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 3.

ბრინჯი. 3.

ძირითადი განსხვავებები L6386E-სა და L6385E-ს შორის.პირველ რიგში, დამატებულია დამატებითი SD შეყვანა, დაბალი სიგნალის დონე, რომელიც გამორთავს ორივე ტრანზისტორს, მიუხედავად HIN და LIN შეყვანების მდგომარეობისა. ხშირად გამოიყენება როგორც გადაუდებელი გამორთვის სიგნალი, რომელიც არ არის დაკავშირებული შეყვანის კონტროლის სიგნალის წარმოქმნის წრესთან. მეორეც, დაემატა საფეხური ქვედა საფეხურის ტრანზისტორში გამავალი დენის გასაკონტროლებლად. წინა დიაგრამასთან შედარებით, ჩვენ ვხედავთ, რომ ქვედა მხარის ტრანზისტორის გადინება დაკავშირებულია მიწასთან არა პირდაპირ, არამედ მიმდინარე რეზისტორის (მიმდინარე სენსორის) მეშვეობით. თუ მასზე ძაბვის ვარდნა აღემატება ზღვრულ მნიშვნელობას V REF, მაშინ DIAG გამომავალზე წარმოიქმნება დაბალი დონე. გაითვალისწინეთ, რომ ეს მდგომარეობა გავლენას არ ახდენს მიკროსქემის მუშაობაზე, მაგრამ მხოლოდ ინდიკატორია.

რამდენიმე სიტყვა L638x ოჯახის ჩიპების გამოყენების შესახებ. სტატიის შეზღუდული სივრცე არ გვაძლევს საშუალებას განვიხილოთ განაცხადის მაგალითები, თუმცა დოკუმენტში „L638xE Application Guide“ STMicroelectronics-ისგან მოცემულია სამფაზიანი ძრავის კონტროლის მიკროსქემის, ჩამქრალი ფლუორესცენტური ნათურის ბალასტური სქემის, DC/DC გადამყვანების მაგალითები. არქიტექტურა და სხვა მრავალი. ასევე ნაჩვენებია სადემონსტრაციო დაფების დიაგრამები ამ ოჯახის ყველა მიკროსქემისთვის (ბეჭდური მიკროსქემის დაფების ტოპოლოგიის ჩათვლით).

L638x ოჯახის ანალიზის შესაჯამებლად, ჩვენ აღვნიშნავთ: ცალკეულ პარამეტრებში უნიკალური მახასიათებლების გარეშე, ამ ოჯახის დრაივერები ინდუსტრიაში საუკეთესოა როგორც პარამეტრების მთლიანობის, ასევე გამოყენებული ტექნიკური გადაწყვეტილებების თვალსაზრისით.

მაღალი ძაბვის მძღოლების ოჯახი
ნახევარი ხიდი L639x

ერთი შეხედვით, ამ ოჯახის მიკროსქემები შეიძლება ჩაითვალოს L6384E მიკროსქემის განვითარებად. თუმცა, L639x ოჯახის დრაივერების ფუნქციონირების გაანალიზებისას, ძალიან რთულია L6384E პროტოტიპად ამოცნობა (გარდა შესაძლოა STMicroelectronics ხაზში სხვა ნახევარხიდის დრაივერების არარსებობის გამო). ცხრილი 2 გვიჩვენებს L639x მიკროსქემების ოჯახის შემადგენლობას და პარამეტრებს.

ცხრილი 2. L639x ოჯახის დრაივერის პარამეტრები

სახელი	ვოფსეტი, ვ	Io+, mA	იო-, mA	ტონა, ns	Toff, ns	Tdt, μs	ტიპი	ჭკვიანი SD	Op-amp	კომპ.	კონტროლი
L6390	600	270	430	125	125	0,15…2,7	HB	არსებობს	არსებობს	არსებობს	HIN/-LIN/-SD
L6392	600	270	430	125	125	0,15…2,7	HB		არსებობს		HIN/-LIN/-SD
L3693	600	270	430	125	125	0,15…2,7	HB			არსებობს	PH/-BR/-SD

მიკროსქემების ამ ოჯახის მთავარი მახასიათებელია დამატებითი ჩაშენებული ელემენტების არსებობა: ოპერაციული გამაძლიერებელი ან შედარებითი (ამისთვის L6390 -ორივე). ნახ. სურათი 4 გვიჩვენებს L6390 ჩიპის სტრუქტურასა და მიკროსქემის დიაგრამას.

