"ZVS sürücüsü" (Sıfır Gerilim Anahtarlama) çok basit ve bu nedenle oldukça yaygın bir düşük gerilim jeneratörüdür. Basit bir şemaya göre monte edilirken, verimlilik bu karar%90 veya daha fazlasına ulaşabilir. Cihazı monte etmek için bir jikle, bir çift Alan Etkili Transistörler, dört direnç, iki diyot, iki zener diyot ve bobin üzerinde bir orta nokta ile çalışan bir salınım devresi. olmadan yapabilir orta nokta ve bunun hakkında daha sonra konuşacağız.
İndüksiyonlu ısıtıcılar, indüksiyonlu ocaklar, yüksek voltajlı transformatörler ve sadece yüksek frekanslı voltaj dönüştürücüler dahil olmak üzere bu devrenin birçok uygulamasını internette bulabilirsiniz. Devre bir Royer jeneratörüne benziyor ama bu değil. Bu şemanın nasıl çalıştığına bir göz atalım.
Devreye güç verildiğinde, akım her iki alan etkili transistörün drenajlarına akmaya başlar, aynı zamanda dirençler aracılığıyla kapı kapasitansları yüklenir. FET'ler tam olarak aynı olmadığından, bunlardan biri (örneğin Q1) daha hızlı açılır ve akımı iletmeye başlarken, diğer Q2 transistörünün kapısı D2 diyotu aracılığıyla boşaltılır ve böylece güvenli bir şekilde kapalı tutulur.
Şema içerdiğinden salınımlı devre, kapalı alan etkili transistör Q2'nin boşaltma voltajı önce artar, ancak daha sonra sıfırdan geçerek azalır, şu anda açık alan etkili transistör Q1'in kapısı hızla boşalır ve ilk açıldı Q1 transistörü şimdi kapalıdır ve şimdi kapalı olduğu için, tahliyesi artık sıfır değildir ve ikinci transistör Q2'nin kapısı direnç üzerinden hızla şarj olur ve ikinci transistör Q2 şimdi açılır, transistörün kapısını boşaltır Q1 ila D1 diyotu.
Yarım süre sonra her şey tam tersi şekilde tekrar eder - ikinci transistör kapanır ve birincisi açılır vb. Bu şekilde devrede sinüzoidal kendi kendine salınımlar meydana gelir. İndüktör L1, besleme akımını sınırlar ve küçük anahtarlama dalgalanmalarını yumuşatır.
Her iki alan etkili transistörün kilitlenmesinin, döngü bobinindeki akım maksimum olduğunda, yani anahtarlama kayıplarının en aza indirildiği ve hatta 1 kW'lık bir cihaz gücü ile bile, kanallarında sıfır voltajda gerçekleştiğini görmek kolaydır ( örneğin, için), tuşlar yalnızca küçük radyatörlere ihtiyaç duyar. Bu, bu planın büyük popülaritesini açıklıyor.
Primer sargının endüktansı (trafo bağlantısı kullanılıyorsa) ve kondansatörün kapasitansı kendi rezonans frekansına sahip devre. Salınımların genliğinin besleme voltajından yaklaşık 3,14 (Pi) kat daha büyük olacağını hatırlamak önemlidir.
Burada tipik bileşenler, montaj için kullanılanlar: kapıları şarj eden akımı sınırlamak için 470 ohm'luk beş watt'lık dirençler; kapıları eksiye çekmek için iki adet 10 kΩ direnç; kapıları izin verilen voltajı aşmaktan korumak için 12, 15 veya 18 volt zener diyotları; ve kapıları karşılıklı devre ayaklarından boşaltmak için UF4007 diyotları.
IRFP250 ve IRFP260 alan etkili transistörler, bu ZVS sürücüsü için çok uygundur. Doğal olarak gerekirse ek soğutma, o zaman transistörler aynı anda çalışmadığından her transistör ayrı bir radyatöre kurulmalıdır. Yalnızca bir radyatör varsa, yalıtım yüzeylerinin kullanılması zorunludur. Devrenin güç kaynağı 36 voltu geçmemelidir, bunun nedeni kapılar için olağan kısıtlamalardır.
Devrenin orta noktası yoksa, her bir kola bir yerine iki bobin koyarlar ve çalışma modu, tıpkı bir bobinde olduğu gibi aynı kalır.
Bu arada, bu ZVS kendi kendine salınım devresine dayalı ürünler, hem bir indüktör hem de iki ile Aliexpress'de zaten göründü. İki bobinli varyant, orta noktası olmayan ısıtma indüktörleri için rezonans güç kaynağı olarak özellikle uygundur.
Belki de bu makaleyi okuduktan sonra transistörlere aynı boyutta radyatör takmak zorunda kalmayacaksınız.
Bu makalenin çevirisi.
Çevirmenden küçük bir not:
İlk olarak, içinde bu çeviri terimlerin tercümesinde ciddi problemler olabilir, yeterince elektrik mühendisliği ve devre eğitimi almadım ama yine de bir şeyler biliyorum; Ayrıca her şeyi olabildiğince açık bir şekilde tercüme etmeye çalıştım, bu nedenle önyükleme, MOSFET vb. kavramları kullanmadım. İkincisi, yazım hatası yapmak zaten zorsa (övgü kelime işlemcileri hata göstergesi ile), noktalama işaretlerinde hata yapmak oldukça kolaydır.
Ve bu iki noktada, yorumlarda beni mümkün olduğunca sert bir şekilde tekmelemenizi rica ediyorum.
Şimdi makalenin konusu hakkında daha fazla konuşalım - MK'de, Arduino'da çeşitli yer tabanlı araçların (arabaların) inşasına ilişkin tüm çeşitli makalelerle<вставить название>, devre tasarımının kendisi ve hatta motor bağlantı şeması yeterince ayrıntılı olarak açıklanmamıştır. Genellikle şöyle görünür:
- motoru al
- bileşenleri al
- bileşenleri ve motoru bağlayın
- …
- KAR!1!
Ama daha fazlasını inşa etmek karmaşık şemalar bir PWM motorunu bir L239x üzerinden tek yönde döndürmektense, genellikle tam köprüler (veya H-köprüler), FET'ler (veya MOSFET'ler) ve onlar için sürücüler hakkında bilgi gerektirir. Hiçbir şey sınırlamazsa, p-kanal ve n-kanal transistörleri tam bir köprü için kullanılabilir, ancak motor yeterince güçlüyse, p-kanal transistörlerinin önce çok sayıda radyatörle asılması, ardından soğutucuların kullanılması gerekir. Eklenebilir, ancak onları atmak üzücüyse, diğer soğutma türlerini deneyebilir veya devrede yalnızca n-kanal transistörleri kullanabilirsiniz. Ancak n kanallı transistörlerle ilgili küçük bir sorun var - onları "iyi bir şekilde" açmak bazen oldukça zor.
Bu yüzden doğru diyagramı çizmeme yardımcı olacak bir şey arıyordum ve Syed Tahmid Mahbub adlı genç bir adamın blogunda bir makale buldum. Bu yazıyı paylaşmaya karar verdim.
Birçok durumda, FET'leri üst düzey anahtarlar olarak kullanmalıyız. Ayrıca birçok durumda FET'leri hem üst hem de alt seviye anahtarları olarak kullanmalıyız. Örneğin, köprü devrelerinde. Kısmi köprü devrelerinde 1 adet yüksek seviyeli MOSFET ve 1 adet düşük seviyeli MOSFET'imiz vardır. Tam köprü devrelerinde 2 adet yüksek seviyeli MOSFET'imiz ve 2 adet düşük seviyeli MOSFET'imiz var. Bu gibi durumlarda hem yüksek hem de düşük seviyeli sürücüleri bir arada kullanmamız gerekecek. Bu gibi durumlarda alan etkili transistörleri kontrol etmenin en yaygın yolu, daha düşük ve daha düşük bir anahtar sürücü kullanmaktır. üst seviyeler MOSFET için. Şüphesiz, en popüler sürücü IC'si IR2110'dur. Ve bu makalede / öğreticide bunun hakkında konuşacağım.
IR2110 için belgeleri IR web sitesinden indirebilirsiniz. İşte indirme bağlantısı: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf
Önce blok şemasına, pimlerin tanımına ve konumuna bir göz atalım:
Şekil 1 - IR2110'un işlevsel blok diyagramı
Şekil 2 - IR2110 Pin Yapısı
Şekil 3 - IR2110 pinlerinin açıklaması
Ayrıca IR2110'un iki paket halinde geldiğini belirtmekte fayda var - çıkış montajı için 14 pinli PDIP ve yüzeye montaj için 16 pinli SOIC.
Şimdi çeşitli kişiler hakkında konuşalım.
VCC düşük seviyeli güçtür, 10V ile 20V arasında olmalıdır. VDD, IR2110 için mantık gücüdür ve +3V ile +20V arasında olmalıdır (VSS'ye göre). Kullanmayı seçtiğiniz gerçek voltaj, giriş sinyallerinin voltaj seviyesine bağlıdır. İşte grafik:
Şekil 4 - Mantıksal 1'in güce bağımlılığı
Genellikle +5V'luk bir VDD kullanılır. VDD = +5V ile mantık 1 giriş eşiği 3V'tan biraz yüksektir. Böylece, VDD = +5V olduğunda, "1" girişi 3 (bir şey) volttan yüksek olduğunda, IR2110 bir yükü sürmek için kullanılabilir. Bu, IR2110'un hemen hemen tüm devreler için kullanılabileceği anlamına gelir, çünkü çoğu devre tipik olarak yaklaşık 5V'ta çalışır. Mikrodenetleyici kullandığınızda, çıkış gerilimi 4V'tan yüksek olacaktır (sonuçta, mikro denetleyicide genellikle VDD = + 5V bulunur). Bir SG3525 veya TL494 veya başka bir PWM kontrol cihazı kullanırken, onlara muhtemelen 10V'tan daha yüksek bir voltaj sağlamanız gerekecek, bu da çıkışların mantıksal olarak 8V'tan fazla olacağı anlamına gelir. Böylece IR2110 neredeyse her yerde kullanılabilir.
Bir mikrodenetleyici veya 3.3V çıkış veren herhangi bir çip (ör. dsPIC33) kullanıyorsanız, VDD'yi +4V civarına da düşürebilirsiniz. IR2110 ile devre tasarlarken, IR2110'un VDD'si +4V'un altına ayarlandığında devrenin bazen düzgün çalışmadığını fark ettim. Bu nedenle +4V'un altında VDD kullanılmasını önermiyorum. Devrelerimin çoğunda sinyal seviyeleri "1" olarak 4V'tan düşük voltajlara sahip değil ve bu yüzden VDD = +5V kullanıyorum.
Herhangi bir nedenle devrede mantıksal "1" sinyal seviyesinin voltajı 3V'tan düşükse, seviye dönüştürücü / seviye tercümanı kullanmanız gerekir, bu voltajı kabul edilebilir sınırlara yükseltir. Bu gibi durumlarda, 4V veya 5V'a çıkmanızı ve IR2110'un VDD = +5V değerini kullanmanızı öneririm.
Şimdi VSS ve COM hakkında konuşalım. VSS, mantığın ülkesidir. COM, "düşük getiri"dir - temel olarak sürücünün düşük seviyeli zeminidir. Bağımsız gibi görünebilir ve sürücü çıkışları ile sürücünün sinyal mantığını izole etmenin mümkün olabileceği düşünülebilir. Ancak bu yanlış olacaktır. Dahili olarak bağlı olmasa da IR2110 izole olmayan bir sürücüdür, bu da VSS ve COM'un her ikisinin de toprağa bağlı olması gerektiği anlamına gelir.
HIN ve LIN mantıksal girişlerdir. HIN'de yüksek bir sinyal, üst anahtarı sürmek istediğimiz anlamına gelir, yani HO'da yüksek seviyeli bir çıkış gerçekleştirilir. düşük sinyal HIN'de, yüksek seviyeli MOSFET'i kapatmak istediğimiz anlamına gelir, yani HO'da düşük seviyeli bir çıkış gerçekleştirilir. HO'daki çıkış, yüksek veya düşük, toprağa göre değil, VS'ye göre sayılır. Yakında nasıl olduğunu göreceğiz yükseltici devreler VCC, VB ve VS kullanan (diyot + kapasitör) MOSFET'i sürmek için değişken güç sağlar. VS değişken bir güç dönüşüdür. Yüksek bir seviyede, HO'daki seviye, VS'ye göre VB'deki seviyeye eşittir. Düşük olduğunda, HO'daki seviye VS'ye eşittir, VS'ye göre etkin olarak sıfırdır.
Yüksek bir LIN sinyali, düşük bir anahtarı sürmek istediğimiz anlamına gelir, yani LO'da yüksek seviyeli bir çıkış gerçekleştirilir. Düşük bir LIN sinyali, düşük seviyeli MOSFET'i kapatmak istediğimiz anlamına gelir, yani LO üzerinde düşük seviyeli bir çıkış gerçekleştirilir. LO'daki çıktı zemine göre değerlendirilir. Sinyal yüksek olduğunda, LO'daki seviye VCC'deki ile aynıdır, VSS'ye göre etkin bir şekilde topraklanır. Sinyal düşük olduğunda, LO'daki seviye VSS'deki ile aynıdır, VSS'ye göre etkin bir şekilde sıfırdır.
SD, durdurma kontrolü olarak kullanılır. Seviye düşük olduğunda IR2110 açıktır - durdurma işlevi devre dışıdır. Bu pin yüksek olduğunda, IR2110'un kontrolünü devre dışı bırakarak çıkışlar devre dışı bırakılır.
Şimdi MOSFET'leri yüksek ve düşük anahtarlar - yarım köprü devreleri olarak sürmek için IR2110 ile ortak yapılandırmalara bir göz atalım.
Şekil 5 - Temel şema yarım köprü kontrolü için IR2110'da
D1, C1 ve C2, IR2110 ile birlikte bir yükseltici devre oluşturur. LIN = 1 ve Q2 açık olduğunda, diyotlardan biri +VCC'nin altında olduğu için C1 ve C2 VB'ye yüklenir. LIN = 0 ve HIN = 1 olduğunda, C1 ve C2 üzerindeki şarj, ekstra voltaj eklemek için kullanılır, VB bu durum, yapılandırmada Q1'i kontrol etmek için Q1 kaynak seviyesinin üzerinde üst tuş. sağlamak için yeterli olması için C1 için yeterince büyük bir kapasitans seçilmelidir. gerekli ücret Q1'in Q1'i her zaman açık tutması için. Şarj işlemi uzun süreceğinden ve voltaj seviyesi MOSFET'i açık tutacak kadar yükselmeyeceğinden C1'in de çok fazla kapasitansı olmamalıdır. Nasıl daha fazla zaman açık durumda gerekliyse, gerekli kapasite o kadar büyük olur. Böylece düşük frekans büyük kapasiteli bir C1 gerektirir. Daha büyük bir doldurma faktörü, daha büyük bir kapasitans C1 gerektirir. Elbette kapasitansı hesaplamak için formüller var ama bunun için birçok parametreyi bilmeniz gerekiyor ve bunlardan bazılarını, örneğin bir kapasitörün kaçak akımı gibi bazılarını bilmeyebiliriz. Bu yüzden sadece yaklaşık kapasiteyi tahmin ettim. İçin düşük frekanslar 50Hz gibi, 47uF ile 68uF arasında bir kapasitans kullanıyorum. 30-50kHz gibi yüksek frekanslar için 4,7 uF ila 22 uF kapasitans kullanıyorum. Elektrolitik kondansatör kullandığımız için bu kondansatöre paralel olarak seramik kondansatör kullanılmalıdır. Yükseltme kapasitörü tantal ise seramik kapasitör isteğe bağlıdır.