ბრინჯი. 4.

რა უპირატესობებს იძლევა დამატებითი ელემენტები პრაქტიკულ პროგრამებში? ოპერაციული გამაძლიერებლები (L6390-ში და L6392) შექმნილია დატვირთვის მეშვეობით გამავალი დენის გასაზომად. უფრო მეტიც, რადგან ორივე გამომავალი (OP+ და OP-) ხელმისაწვდომია, შესაძლებელი ხდება როგორც აბსოლუტური მნიშვნელობის, ისე გადახრის გენერირება გარკვეული საცნობარო ძაბვიდან (შეესაბამება, მაგალითად, მაქსიმალურ დასაშვებ მნიშვნელობას) მიკროსქემის შესაბამის გამომავალზე. . L6390 დრაივერში, შედარებითი ასრულებს "ჭკვიანი გამორთვის" ძალიან სპეციფიკურ ფუნქციას ( ჭკვიანი გამორთვა) - ე.ი. როდესაც დატვირთვის მაქსიმალური დასაშვები დენი გადააჭარბებს, შედარება იწყებს ზემოქმედებას დრაივერის ლოგიკაზე და უზრუნველყოფს დატვირთვის გლუვ გათიშვას. გამორთვის სიჩქარე დგინდება RC სქემით, რომელიც დაკავშირებულია SD/OD პინთან. უფრო მეტიც, რადგან ეს გამომავალი ორმხრივია, ის შეიძლება იყოს შეცდომის აღნიშვნის გამომავალი საკონტროლო მიკროკონტროლერისთვის ან შეყვანა იძულებითი გამორთვისთვის.

ყველა მიკროსქემა შეიცავს დაცვის ლოგიკას ზედა და ქვედა გვერდითი ტრანზისტორების ერთდროული გახსნისგან და, შესაბამისად, პაუზის ფორმირებისგან, როდესაც გამომავალი მდგომარეობა იცვლება. პაუზის დრო T DT ოჯახის ყველა მიკროსქემისთვის პროგრამირებადია და განისაზღვრება DT პინთან დაკავშირებული რეზისტორის მნიშვნელობით.

კონტროლის ლოგიკა L6390-ში და L6392იგივე ტიპის - HIN, LIN და SD სიგნალები.

ჩიპის განსხვავება L6393 L6390-დან და L6392-დან არ არის მხოლოდ ოპერატიული გამაძლიერებლის არარსებობა. შედარება L6393-ში დამოუკიდებელია მიკროსქემის დანარჩენი ელემენტებისაგან და, პრინციპში, მისი გამოყენება შესაძლებელია თვითნებური მიზნებისთვის. თუმცა, ყველაზე გონივრული პროგრამაა დენის კონტროლი და ჭარბი ნიშნის გენერირება (ზემოდ განხილულ L6386E ჩიპში DIAG პინის ანალოგიით). მთავარი განსხვავება საკონტროლო ლოგიკაშია - PHASE, BRAKE და SD კონტროლის სიგნალების კომბინაცია საკმაოდ იშვიათია (თუ არა უნიკალური) ამ კლასის მიკროსქემებისთვის. საკონტროლო ციკლოგრამა ნაჩვენებია ნახ. 5.

ბრინჯი. 5.

ციკლოგრამა ორიენტირებულია კონტროლზე უშუალოდ ძრავის სიგნალებიდან, მაგალითად, პირდაპირი დენი და ახორციელებს ე.წ. დაგვიანებული გაჩერების მექანიზმი. დავუშვათ, რომ BRAKE არის სიგნალი აქტივატორისთვის, ე.ი. მისი დაბალი დონე ჩართავს ძრავას PHASE სიგნალის მდგომარეობის მიუხედავად. კიდევ ერთხელ, დავუშვათ, რომ PHASE არის სიგნალი უკუკავშირის სენსორიდან, როგორიცაა სიხშირის სენსორი, რომელიც დამონტაჟებულია ძრავის ლილვზე, ან ლიმიტის სენსორი, რომელიც მიუთითებს წყვეტის წერტილზე. მაშინ BRAKE სიგნალის მაღალი დონე არ გააჩერებს ძრავას მაშინვე, არამედ მხოლოდ PHASE სიგნალის დადებითი კიდეებით. მაგალითად, თუ ვსაუბრობთ ვაგონის მოძრაობაზე, მაშინ შეიძლება წინასწარ იყოს მიცემული გაჩერების სიგნალი (მაღალი BRAKE დონე), მაგრამ გაჩერება მოხდება მხოლოდ კონკრეტულ წერტილში (როდესაც ამოქმედდება PHASE სენსორი).