D2 ve D3, MOSFET'lerin kapısını hızlı bir şekilde boşaltır, kapı dirençlerini atlar ve kapanma süresini azaltır. R1 ve R2 akım sınırlayıcı kapı dirençleridir.
MOSV maksimum 500V olabilir.
VCC kesintisiz bir kaynaktan gelmelidir. Filtreleme için +VCC'den toprağa filtre ve dekuplaj kondansatörleri takmalısınız.
Şimdi IR2110 ile bazı devre örneklerine bakalım.
Şekil 6 - Yüksek gerilim yarım köprüsü için IR2110 ile diyagram
Şekil 7 - Bağımsız anahtar yönetimine sahip yüksek voltajlı tam köprü için IR2110'lu şema (tıklanabilir)
Şekil 7'de tam bir köprüyü sürmek için kullanılan bir IR2110 görüyoruz. İçinde karmaşık bir şey yok ve bence bunu şimdi anlıyorsunuz. Burada oldukça popüler bir sadeleştirme de uygulayabiliriz: HIN1'i LIN2'ye bağlarız ve HIN2'yi LIN1'e bağlarız, böylece 4 yerine sadece 2 giriş sinyali kullanarak 4 tuşun tamamının kontrolünü elde ederiz, bu Şekil 8'de gösterilmiştir.
Şekil 8 - İki girişli (tıklanabilir) anahtar kontrollü yüksek voltajlı tam köprü için IR2110'lu diyagram
Şekil 9 - Yüksek voltajlı üst düzey sürücü olarak IR2110 ile şematik
Şekil 9'da en üst seviye sürücü olarak kullanılan IR2110'u görüyoruz. Şema oldukça basittir ve yukarıda açıklananla aynı işlevselliğe sahiptir. Dikkate alınması gereken bir şey - artık düşük seviye anahtarımız olmadığına göre, ÇIKIŞ'tan toprağa bağlı bir yük olmalıdır. Aksi takdirde, yükseltici kapasitör şarj edilemez.
Şekil 10 - Düşük seviye sürücü olarak IR2110 ile şematik
Şekil 11 - Çift düşük seviyeli sürücü olarak IR2110 ile şematik
IR2110 ile sorun yaşıyorsanız ve her şey çökmeye, yanmaya veya patlamaya devam ediyorsa, eminim ki bunun nedeni, elbette her şeyi dikkatli bir şekilde tasarlamanız koşuluyla, kapı kaynaklı dirençler kullanmıyor olmanızdır. GATE-SOURCE DİRENÇLERİ ASLA UNUTMAYIN. Eğer ilgileniyorsanız, onlarla ilgili deneyimimi buradan okuyabilirsiniz (dirençlerin hasarı önlemesinin nedenini de açıklarım).
FET Sürücüleri
MOSFET ve IGBT sürücüleri - yüksek güç sağlayan cihazlar yarı iletken cihazlar elektrik enerjisi dönüştürücülerinin çıkış aşamalarında. Kontrol devresi (kontrolör veya dijital) arasında bir ara bağlantı olarak kullanılırlar. sinyal işlemcisi) ve güçlü aktüatörler.
Enerji (güç) elektroniğinin gelişim aşamaları, güç anahtarları teknolojisindeki ve bunların kontrol devrelerindeki gelişmelerle belirlenir. Güç elektroniğindeki baskın yön, anahtarlamalı güç kaynaklarının bir parçası olan dönüştürücülerin çalışma frekanslarını arttırmaktır. Elektriği daha yüksek frekanslarda dönüştürmek, özgül ağırlık ve boyut özelliklerini geliştirir darbe transformatörleri, kapasitörler ve filtre bobinleri. dinamik ve statik parametreler güç cihazları sürekli gelişiyor, ancak güçlü anahtarların da verimli bir şekilde yönetilmesi gerekiyor. Kontrol devresi ve çıkış aşamaları arasında dengeli bir etkileşim için güçlü yüksek hızlı MOSFET ve IGBT transistör sürücüleri tasarlanmıştır. Sürücüler, yüksek çıkış akımlarına (9A'ya kadar), kısa yükselme sürelerine, düşüşlere, gecikmelere ve diğer ilginç özelliklere sahiptir. ayırt edici özellikleri. Sürücülerin sınıflandırılması Şekil 2.15'te gösterilmiştir.
Şekil 2.15 - Sürücülerin sınıflandırılması
Sürücünün en az bir tane olması gerekir. harici terminal(içinde itme-çekme devreleri iki), zorunludur. Doğrudan bir ön darbe amplifikatörü olarak hizmet edebilir, ayrıca doğrudan anahtar eleman bir parçası olarak darbe kaynağı beslenme.
Çeşitli amaçlar için güç devrelerinde kontrollü bir cihaz olarak, bipolar transistörler, MOS transistörler ve tetik tipi cihazlar (tristörler, triyaklar) kullanılabilir. Bu durumların her birinde optimum kontrolü gerçekleştiren bir sürücünün gereksinimleri farklıdır. sürücü iki kutuplu transistör açmada baz akımı kontrol etmeli ve kapama aşamasında bazdaki azınlık taşıyıcıların emilmesini sağlamalıdır. Bu durumda, kontrol akımının maksimum değerleri, karşılık gelen aralıktaki ortalama değerlerden çok az farklılık gösterir. MOS transistörü voltaj kontrollüdür, ancak açma ve kapama aralıklarının başlangıcında, sürücünün cihazın kapasitanslarını şarj etmesi ve boşaltması için büyük darbe akımları geçirmesi gerekir. Tetikleme tipindeki cihazlar, yalnızca anahtarlama aralığının başlangıcında kısa bir akım darbesinin oluşmasını gerektirir, çünkü en yaygın cihazlarda kapatma (anahtarlama) kontrol elektrotları yerine ana elektrotlar boyunca gerçekleşir. Tüm bu gereksinimler, ilgili sürücüler tarafından bir dereceye kadar karşılanmalıdır.
Şekil 2.16 ... 2.18, sürücüde bir transistör kullanarak iki kutuplu ve alan etkili MOS transistörleri açmak için tipik devreleri göstermektedir. Bunlar, güç transistörünün pasif olarak kapatıldığı sözde devrelerdir. Şekilden de görülebileceği gibi, bu devreler sürücü yapısında oldukça aynıdır, bu da aynı devrelerin her iki tip transistörü kontrol etmek için kullanılmasına izin verir. Bu durumda, transistörün yapısında biriken taşıyıcıların emilimi, pasif bir eleman - harici bir direnç aracılığıyla gerçekleşir. Kontrol geçişini yalnızca kapatıldığında değil, aynı zamanda açma aralığı sırasında da şöntleyen direnci, çok küçük seçilemez, bu da şarj emilim oranını sınırlar.
Transistörün hızını artırmak ve yüksek frekanslı anahtarlar oluşturmak için şarj sıfırlama devresinin direncini azaltmak gerekir. Bu, yalnızca duraklama aralığında açılan bir sıfırlama transistörü kullanılarak yapılır. Bipolar ve MOS transistörler için karşılık gelen kontrol devreleri Şekil 2.17'de gösterilmektedir.
Makale, Semikron ve CT Concept tarafından üretilen modüler cihazlara benzer özelliklerine göre endüstriyel kullanım için LLC "Electrum AV" geliştirmelerine ayrılmıştır.
Güç elektroniğinin geliştirilmesine yönelik modern kavramlar, modern mikroelektriğin teknolojik temelinin seviyesi, çeşitli konfigürasyon ve güçlerdeki IGBT cihazları üzerine kurulu sistemlerin aktif gelişimini belirler. AT devlet programı"Ulusal teknolojik temel", "Kontur" (Cheboksary) işletmesinde bir dizi orta güçlü IGBT modülünün ve bir dizi IGBT modülünün geliştirilmesine yönelik bu yönde iki çalışma ayrılmıştır. yüksek güç"Silikon" (Bryansk) işletmesinde. Aynı zamanda, IGBT modüllerine dayalı sistemlerin kullanımı ve geliştirilmesi, IGBT kapılarını kontrol etmek için yerli sürücü cihazlarının olmaması nedeniyle sınırlıdır. Bu sorun, 200 V'a kadar gerilimlere sahip dönüştürücü sistemlerinde kullanılan yüksek güçlü alan etkili transistörler için de geçerlidir.
Şu anda, Rusya "elektronik" pazarında, yüksek güçlü alan etkisi ve IGBT transistörleri için kontrol cihazları Agilent Technologies, IR, Powerex, Semikron, CT Concept tarafından temsil edilmektedir. IR ve Agilent ürünleri yalnızca bir transistör kontrol sinyali koşullayıcı ve koruyucu devreler içerir ve uygulamaları için yüksek güçlü veya yüksek frekanslardaki transistörlerle çalışırken ek elemanlar gerektirir: çıkışın besleme voltajlarını oluşturmak için gerekli güce sahip bir DC / DC dönüştürücü gerekli kenar eğimine sahip kapı kontrol sinyalleri oluşturmak için harici çıkış aşamaları, koruyucu elemanlar (zener diyotları, diyotlar, vb.), kontrol sisteminin arayüz elemanları (giriş mantığı, yarım köprü cihazları için bir kontrol şemasının oluşturulması, optik olarak izole edilmiş) Kontrol edilen transistörün durumunun durum sinyalleri, besleme voltajları vb.). Powerex ürünleri ayrıca bir DC/DC dönüştürücü gerektirirken, TTL, CMOS ve fiber optikler ek harici bileşenler gerektirir. Ayrıca, galvanik izolasyonda gerekli durum sinyalleri yoktur.
İşlevsel olarak en eksiksiz olanlar, Semikron'lar (SKHI serisi) ve CT Concept'lerdir (Standart veya SCALE türleri). Standart serisinin CT Konsept sürücüleri ve SKHI sürücüleri, kontrol sistemine bağlanmak için konektörlere sahip baskılı devre kartları ve üzerlerine gerekli elemanların takılı olduğu kontrollü transistörler ve tüketici tarafından ayar elemanları kurma imkanı ile yapılır. Fonksiyonel ve parametrik özellikleri bakımından birbirine yakın ürünlerdir.
SKHI sürücülerinin terminolojisi Tablo 1'de gösterilmektedir.
Tablo 1. SKHI sürücülerinin terminolojisi
| Semikron sürücü tipi | Kanal Sayısı | Kontrolde maksimum voltaj. transistör yırtıldı, V | Kapı voltajı değişimi, V | Maks gösterim dışarı. akım, bir | Maks kapı şarjı, µC | Frekans, kHz | Yalıtım gerilimi, kV | DU/dt, kV/µs |
| SKHI 10/12 | 1 | 1200 | +15/–8 | 8 | 9,6 | 100 | 2,5 | 75 |
| SKHI 10/17 | 1 | 1700 | +15/–8 | 8 | 9,6 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 21A | 1 | 1200 | +15/–0 | 8 | 4 | 50 | 2,5 | 50 |
| SKHI 22A/22V | 2 | 1200 | +15/–7 | 8 | 4 | 50 | 2,5 | 50 |
| SKHI 22A/H4 | 2 | 1700 | +15/–7 | 8 | 4 | 50 | 4 | 50 |
| SKHI 22V/H4 | 2 | 1700 | +15/–7 | 8 | 4 | 50 | 4 | 50 |
| SKHI 23/12 | 2 | 1200 | +15/–8 | 8 | 4,8 | 100 | 2,5 | 75 |
| SKHI 23/17 | 2 | 1700 | +15/–8 | 8 | 4,8 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 24 | 2 | 1700 | +15/–8 | 8 | 5 | 50 | 4 | 50 |
| SKHI 26W | 2 | 1600 | +15/–8 | 8 | 10 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 26F | 2 | 1600 | +15/–8 | 8 | 10 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 27W | 2 | 1700 | +15/–8 | 30 | 30 | 10 | 4 | 75 |
| SKHI 27F | 2 | 1700 | +15/–8 | 30 | 30 | 10 | 4 | 75 |
| SKHI 61 | 6 | 900 | +15/–6,5 | 2 | 1 | 50 | 2,5 | 15 |
| SKHI 71 | 7 | 900 | +15/–6,5 | 2 | 1 | 50 | 2,5 | 15 |
| SKHIBS 01 | 7 | 1200 | +15/–8 | 1,5 | 0,75 | 20 | 2,5 | 15 |
CT Concept'in SCALE sürücüleri, temel bir hibrit montaja dayalıdır ve üzerine monte edilmiş yüksek güçlü FET'leri veya IGBT'leri sürmek için temel öğeleri içerir. baskılı devre kartı, gerekli ayar öğelerini kurma yeteneği ile. Pano ayrıca gerekli konektörler ve soketlerle donatılmıştır.
CT Concept'in temel hibrit SCALE sürücü düzenekleri aralığı Tablo 2'de gösterilmektedir.
"Electrum AV" tarafından üretilen sürücü cihazları, güçlü transistörlerin kapılarını kontrol etmek için gerekli tüm öğeleri içeren tamamen eksiksiz, işlevsel olarak eksiksiz cihazlardır. gerekli seviyeler akım ve potansiyel sinyallerinin, yükselme sürelerinin ve gecikmelerinin yanı sıra tehlikeli doyma gerilimi düzeylerinde (akım aşırı yükü veya kısa devre) ve yetersiz geçit geriliminde kontrollü transistörler için gerekli koruma düzeylerinin eşleştirilmesi. Uygulanan DC/DC dönüştürücüler ve transistör çıkış aşamaları, gerekli kapasiteler minimum anahtarlama kayıpları sağlayarak, herhangi bir güçteki kontrollü transistörlerin yeterli hızda anahtarlanmasını sağlamak. DC/DC dönüştürücüler ve optokuplörler, yüksek voltaj uygulamaları için yeterli düzeyde galvanik izolasyona sahiptir.
Tablo 2. CT Concept'ten SCALE sürücülerinin temel hibrit düzeneklerinin terminolojisi
| CT Concept sürücü tipi | Kanal Sayısı | Besleme gerilimi sürücü-inanç, V | Maks gösterim çıkış akımı, bir | Örn. transistör yırtıldı, V | Çıkış gücü, W | Gecikme, ns | İzolasyon gerilimi, V | du/dt, kV/µs | Giriş |
| İGD 508E | 1 | ±15 | ±8 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | Ciltler | |
| İGD 515E | 1 | ±15 | ±15 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | Ciltler | |
| İGD 608E | 1 | ±15 | ±8 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | trans |
| IGD608A1 17 | 1 | ±15 | ±8 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | trans |
| İGD 615A | 1 | ±15 | ±15 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | trans |
| IGD615A1 17 | 1 | ±15 | ±15 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | trans |
| İHD 215A | 2 | ±15 | ±1,5 | 1200 | 1 | 60 | 4000 | >50 | trans |
| IHD 280A | 2 | ±15 | ±8 | 1200 | 1 | 60 | 4000 | >50 | trans |
| IHD280A1 17 | 2 | ±15 | ±8 | 1700 | 1 | 60 | 4000 | >50 | trans |
| İHD 680A | 2 | ±15 | ±8 | 1200 | 3 | 60 | 4000 | >50 | trans |
| IHD680A1 17 | 2 | ±15 | ±8 | 1700 | 3 | 60 | 4000 | >50 | trans |
| IHD580F | 2 | ±15 | ±8 | 2500 | 2,5 | 200 | 5000 | Ciltler |
Bu makale, tek transistörleri kontrol etmek için MD115, MD150, MD180 (MD115P, MD150P, MD180P) cihazlarını ve yarım köprü cihazlarını kontrol etmek için MD215, MD250, MD280 (MD215P, MD250P, MD280P) sunacaktır.