ნახ. სურათი 6 გვიჩვენებს L6393 ჩიპის სტრუქტურასა და მიკროსქემის დიაგრამას.

ბრინჯი. 6.

პარამეტრების შესახებ. I O+ (I O-) გამომავალი დენები 270/430 mA ჩამორჩება საერთაშორისო Rectifier IC-ებს (რომლებიც, როგორც ზემოთ აღინიშნა, ჩვეულებრივ აქვთ 290/600 mA). თუმცა, დინამიური პარამეტრები T ON/T OFF (125/125 ns) აღემატება (და ხშირად მნიშვნელოვნად) IRS ოჯახის ყველა ჩიპს.

დასკვნები L639x ოჯახის შესახებ.საკმარისად მაღალი რაოდენობრივი მახასიათებლებით, რაც თავისთავად საშუალებას გვაძლევს დავახარისხოთ L639x ოჯახი, როგორც ინდუსტრიის ერთ-ერთი ლიდერი, დამატებითი ფუნქციები იძლევა ხარისხობრივ ნახტომს, რადგან ისინი საშუალებას გვაძლევს განვახორციელოთ ერთ ჩიპში ის ფუნქციები, რომლებიც ადრე განხორციელდა მრავალი დამატებითი გამოყენებით. კომპონენტები.

დასკვნა

რა თქმა უნდა, STMicroelectronics-ის მაღალი ძაბვის დრაივერების დიაპაზონი არ შეიძლება ჩაითვალოს ძალიან ფართო (ყოველ შემთხვევაში, საერთაშორისო Rectifier-ის მსგავს პროდუქტებთან შედარებით). თუმცა, განხილული ოჯახების რაოდენობრივი და ხარისხობრივი მახასიათებლები არ ჩამოუვარდება საუკეთესო IR პროდუქტებს.

MOSFET და IGBT ტრანზისტორების დრაივერებზე საუბრისას, არ შეიძლება არ აღინიშნოს თავად ტრანზისტორები; STMicroelectronics აწარმოებს საველე ეფექტების საკმაოდ ფართო სპექტრს (მაგალითად MDMESH V და SuperMesh3) და ბიპოლარულ ტრანზისტორებს იზოლირებული კარიბჭით. ვინაიდან ეს ელექტრონული კომპონენტები ცოტა ხნის წინ გაშუქდა ამ ჟურნალში, ისინი ამ სტატიის ფარგლებს მიღმა დარჩა.

და ბოლოს, როგორც ზემოთ აღინიშნა, STMicroelectronics-ის MOSFET და IGBT ტრანზისტორი დრაივერების ხაზი არ მთავრდება ნახევარხიდის დრაივერებით. "Single" და "Multiple" კატეგორიის დრაივერების დიაპაზონი და მათი პარამეტრები შეგიძლიათ იხილოთ STMicroelectronics კომპანიის ოფიციალურ ვებსაიტზე - http://www.st.com/ .

ლიტერატურა

1. L638xE განაცხადის სახელმძღვანელო // ST Microelectronics დოკუმენტი an5641.pdf.

2. Yachmennikov V. ეფექტურობის გაზრდა MDmesh V ტრანზისტორებით // Electronics News, No14, 2009 წ.

3. Ilyin P., Alimov N. Review of MOSFET and IGBT by STMicroelectronics // Electronics News, No2, 2009 წ.

4. Medjahed D. მაღალეფექტური გადაწყვეტილებები SuperMESH3 ტრანზისტორებზე დაფუძნებული // Electronics News, No. 16, 2009 წ.

MDMEDH V PowerFlat კორპუსში

STMicroelectronics,გლობალური ლიდერი ენერგეტიკული MOSFET-ებში, შეიმუშავა ახალი PowerFlat პაკეტი გაუმჯობესებული წარმადობით, სპეციალურად შექმნილი ტრანზისტორების MDMESH V ოჯახისთვის ზედაპირული დამონტაჟებისთვის. კორპუსის ზომები 8x8 მმ სიმაღლით 1 მმ (PowerFlat 8x8 HV). მისი დაბალი სიმაღლე საშუალებას გაძლევთ შექმნათ უფრო თხელი კვების წყაროები, ასევე შეამციროთ ბეჭდური მიკროსქემის დაფის ზომა ან გაზარდოთ ინსტალაციის სიმკვრივე. სანიაღვრე კონტაქტი PowerFlat კორპუსში არის დიდი ღია ლითონის ზედაპირი, რომელიც აუმჯობესებს სითბოს გაფრქვევას და შესაბამისად აუმჯობესებს საიმედოობას. ამ კორპუსს შეუძლია იმუშაოს ტემპერატურის დიაპაზონში -55…150°C.