Tek kanallı IGBT sürücü modülü ve güçlü alan etkili transistörler: MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, ID180P
Sürücü modülü MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, MD180P, IGBT'leri ve yüksek güçlü alan etkili transistörleri, paralel bağlantıları da dahil olmak üzere kontrol etmek için hibrit bir entegre devredir. Modül, çoğu IGBT ve 1700 V'a kadar izin verilen maksimum gerilime sahip güçlü alan etkili transistörler ile akım ve gerilim seviyelerinin eşleşmesini sağlar, aşırı yüke veya kısa devreye, transistör kapısında yetersiz gerilime karşı koruma sağlar. Transistörün çalışma modunun ihlali durumunda sürücü bir "kaza" sinyali üretir. Harici elemanların yardımıyla, sürücünün çalışma modu aşağıdakiler için yapılandırılır: optimal kontrol farklı şekiller transistörler. Sürücü, "Kelvin" çıkışlı transistörleri sürmek veya akım algılama direnci ile akımı kontrol etmek için kullanılabilir. MD115P, MD150P, MD180P cihazları, sürücünün çıkış aşamalarına güç sağlamak için yerleşik bir DC / DC dönüştürücü içerir. MD115, MD150, MD180 cihazları harici bir izole güç kaynağı gerektirir.
Pim ataması
1 - "acil durum +" 2 - "acil durum -" 3 - "giriş +" 4 - "giriş -" 5 - "U besleme +" (yalnızca "P" endeksli modeller için) 6 - "U besleme -" (yalnızca “P” endeksli modeller için 7 - “Ortak” 8 - “+E besleme” 9 - “çıkış” - transistör geçidi kontrolü 10 - “–E besleme” 11 - “örneğin” - doyma gerilimini izlemek için giriş kontrollü transistörün 12 - "akım" - kontrollü transistörden akan akımı kontrol etmek için giriş
IA215, IA250, IA280, IA215I, IA250I, IA280I çift kanallı IGBT ve güç FET sürücü modülleri
Sürücü modülleri MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P - IGBT'leri ve güçlü alan etkili transistörleri iki kanal üzerinden hem bağımsız hem de yarım köprü anahtarlamada kontrol etmek için hibrit bir entegre devre; paralel bağlantı transistörler. Sürücü, çoğu IGBT ve 1700 V'a kadar izin verilen maksimum voltajlara sahip güçlü alan etkili transistörler, aşırı yüklere veya kısa devrelere karşı koruma, transistör kapısında yetersiz voltaj ile akım ve voltaj seviyeleri açısından eşleştirme sağlar. Sürücü girişleri, 4 kV izolasyon gerilimi ile güç bölümünden galvanik olarak izole edilmiştir. Sürücü, transistörlerin kapılarını kontrol etmek için gerekli seviyeleri oluşturan dahili DC/DC dönüştürücüler içerir. Cihaz, transistörlerin çalışma modunu ve ayrıca gücün varlığını karakterize eden gerekli durum sinyallerini üretir. Harici elemanların yardımıyla, sürücünün çalışma modu, farklı transistör türlerinin optimum kontrolü için yapılandırılır.
Tablo 4. Çift kanallı IGBT sürücü modülünün ve güç alanı etkili transistörlerin pimlerinin tanımı
| iğne numarası | atama | İşlev | iğne numarası | atama | İşlev |
| 14 | ВХ1 "+" | Birinci kanalın doğrudan kontrol girişi | 15 | IR | Birinci kanalın kontrollü transistöründeki doyma gerilimini izlemek için ölçüm toplayıcı |
| 13 | BX1 "-" | Birinci kanalın ters kontrol girişi | 16 | SG1 | Ayarlanabilir eşik ve birinci kanalın blokaj süresi ile doygunluk voltajı kontrol girişi |
| 12 | ST "+ E çukuru" | Birinci kanalın çıkış aşamasının besleme voltajının durumu | 17 | Out2 | Birinci kanalın kontrollü transistörünün ayarlanabilir açma süresine sahip transistör kapısı kontrol çıkışı |
| 11 | Sz | Birinci kanalın ek bir kondansatörünü bağlamak için giriş (açma gecikme süresini ayarlama) | 18 | Out1 | Birinci kanalın kontrollü transistörünün ayarlanabilir kapanma süresine sahip transistör kapısı kontrol çıkışı |
| 10 | ST | Birinci kanalın kontrollü transistöründe alarm durum çıkışı | 19 | –E çukuru | |
| 9 | ENGELLEMEK | Kilit girişi | 20 | Yaygın | Birinci kanalın sürücüsünün güç kısmının besleme gerilimi çıkışları |
| 8 | dahil değil | 21 | +E çukuru | Birinci kanalın sürücüsünün güç kısmının besleme gerilimi çıkışları | |
| 7 | +5V | 22 | + Çukur " | ||
| 6 | Giriş devresinin güç kaynağını bağlamak için giriş | 23 | Yaygın" | İkinci kanalın sürücüsünün güç kısmının besleme voltajı çıkışları | |
| 5 | BX2 "+" | İkinci kanalın doğrudan kontrol girişi | 24 | –E çukuru " | İkinci kanalın sürücüsünün güç kısmının besleme voltajı çıkışları |
| 4 | BX2 "-" | İkinci kanalın ters kontrol girişi | 25 | Çıkış1" | İkinci kanalın kontrollü transistörünün ayarlanabilir açma süresine sahip transistör kapısı kontrol çıkışı |
| 3 | ST "+ E çukuru" 9 | İkinci kanalın çıkış aşamasının besleme voltajının durumu | 26 | çıkış2" | İkinci kanalın kontrollü transistörünün ayarlanabilir kapanma süresine sahip transistör kapısı kontrol çıkışı |
| 2 | Öf9 | İkinci kanalın ek kondansatörünü (anahtarlama gecikme süresinin ayarlanması) bağlamak için giriş | 27 | IK1" | Ayarlanabilir eşik ve ikinci kanalın engelleme süresi ile doygunluk voltajı kontrol girişi |
| 1 | ST9 | İkinci kanalın kontrollü transistöründe alarm durum çıkışı | 28 | IR" | İkinci kanalın kontrollü transistöründeki doyma gerilimini izlemek için ölçüm toplayıcı |
Her iki МД1ХХХ ve МД2ХХХ tipindeki cihazlar, transistör kapıları için ayrı ayrı ayarlanabilen şarj ve deşarj akımlarına sahip kontrol sinyallerinin gerekli dinamik parametrelerle üretilmesini sağlar, voltaj kontrolü ve üzerlerinde yetersiz veya aşırı voltaj olması durumunda transistör kapılarının korunmasını sağlar. Her iki cihaz tipi de kontrollü transistörün doyma voltajını izler ve yükün sorunsuz bir acil durum kapatmasını gerçekleştirir. kritik durumlar, optokuplör izolasyonu ile bir sinyal oluşturarak, bunu işaret ediyor. Bu işlevlere ek olarak, MD1XXX serisi cihazlar, harici bir akım ölçüm direnci - bir "şönt" kullanarak kontrollü bir transistör aracılığıyla akımı kontrol etme özelliğine sahiptir. 0,1'den birkaç mOhm'a kadar dirençlere ve onlarca ve yüzlerce watt güce sahip bu tür dirençler, ayarlanabilir derecelendirmelere sahip hassas geometriye sahip nikrom veya manganin şeritleri şeklinde seramik tabanlar üzerinde yapılmıştır ve Electrum AV LLC tarafından geliştirilmiştir. Daha detaylı bilgi onlar hakkında www.orel.ru/voloshin sitesinde bulunabilir.
Tablo 5. Ana elektriksel parametreler
| giriş devresi | ||||
| dk. | bir çeşit. | Maks. | ||
| Besleme gerilimi, V | 4,5 | 5 | 18 | |
| Tüketim akımı, mA | yüksüz 80'den fazla değil Yüklü 300mA'dan fazla değil | |||
| Giriş mantığı | CMOS 3 -15V, TTL | |||
| Kontrol giriş akımı, mA | 0,5'ten fazla değil | |||
| Çıkış voltajı st, V | en fazla 15 | |||
| Çıkışta çıkış akımı st, mA | en az 10 | |||
| çıkış devresi | ||||
| Tepe çıkış akımı, A | ||||
| MD215 | 1.5'ten fazla değil | |||
| MD250 | 5.0'dan fazla değil | |||
| MD280 | 8.0'dan fazla değil | |||
| Çıkış ortalama akımı, mA | en fazla 40 | |||
| Maksimum anahtarlama frekansı, kHz | en az 100 | |||
| Voltaj değişim oranı, kV/μs | en az 50 | |||
| Kontrollü transistördeki maksimum voltaj, V | en az 1200 | |||
| DC / DC çevirici | ||||
| Çıkış gerilimleri, V | en az 15 | |||
| Güç, W | en az 1 en az 6 (M indeksli modeller için) | |||
| yeterlik | en az %80 | |||
| Dinamik özellikler | ||||
| Gecikme giriş çıkışı t on, µs | 1'den fazla değil | |||
| Kalan kapatma gecikmesi t kapalı, ms | 0,5'ten fazla değil | |||
| Durum açma gecikmesi, µs | 1'den fazla değil | |||
| Koruma işleminden sonra iyileşme süresi, μs | 10'dan fazla değil | |||
| 1'den az değil (Ct, Ct kapasitelerine göre ayarlanır") | ||||
| Transistör açıldığında doyma gerilimi koruma devresinin tepki süresi tblok, μs | en az 1 | |||
| eşik voltajları | ||||
| dk. | bir çeşit. | Maks. | ||
| Yetersiz besleme için koruma çalışma eşiği E, V | 10,4 | 11 | 11,7 | |
| Kontrollü transistörün doyma gerilimi koruma devresi, çıkışın kapatılmasını ve “IK” girişindeki gerilimde CT sinyalinin üretilmesini sağlar, V | 6 | 6,5 | 7 | |
| yalıtım | ||||
| Güç sinyallerine göre kontrol sinyallerinin izolasyon voltajı, V | en az 4000 alternatif akım voltajı | |||
| DC/DC dönüştürücü yalıtım gerilimi, V | 3000 DC voltajından az değil | |||
Önerilen sürücüler, transistörleri kontrol etmenizi sağlar. yüksek frekans(100 kHz'e kadar), bu da dönüştürme işlemlerinde çok yüksek verimlilik elde etmeyi mümkün kılar.
MD2ХХХ serisinin cihazları, 3 ila 15 V (CMOS) arasında farklı değerlere sahip sinyalleri ve standart TTL seviyelerini kontrol etmenizi sağlarken, aynı seviyede transistör kapısı kontrol sinyalleri sağlayan ve oluşturan yerleşik bir giriş mantık bloğuna sahiptir. yarım köprünün üst ve alt kolunu değiştirmek için gecikme süresi, bu da geçiş akımlarının olmamasını mümkün kılar.
MD2XXX cihazı örneğinde sürücülerin kullanım özellikleri
Kısa inceleme
MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P sürücü modülleri, IGBT'leri ve yüksek güçlü alan etkili transistörleri anahtarlamak için tasarlanmış evrensel kontrol modülleridir.
Tüm MD2XXX türleri karşılıklı olarak uyumlu kontaklara sahiptir ve yalnızca maksimum darbe akımı seviyesinde farklılık gösterir.
daha fazlasına sahip MD türleri yüksek güç- MD250, MD280, MD250P, MD280P, çoğu modül veya yüksek frekanslarda kullanılan paralel bağlı birkaç transistör için çok uygundur.
MD2XXX serisinin sürücü modülleri tam çözüm IGBT'ler ve güç alanı etkili transistörler için kontrol ve koruma sorunları. neredeyse hiç ek bileşenler giriş veya çıkış kısmında gerekli değildir.
Eylem
İki kanalın her biri için sürücü modülleri MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P şunları içerir:
- sinyal seviyesi uyumu ve koruyucu anahtarlama gecikmesi sağlayan bir giriş devresi;
- giriş devresi ile güç (çıkış) kısmı arasındaki elektriksel izolasyon;
- transistör kapısı sürücü devresi; açık bir transistörde;
- sürücünün güç kısmının besleme voltajı seviyesini kontrol etmek için devre;
- amplifikatör;
- sürücünün çıkış kısmındaki voltaj dalgalanmalarına karşı koruma;
- elektriksel olarak yalıtılmış gerilim kaynağı - DC//DC dönüştürücü (yalnızca P indeksli modüller için)
Her iki sürücü kanalı da birbirinden bağımsız çalışır.
Giriş devresi ile güç bölümü arasında trafolar ve optokuplörler tarafından sağlanan elektriksel izolasyon nedeniyle (1 dakika boyunca 2650 V AC 50 Hz test voltajına tabi tutulur) ve aşırı derecede yüksek hız gerilim yükselmesi - 30 kV/μs, sürücü modülleri, güç bölümü ile kontrol (kontrol) devresi arasında meydana gelen yüksek potansiyel gerilimleri ve büyük potansiyel atlamaları olan devrelerde kullanılır.
MD2XXX serisi sürücülerin çok kısa gecikme süreleri, bunların yüksek frekanslı güç kaynaklarında, yüksek frekans dönüştürücülerde ve rezonans dönüştürücülerde kullanılmasını mümkün kılar. Son derece kısa gecikme süreleri sayesinde köprü kontrolünde sorunsuz çalışmayı garanti ederler.
MD2XXX serisi sürücülerin ana işlevlerinden biri garantidir. güvenilir koruma kısa devreye ve aşırı yüke karşı kontrollü güç transistörleri. Transistörün acil durumu, açık durumdaki güç transistörünün kollektörü üzerindeki voltaj ile belirlenir. Kullanıcı tanımlı bir eşik aşılırsa, güç transistörü kapanır ve kontrol girişindeki aktif sinyal seviyesinin sonuna kadar bloke kalır. Bundan sonra, kontrol girişine bir aktif seviye uygulanarak transistör tekrar açılabilir. Bu koruma konsepti, IGBT'lerin güvenilir şekilde korunması için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Sonuçların işlevsel amacı
Pimler 14 (BX1 "+"), 13 (BX1 "-")
13 ve 14 numaralı pinler, sürücünün kontrol girişleridir. Kontrol, bunlara TTL mantık seviyeleri uygulanarak gerçekleştirilir. Giriş Vx1 "+" direkttir, yani ona mantıksal 1 uygulandığında güç transistörü açılır ve 0 uygulandığında kapanır. Giriş Vx1 "-" terstir, yani ona mantıksal 1 uygulandığında güç transistörü kapanır ve 1 uygulandığında açılır. Genellikle Vx1 "-", sürücünün giriş kısmının ortak iletkenine bağlanır ve Vx1 "+" girişi tarafından kontrol edilir. Sürücünün ters çevirme ve ters çevirme olmayan anahtarlaması Şekil 10'da gösterilmiştir.
Tablo 6, bir sürücü kanalının durum diyagramını göstermektedir.
Bu pinler üzerinde bulunan sürücünün giriş ve çıkış kısımları arasındaki elektriksel izolasyon optokuplörler kullanılarak yapılmaktadır. Kullanımları sayesinde, kontrol devresindeki güç transistörü üzerinde meydana gelen geçici akımların etkisinin olasılığı ortadan kalkar.