MDMESH V ოჯახის ტრანზისტორები საუკეთესო ტრანზისტორებია მსოფლიოში ღია არხის წინააღმდეგობის თვალსაზრისით ოპერაციული ძაბვის დიაპაზონში 500...650 ვ. მაგალითად, სერიის ტრანზისტორები. STW77N65M5 MDMESH V ოჯახიდან აქვს მაქსიმალური Rdson მნიშვნელობა 0,033 Ohm და მაქსიმალური სტატიკური დენი 69 A 650 V ოპერაციული ძაბვისთვის. უფრო მეტიც, ასეთი ტრანზისტორის კარიბჭის მუხტი მხოლოდ 200 nK-ია. STL21N65M5 -ეს არის პირველი ტრანზისტორი MDMESH V ოჯახიდან PowerFlat პაკეტში. 650 ვ ოპერაციული ძაბვისას STL21N65M5 ტრანზისტორს აქვს ღია არხის წინააღმდეგობა 0,190 Ohms და მაქსიმალური სტატიკური დენი 17 A, ხოლო მისი კარიბჭის მუხტი 50 nK.

ST Microelectronics-ის შესახებ

1.3.3. დენის ტრანზისტორების დინამიური მუშაობის რეჟიმები

1.3.4. ტრანზისტორების უსაფრთხო მუშაობის უზრუნველყოფა

1.4. ტირისტორები

1.4.1. ტირისტორის მუშაობის პრინციპი

1.4.2. ტირისტორის სტატიკური დენი-ძაბვის მახასიათებლები

1.4.3. ტირისტორის დინამიური მახასიათებლები

1.4.4. ტირისტორების სახეები

1.4.5. ჩამკეტი ტირისტორები

2. გასაღების ელექტრონული მართვის სქემები

2.1. ზოგადი ინფორმაცია კონტროლის სქემების შესახებ

2.2. აკონტროლეთ პულსის შემქმნელები

2.3. დრაივერები ძლიერი ტრანზისტორების მართვისთვის

3. პასიური კომპონენტები და გამაგრილებელი ელექტრო მოწყობილობებისთვის

3.1. ელექტრომაგნიტური კომპონენტები

3.1.1. ჰისტერეზი

3.1.2. დანაკარგები მაგნიტურ წრეში

3.1.3. მაგნიტური ნაკადის წინააღმდეგობა

3.1.4. თანამედროვე მაგნიტური მასალები

3.1.5. გრაგნილი დანაკარგები

3.2. კონდენსატორები დენის ელექტრონიკისთვის

3.2.1. MKU ოჯახის კონდენსატორები

3.2.2. ალუმინის ელექტროლიტური კონდენსატორები

3.2.3. ტანტალის კონდენსატორები

3.2.4. ფირის კონდენსატორები

3.2.5. კერამიკული კონდენსატორები

3.3. სითბოს გაფრქვევა დენის ელექტრონულ მოწყობილობებში

3.3.1. დენის ელექტრონული გასაღებების თერმული მუშაობის რეჟიმები

3.3.2. დენის ელექტრონული გასაღებების გაგრილება

4. დენის ელექტრონული გასაღებების მართვის პრინციპები

4.1. ზოგადი ინფორმაცია

4.2. ფაზის კონტროლი

4.3. პულსის მოდულაცია

4.4. მიკროპროცესორული მართვის სისტემები

5. გადამყვანები და ძაბვის რეგულატორები

5.1. კონვერტორის ტექნოლოგიის მოწყობილობების ძირითადი ტიპები. ენერგეტიკული ელექტრონიკის მოწყობილობების ძირითადი ტიპები სიმბოლურად არის გამოსახული ნახ. 5.1.

5.2. სამფაზიანი რექტიფიკატორები

5.3. ექვივალენტური პოლიფაზური სქემები

5.4. კონტროლირებადი გამსწორებლები

5.5. ნახევრად კონტროლირებადი რექტიფიკატორის მახასიათებლები

5.6. გადართვის პროცესები გამსწორებლებში

6. პულსის გადამყვანები და ძაბვის რეგულატორები

6.1. გადართვის ძაბვის რეგულატორი

6.1.1. გადართვის რეგულატორი PWM-ით

6.1.2. პულსის გასაღების რეგულატორი

6.2. ჩოკზე დაფუძნებული რეგულატორების გადართვა

6.2.2. გამაძლიერებელი კონვერტორი

6.2.3. ინვერსიული გადამყვანი

6.3. სხვა ტიპის გადამყვანები

7. სიხშირის გადამყვანი ინვერტორები

7.1. ზოგადი ინფორმაცია

7.2. ძაბვის ინვერტორები

7.2.1. ავტონომიური ერთფაზიანი ინვერტორები

7.2.2. ერთფაზიანი ნახევარხიდის ძაბვის ინვერტორები

7.3. სამფაზიანი ავტონომიური ინვერტორები

8. პულსის სიგანის მოდულაცია გადამყვანებში

8.1. ზოგადი ინფორმაცია

8.2. ტრადიციული PWM მეთოდები დამოუკიდებელ ინვერტორებში

8.2.1. ძაბვის ინვერტორები

8.2.2. სამფაზიანი ძაბვის ინვერტორი

8.3. მიმდინარე ინვერტორები

8.4. სივრცის ვექტორის მოდულაცია

8.5. მოდულაცია AC და DC გადამყვანებში

8.5.1. ინვერსია

8.5.2. გასწორება

9. ქსელის გადამყვანები

10. სიხშირის გადამყვანები

10.1. პირდაპირი დაწყვილებული კონვერტორი

10.2. გადამყვანები შუალედური ბმულით

10.3.1. ორი ტრანსფორმატორის წრე

10.3.3. კასკადის გადამყვანის წრე

11. რეზონანსული გადამყვანები

11.2. კონვერტორები რეზონანსული წრედით

11.2.1. კონვერტორები რეზონანსული მიკროსქემის ელემენტებისა და დატვირთვის სერიული შეერთებით

11.2.2. კონვერტორები პარალელური დატვირთვის კავშირით

11.3. ინვერტორები პარალელური სერიის რეზონანსული წრედით

11.4. E კლასის გადამყვანები

11.5. ნულოვანი ძაბვის გადამრთველი ინვერტორები

12. ელექტროენერგიის ხარისხის მაჩვენებლების სტანდარტები

12.1. ზოგადი ინფორმაცია

12.2. დენის კოეფიციენტი და გამომსწორებლების ეფექტურობა

12.3. კონტროლირებადი გამსწორებლების სიმძლავრის კოეფიციენტის გაუმჯობესება

12.4. სიმძლავრის კოეფიციენტის კორექტორი

13. ცვლადი ძაბვის რეგულატორები

13.1. AC ძაბვის რეგულატორები ტირისტორებზე დაფუძნებული

13.2. ტრანზისტორი AC ძაბვის რეგულატორები

კითხვები თვითკონტროლისთვის

14. ფლუორესცენტური ნათურების მართვის ახალი მეთოდები

კითხვები თვითკონტროლისთვის

დასკვნა

ბიბლიოგრაფია

620144, ეკატერინბურგი, კუიბიშევა, 30

2.3. დრაივერები ძლიერი ტრანზისტორების მართვისთვის

დრაივერები არის საკონტროლო ჩიპები, რომლებიც აკავშირებენ სხვადასხვა კონტროლერებსა და ლოგიკურ სქემებს მძლავრი ტრანზისტორებით კონვერტორების ან ძრავის მართვის მოწყობილობების გამომავალ ეტაპებზე. დრაივერებმა, რომლებიც უზრუნველყოფენ სიგნალის გადაცემას, უნდა შემოიტანონ რაც შეიძლება ნაკლები დროის დაყოვნება და მათი გამომავალი ეტაპები უნდა გაუძლოს ტრანზისტორების კარიბჭის სქემებისთვის დამახასიათებელ დიდ ტევადურ დატვირთვას. დრაივერის გამომავალი ეტაპის ჩაძირვისა და ჩაძირვის დენები უნდა იყოს 0,5-დან 2 A-მდე ან მეტი.