Tablo 6. Bir sürücü kanalının durum diyagramı
| Вх1+ | Fx1– | Transistör kapısı voltajı | Transistör doyum gerilimi > normal | Aziz | St "+ E çukuru" | çıkış |
| X | X | + | X | X | L | L |
| x | x | x | + | ben | H | ben |
| ben | x | x | x | x | H | ben |
| x | H | x | x | x | H | ben |
| H | ben | - | - | H | H | H |
Giriş devresi, her iki yarım köprü güç transistörünün aynı anda açılmasını önleyen yerleşik bir korumaya sahiptir. Her iki kanalın kontrol girişlerine aktif kontrol sinyali uygulanırsa devre bloke olacak ve her iki güç transistörü de kapanacaktır.
Sürücü modülleri, güç transistörlerine mümkün olduğu kadar yakın yerleştirilmeli ve mümkün olan en kısa iletkenlerle bunlara bağlanmalıdır. Vx1 "+" ve Vx1 "-" girişleri, 25 cm uzunluğa kadar iletkenlerle kontrol ve izleme devresine bağlanabilir.
Ayrıca, iletkenler paralel çalışmalıdır. Ek olarak, Ix1 "+" ve Ix1 "-" girişleri, bir bükümlü çift kullanılarak kontrol ve izleme devresine bağlanabilir. ortak iletken giriş devresi kontrol darbelerinin güvenilir iletimini sağlamak için her iki kanal için her zaman ayrı olarak bağlanmalıdır.
Kontrol darbelerinin güvenilir bir şekilde iletilmesinin çok uzun bir darbe durumunda meydana geldiğini hesaba katarsak, o zaman komple yapılandırma minimum kısa kontrol darbesi durumunda kontrol edilmelidir.
Sonuç 12 (ST "+ E çukuru")
Pin 12, sürücünün çıkış (güç) kısmında güç (+18 V) olduğunu doğrulayan bir durum çıkışıdır. Açık kollektör şemasına göre monte edilir. -de normal operasyon sürücü (gücün mevcudiyeti ve yeterli seviyesi), durum çıkışı şuna bağlanır: genel sonuç açık bir transistör kullanarak kontrol devresi. Bu durum çıkışı, Şekil 11'de gösterilen şemaya göre bağlanırsa, acil durum şuna karşılık gelir: yüksek seviyeüzerindeki voltaj (+5 V). Sürücünün normal çalışması, bu durum pininde düşük voltaj seviyesine karşılık gelecektir. Durum piminden akan akımın tipik değeri 10 mA'ya karşılık gelir, bu nedenle R direncinin değeri R \u003d U / 0.01 formülü ile hesaplanır,
burada U, besleme voltajıdır. Besleme voltajı 12 V'un altına düştüğünde, güç transistörü kapanır ve sürücü bloke edilir.
Sonuç 11 (Sz)
Pim 11'e, sürücüdeki giriş ve çıkış darbeleri arasındaki gecikme süresini artıran ek bir kapasitör bağlanmıştır. Varsayılan olarak (ek kapasitör olmadan), bu süre tam olarak 1 µs'dir, bu nedenle sürücü 1 µs'den kısa darbelere yanıt vermez (karşı koruma dürtü gürültüsü). Bu gecikmenin temel amacı, yarım köprülerde meydana gelen geçiş akımlarının oluşumunu ortadan kaldırmaktır. Geçişli akımlar, güç transistörlerinin ısınmasına, acil durum korumasının çalışmasına, akım tüketiminin artmasına ve devrenin verimliliğinin kötüleşmesine neden olur. Yarım köprüye yüklenen sürücünün her iki kanalının da bu gecikmeyi sağlaması nedeniyle, bir sinyalin menderes şeklinde kontrol edilmesi mümkündür.
Örneğin, 2MBI 150 modülünün kapanma gecikmesi 3 µs'dir, bu nedenle kanallar ortaklaşa kontrol edildiğinde modülde geçiş akımlarının oluşmasını engellemek için en az 1200'lük bir ek kapasitans koymak gerekir. Her iki kanalda pF.
Ortam sıcaklığının gecikme süresi üzerindeki etkisini azaltmak için düşük TKE'li kondansatörlerin seçilmesi gerekir.
Pim 10 (ST)
Pin 10, birinci kanalın güç transistöründeki arızanın durum çıkışıdır. Yüksek mantık seviyesiçıktı, sürücünün normal çalışmasına karşılık gelir ve düşük seviye- kaza. Güç transistörü üzerindeki doyma voltajı eşik seviyesini aştığında bir kaza meydana gelir. Çıkıştan akan maksimum akım 8 mA'dır.
Pim 9 (BLOK)
Pin 6, sürücünün kontrol girişidir. Mantıksal bir birim uygulandığında, sürücü bloke edilir ve güç transistörlerine bir blokaj voltajı uygulanır. Engelleme girişi her iki kanal için ortaktır. Sürücünün normal çalışması için bu girişe bir mantıksal sıfır uygulanmalıdır.
Pim 8 kullanılmaz.
Pimler 7 (+5 V) ve 6 (ortak)
6 ve 7 numaralı pimler, gücü sürücüye bağlamak için girişlerdir. Güç, 8 W güce ve 5 ± 0,5 V çıkış voltajına sahip bir kaynaktan sağlanır. Güç, sürücüye kısa iletkenlerle bağlanmalıdır (kayıpları azaltmak ve gürültü bağışıklığını artırmak için). Bağlantı iletkenleri 25 cm'den uzunsa, aralarına sürücüye mümkün olduğunca yakın gürültü önleyici kapasitanslar yerleştirmek gerekir (0,1 μF kapasiteli seramik kapasitör).
Pim 15 (IR)
Pim 15 (ölçü toplayıcı), güç transistörünün toplayıcısına bağlanır. Bu sayede açık transistördeki voltaj izlenir. Kısa devre veya aşırı yük durumunda, açık transistördeki voltaj keskin bir şekilde yükselir. Transistör toplayıcı üzerindeki voltajın eşik değeri aşıldığında, güç transistörü bloke edilir ve MT alarm durumu tetiklenir. Koruma tetiklendiğinde sürücüde meydana gelen süreçlerin zamanlama diyagramları Şekil 7'de gösterilmektedir. Koruma eşiği, seri bağlı diyotlar bağlanarak azaltılabilir ve doyma geriliminin eşik değeri U sat. por.=7 –n U pr.VD, burada n diyot sayısıdır, U pr.VD açık diyot boyunca voltaj düşüşüdür. Güç transistörü 1700 V'luk bir kaynaktan besleniyorsa, en az 1000 V'luk bir arıza voltajına sahip ek bir diyot takmak gerekir. Diyotun katodu, güç transistörünün toplayıcısına bağlanır. Koruma yanıt süresi, 16-IK1 çıkışı kullanılarak ayarlanabilir.
Sonuç 16 (IK1)
Pim 16 (ölçüm toplayıcı), pim 15'ten farklı olarak yerleşik bir diyot ve sınırlayıcı dirence sahip değildir. Açık bir transistör üzerindeki doyma voltajı ile korumanın tepki süresini belirleyen bir kapasitör bağlamak gereklidir. Devre üzerindeki girişimin etkisini ortadan kaldırmak için bu gecikme gereklidir. Kondansatör bağlantısı nedeniyle, koruma tepki süresi, engelleme kapasitansı t =4 С U us ile orantılı olarak artar. por., burada C kapasitörün kapasitansıdır, pF. Bu süre, sürücünün dahili gecikme süresi t off(10%)=3 µs'ye eklenir. Varsayılan olarak, sürücünün kapasitansı C = 100 pF'dir, bu nedenle koruma yanıt gecikmesi t = 4 100 6,3 + t kapalı (%10) = 5,5 µs'dir. Gerekirse, pim 16 ile güç ünitesinin ortak güç kaynağı kablosu arasına bir kapasitans bağlanarak bu süre artırılabilir.