დრაივერი არის იმპულსური სიმძლავრის გამაძლიერებელი და შექმნილია დენის პარამეტრის გადამყვანების დენის გადამრთველების პირდაპირ გასაკონტროლებლად. დრაივერის წრე განისაზღვრება გასაღების ტრანზისტორის სტრუქტურის ტიპით (ბიპოლარული, MOS ან IGBT) და მისი გამტარობის ტიპით, აგრეთვე ტრანზისტორის მდებარეობით გადამრთველ წრეში („ზედა“, ანუ ერთი, რომლის ორივე სიმძლავრეა. ღია მდგომარეობაში ტერმინალებს აქვთ მაღალი პოტენციალი, ან "დაბალი", რომელთა ორივე დენის ტერმინალს ღია მდგომარეობაში აქვს ნულოვანი პოტენციალი). მძღოლმა უნდა გააძლიეროს საკონტროლო სიგნალი სიმძლავრისა და ძაბვის თვალსაზრისით და, საჭიროების შემთხვევაში, უზრუნველყოს მისი პოტენციური ცვლა. დრაივერს ასევე შეიძლება მიენიჭოს დაცვის ძირითადი ფუნქციები.

დენის ტრანზისტორი შეკრებებისთვის საკონტროლო მიკროსქემის შემუშავებისას უნდა იცოდეთ, რომ:

ა) აუცილებელია "მცურავი" პოტენციალის უზრუნველყოფა ნახევრად ხიდის წრეში "ზედა" დენის გადამრთველის სამართავად;

ბ) ძალზე მნიშვნელოვანია ელექტროენერგიის ელემენტების კარიბჭემდე მისული საკონტროლო სიგნალების სწრაფი აწევა და დაცემა, გადართვის სითბოს დანაკარგების შესამცირებლად;

გ) აუცილებელია დენის ელემენტების კარიბჭის კონტროლის დენის პულსის მაღალი მნიშვნელობის უზრუნველყოფა შეყვანის კონდენსატორების სწრაფად დასატენად;

დ) უმეტეს შემთხვევაში საჭიროა დრაივერის შეყვანის ნაწილის ელექტრული თავსებადობა სტანდარტულ TTL/CMOS ციფრულ სიგნალებთან (ჩვეულებრივ, მიკროკონტროლერებიდან მოდის).

საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში, დეველოპერები იძულებულნი იყვნენ შეექმნათ მართვის დრაივერის სქემები დისკრეტული ელემენტების გამოყენებით. პირველი მნიშვნელოვანი მოვლენა საკონტროლო დრაივერების ინტეგრაციის გზაზე იყო IR21xx და IR22xx სერიების მიკროსქემების გამოჩენა (და შემდეგ მათი უფრო თანამედროვე მოდიფიკაციები IRS21xx, IRS22xx), რომელიც შემუშავებულია International Rectifies-ის მიერ. ამ მიკროსქემებმა დღეს ფართო გამოყენება ჰპოვა დაბალი სიმძლავრის გადამყვანის ტექნოლოგიაში, რადგან ისინი აკმაყოფილებენ ყველა ზემოთ ჩამოთვლილ მოთხოვნას.

დენის გადამრთველის მართვის წრე ყოველთვის აგებულია ისე, რომ მისი გამომავალი სიგნალი (სიგანით მოდულირებული იმპულსების სახით) მითითებული იყოს მიკროსქემის "საერთო" გამტართან შედარებით. როგორც ჩანს ნახ. 2.12, ა, რომელიც გვიჩვენებს გადართვის ტრანზისტორის ნახევრად ხიდის დენის სტადიას VT 2 ეს სავსებით საკმარისია - სიგნალი "Control 2" შეიძლება პირდაპირ იქნას გამოყენებული ტრანზისტორის კარიბჭეზე (ბაზაზე) დრაივერის G2 საშუალებით, რადგან მისი წყარო (ემიტერი) დაკავშირებულია მიკროსქემის "საერთო" დირიჟორთან და კონტროლთან. ხორციელდება "საერთო" დირიჟორთან შედარებით.

მაგრამ რაც შეეხება ტრანზისტორს? VT 1, რომელიც მოქმედებს ნახევარხიდის ზედა მკლავზე? თუ ტრანზისტორი VT 2 არის დახურულ მდგომარეობაში და VT 1 ღია, წყაროზე VTარის 1 მიწოდების ძაბვა ეპეტი. ამიტომ, გადართეთ ტრანზისტორი VT 1, გჭირდებათ მოწყობილობა G1 გალვანურად იზოლირებული "საერთო" სქემისგან, რომელიც ნათლად გადასცემს საკონტროლო წრედის "Control 1" პულსებს სიგნალებში დამახინჯების გარეშე. ამ პრობლემის კლასიკური გადაწყვეტა არის საკონტროლო ტრანსფორმატორის T1 ჩართვა (ნახ. 2.12, ბ), რომელიც, ერთის მხრივ, გალვანურად ახდენს საკონტროლო სქემების იზოლირებას, ხოლო მეორე მხრივ, გადასცემს გადართვის იმპულსებს. შემთხვევითი არ არის, რომ ეს ტექნიკური გადაწყვეტა ითვლება "ჟანრის კლასიკად": ის ცნობილია ათწლეულების განმავლობაში.

ა ბ

ბრინჯი. 2.12. დენის გადამრთველები ნახევრად ხიდის სქემებში

შეყვანის სიგნალი არის სტანდარტული ლოგიკური დონის ამპლიტუდის საკონტროლო ჩიპის სიგნალი და Vdd პინზე გამოყენებული ძაბვის დახმარებით, შესაძლებელია კლასიკურ 5 ვოლტიან „ლოგიკასთან“ თავსებადობა და უფრო თანამედროვე 3.3 ვოლტ ლოგიკასთან. მძღოლის გამოსავალზე არის კონტროლის ძაბვები "ზედა" და "ქვედა" დენის ტრანზისტორებისთვის. მძღოლმა მიიღო ზომები საჭირო კონტროლის დონის უზრუნველსაყოფად, შეიქმნა გალვანური იზოლაციის ექვივალენტი (ფსევდო იზოლაცია) და არის დამატებითი ფუნქციები - გამორთვის შეყვანა, ძაბვის დაცვის განყოფილება და მოკლე კონტროლის პულსის ფილტრი.

როგორც ბლოკ-სქემიდან ჩანს (ნახ. 2.13), დრაივერი შედგება ორი დამოუკიდებელი არხისგან, რომლებიც შექმნილია ნახევარხიდის სქემების ზედა და ქვედა მკლავების გასაკონტროლებლად. დრაივერის შესასვლელში არის პულსის ფორმირატორები, რომლებიც აშენებულია Schmitt ტრიგერების საფუძველზე. Vcc და Vdd შეყვანები განკუთვნილია მიწოდების ძაბვის დასაკავშირებლად მიკროსქემის სიმძლავრისა და კონტროლის ნაწილებთან, დენის ნაწილისა და საკონტროლო ნაწილის "დამიწების" ავტობუსები გამორთულია (სხვადასხვა "საერთო" ტერმინალები - Vss და COM).

უმეტეს შემთხვევაში, ეს ქინძისთავები უბრალოდ ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. ასევე არსებობს საკონტროლო და დენის ნაწილების ცალკე ელექტრომომარაგების შესაძლებლობა, რათა შემავალი დონეები შეესაბამებოდეს საკონტროლო წრედის დონეებს. SD შეყვანა დამცავია. გამომავალი ეტაპები აგებულია დამატებითი ველის ეფექტის ტრანზისტორებზე. მიკროსქემა შეიცავს დამატებით მოწყობილობებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ მის სტაბილურ მუშაობას, როგორც კონვერტაციის სქემების ნაწილი: ეს არის მოწყობილობა საკონტროლო სიგნალების დონის გადასატანად (Vdd/Vcc დონის ცვლა), მოწყობილობა მოკლე იმპულსური ხმაურის ჩახშობისთვის (პულსის ფილტრი), გადართვის შეფერხება. მოწყობილობა (დაყოვნება) და ძაბვის დეტექტორის დენის წყარო (UV detect).

ბრინჯი. 2. 13. IRS2110 და IRS2113 მიკროსქემების ფუნქციური ერთეულები

ტიპიური მძღოლის კავშირის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 2.14. კონდენსატორები თან 1 და თან Z - ფილტრაცია. მწარმოებელი გვირჩევს მათ რაც შეიძლება ახლოს მოათავსოთ შესაბამის ტერმინალებთან. კონდენსატორი თან 2 და დიოდი VD 1 - ჩატვირთვის ეტაპი, რომელიც უზრუნველყოფს ძალას "ზედა" გვერდითი ტრანზისტორის საკონტროლო წრეზე. კონდენსატორი თან 4 - ფილტრი დენის წრეში. რეზისტორები რ 1 და რ 2 - ჩამკეტი.

ზოგჯერ სიგანით მოდულირებული საკონტროლო სიგნალი შეიძლება წარმოიქმნას არა ცალ-ცალკე ორ საკონტროლო შეყვანაზე, არამედ გამოიყენება ერთ შეყვანაზე მეანდრის სახით, ცვალებად სამუშაო ციკლით. კონტროლის ეს მეთოდი შეიძლება მოიძებნოს, მაგალითად, გადამყვანებში, რომლებიც წარმოქმნიან მოცემული სიხშირის სინუსოიდულ სიგნალს. ამ შემთხვევაში საკმარისია „მკვდარი დროის“ პაუზის დაყენება ერთი ნახევარხიდის ტრანზისტორის დახურვასა და მეორის გახსნას შორის.

ბრინჯი. 2.14. ტიპიური კავშირის დიაგრამა IRS2110-ისა და IRS2113-ისთვის

ასეთი დრაივერი ჩაშენებული ერთეულით "მკვდარი დროის" პაუზის გარანტირებული ფორმირებისთვის ხელმისაწვდომია International Rectifies პროდუქციის ასორტიმენტში - ეს არის IRS2111 მიკროსქემა (ნახ. 2.15).

ბრინჯი. 2.15. IRS2111 ჩიპის ფუნქციური კომპონენტები

ბლოკ-სქემა გვიჩვენებს, რომ მძღოლს აქვს ჩაშენებული ბლოკები ნახევარხიდის ზედა და ქვედა მკლავებისთვის "მკვდარი დროის" პაუზის შესაქმნელად. მწარმოებლის დოკუმენტაციის მიხედვით, „მკვდარი დროის“ მნიშვნელობა დაყენებულია 650 ns (ტიპიური მნიშვნელობა), რაც სავსებით საკმარისია ელექტრული MOSFET ტრანზისტორებისგან შემდგარი ნახევარხიდების გასაკონტროლებლად.

რთული გადამყვანი სქემების საკონტროლო დრაივერები - ერთფაზიანი და სამფაზიანი - შეიცავს დიდი რაოდენობით ელემენტებს, ამიტომ გასაკვირი არ არის, რომ ისინი მზადდება ინტეგრირებული სქემების სახით. ეს მიკროსქემები, გარდა თავად დრაივერებისა, შეიცავს აგრეთვე დონის კონვერტაციის სქემებს, დამხმარე ლოგიკას, დაყოვნების სქემებს „მკვდარი“ დროის ფორმირებისთვის, დამცავი სქემების და ა.შ. ძირითადი დრაივერები; მთავარი გასაღები მძღოლები; ქვედა და ზედა გასაღების დრაივერები; ნახევარხიდის მძღოლები; ერთფაზიანი ხიდის ამძრავები; სამფაზიანი ხიდის მძღოლები.

ინტეგრირებული დრაივერების ძირითადი პარამეტრები იყოფა ორ ჯგუფად: დინამიური და ოპერატიული. დინამიურებში შედის გადართვის შეფერხების დრო გასაღების განბლოკვისა და დაბლოკვისას, გამომავალი ძაბვის აწევისა და დაცემის დროს, ასევე დამცავი სქემების რეაქციის დროს. ყველაზე მნიშვნელოვანი ოპერაციული პარამეტრები: შემომავალი/გამავალი გამომავალი დენის მაქსიმალური პულსის მნიშვნელობა, შეყვანის დონეები, მიწოდების ძაბვის დიაპაზონი, გამომავალი წინააღმდეგობა.

დრაივერებს ხშირად ასევე ენიჭებათ გარკვეული დაცვის ფუნქცია MOS და JGVT ტრანზისტორებისთვის. ეს მახასიათებლები მოიცავს: გასაღები მოკლე ჩართვის დაცვა; მძღოლის დაცვა დაბალი ძაბვისგან;

დაცვა დენებისგან; დაცვა კარიბჭის ავარიისგან.

კითხვები თვითკონტროლისთვის

რა არის ძირითადი განსხვავებები ბიპოლარულ და საველე ეფექტის ტრანზისტორებს შორის, რომლებიც უნდა იქნას გათვალისწინებული ელექტრონულ გადამრთველად გამოყენებისას?

ბიპოლარული და საველე ეფექტის ტრანზისტორების რა უპირატესობებს აერთიანებს MOPBT?

ჩამოთვალეთ ტრანზისტორების ძირითადი სტატიკური მუშაობის რეჟიმები. რა რეჟიმში უნდა იქნას გამოყენებული ტრანზისტორები ენერგეტიკული ელექტრონიკის მოწყობილობებში?

ლარიონოვის სქემის გამოყენებით, ახსენით პულსის სიგანის არსი

მოდულაცია (PWM).