Pimler 17 (out.2) ve 18 (out.1)
17 ve 18 numaralı pinler sürücü çıkışlarıdır. Güç transistörlerini bağlamak ve açılma sürelerini ayarlamak için tasarlanmıştır. Pim 17'de (out.2), kontrollü modülün kapısına pozitif bir potansiyel (+18 V) beslenir ve pim 18 (out.1) aracılığıyla negatif bir potansiyel (-5 V) beslenir. Dik kontrol cepheleri (1 µs mertebesinde) sağlamak ve çok yüksek yük gücü (paralel bağlı iki 2MBI 150 modülü) sağlamak gerekliyse, buna izin verilir doğrudan bağlantı bu çıkışlar modüllerin kontrol çıkışları ile. Ön kısımları sıkmak veya kontrol akımını sınırlamak gerekirse (ağır yük durumunda), modüller sınırlayıcı dirençler aracılığıyla 17 ve 18 numaralı pinlere bağlanmalıdır.
Doyma voltajı eşik seviyesini aşarsa, kontrol transistörünün kapısındaki voltajda koruyucu bir yumuşak düşüş meydana gelir. Transistörün kapısındaki voltajı %90t off (%90)=0,5 µs, %10t off(%10)=3 µs seviyesine düşürme süresi. Gerilim dalgalanması olasılığını ortadan kaldırmak için çıkış geriliminde yumuşak bir düşüş gereklidir.
Pimler 19 (-E çukuru), 20 (Ortak) ve 21 (+D çukuru)
19, 20 ve 21 numaralı pinler, sürücünün güç kısmının güç çıkışlarıdır. Bu pinler, sürücünün DC/DC dönüştürücüsünden gelen voltajla beslenir. Dahili DC / DC dönüştürücüler olmadan MD215, MD250, MD280 gibi sürücülerin kullanılması durumunda buraya bağlanın dış kaynaklar güç kaynağı: pin 19 -5 V, pin 20 - ortak, pin 21 +18 V, 0,2 A'ya kadar akım için.
Bir sürücünün hesaplanması ve seçimi
Hesaplama için ilk veriler, C in modülünün giriş kapasitansı veya eşdeğer şarj Q in, R in modülünün giriş direnci, modül girişindeki voltaj salınımıdır. U = 30 V (referans bilgisinde verilen modül), modülün çalıştığı maksimum çalışma frekansı f maks.
Imax modülünün kontrol girişinden geçen darbe akımını bulmak gerekir, maksimum güç DC/DC dönüştürücü P.
Şekil 16 gösteriyor eşdeğer devre bir geçit kapasitansı ve bir sınırlayıcı dirençten oluşan modül girişi.
Başlangıç verilerinde Q in şarjı belirtilmişse, bunun eşdeğer giriş kapasitansı C in =Q in /D U olarak yeniden hesaplanması gerekir.
Modülün giriş kapasitansına tahsis edilen reaktif güç, D U'da Pc = f Q formülü ile hesaplanır. P sürücüsünün DC/DC dönüştürücüsünün toplam gücü, sürücü çıkış aşaması Pout tarafından tüketilen gücün toplamıdır , ve reaktif güç, Ps modülünün giriş kapasitansına tahsis edilmiştir: P = Pout + Rs.
Hesaplamalarda modül girişindeki çalışma frekansı ve gerilim salınımı maksimum alınmış, dolayısıyla normal sürücü çalışması sırasında mümkün olan maksimum DC/DC dönüştürücü gücü elde edilmiştir.
Sınırlama direnci R'nin direncini bilerek, sürücüden akan darbeli akımı bulabilirsiniz: I max \u003d D U / R.
Hesaplama sonuçlarına göre, güç modülünü kontrol etmek için gereken en uygun sürücüyü seçmek mümkündür.
2.3. Güç transistörü sürücüleri
Sürücüler, çeşitli denetleyicileri ve mantık devrelerini dönüştürücülerin veya motor kontrol cihazlarının çıkış aşamalarının güçlü transistörlerine bağlayan kontrol mikro devreleridir. Sinyal iletimi sağlayan sürücüler, mümkün olduğu kadar az zaman gecikmesi sağlamalı ve çıkış aşamaları, transistör geçit devrelerinin büyük kapasitif yük karakteristiğine dayanmalıdır. Sürücünün çıkış kademe akımı 0,5A ile 2A arasında veya daha fazla olmalıdır.
Sürücü bir darbe güç amplifikatörüdür ve güç parametreleri dönüştürücülerinin güç anahtarlarının doğrudan kontrolü için tasarlanmıştır. Sürücü devresi, anahtar transistörün (bipolar, MOS veya IGBT) yapı tipine ve iletkenlik tipine ve ayrıca transistörün anahtar devresindeki konumuna (“üst”, yani her iki gücü de olan) göre belirlenir. açık durumdaki çıkışlar yüksek potansiyele veya "düşük", her iki güç çıkışı da açık durumda sıfır potansiyele sahiptir). Sürücü, kontrol sinyalini güç ve voltaj açısından yükseltmeli, gerekirse potansiyel kaymasını sağlamalıdır. Sürücüye ayrıca temel koruma işlevleri de emanet edilebilir.
Güç transistörü düzenekleri için bir kontrol devresi tasarlarken şunları bilmeniz gerekir:
a) yarım köprü devresinde "üst" güç anahtarını kontrol etmek için "kayan" bir potansiyel sağlamak gereklidir;
b) anahtarlama için termal kayıpları azaltmak için güç elemanlarının kapılarına gelen kontrol sinyallerinde hızlı bir yükseliş ve düşüş oluşturmak son derece önemlidir;
c) giriş kapasitanslarının hızlı bir şekilde yeniden şarj edilmesi için güç elemanlarının geçidini kontrol etmek için yüksek bir akım darbesi değerinin sağlanması gereklidir;
d) çoğu durumda, sürücünün giriş kısmının standart dijital TTL / CMOS sinyalleriyle (genellikle mikrodenetleyicilerden gelen) elektriksel uyumluluğu gerekir.
Oldukça uzun bir süre, geliştiriciler, ayrı elemanlar üzerinde kontrol sürücü devreleri tasarlamak zorunda kaldılar. Kontrol sürücülerini entegre etme yolundaki ilk önemli olay, International Rectify tarafından geliştirilen IR21xx ve IR22xx serisinin mikro devrelerinin (ve daha sonra bunların daha modern modifikasyonları olan IRS21xx, IRS22xx) ortaya çıkmasıydı. Bugün, bu mikro devreler, yukarıdaki tüm gereksinimleri karşıladıkları için düşük güçlü dönüştürücü teknolojisinde en geniş uygulamayı bulmuştur.
Güç anahtarı kontrol devresi her zaman çıkış sinyali (darbe genişliği modülasyonlu darbeler biçiminde) devrenin "ortak" iletkenine göre ayarlanacak şekilde oluşturulur. Olarak Şekil l'de görülebilir. 2.12, a, bir anahtar transistör için yarı köprü güç aşamasını gösteren VT 2, bu oldukça yeterli - "Kontrol 2" sinyali, kaynağı (yayıcı) devrenin "ortak" iletkenine bağlı olduğundan, G2 şekillendirici aracılığıyla transistörün kapısına (tabanına) doğrudan uygulanabilir ve kontrol "ortak" iletkene göre gerçekleştirilir.
Ama transistör ne olacak? VT Yarım köprünün üst kolunda çalışan 1? eğer transistör VT 2 kapalı ve VT 1 açık, kaynakta VT 1 besleme gerilimi mevcut E Pete. Bu nedenle, transistörü değiştirmek için VT 1'de, "Ortak" devreden galvanik olarak izole edilmiş, "Kontrol 1" kontrol devresinin darbelerini sinyallerde bozulmalara yol açmadan net bir şekilde iletecek bir G1 cihazına sahip olmak gerekir. Bu sorunun klasik çözümü, kontrol trafosu T1'i açmaktır (Şekil 2.12, b), bir yandan kontrol devrelerini galvanik olarak ayırır ve diğer yandan anahtarlama impulslarını iletir. Bu teknik çözümün "türün klasiği" olarak görülmesi tesadüf değil: onlarca yıldır biliniyor.
a b
Pirinç. 2.12. Yarım köprü devrelerinde güç anahtarları
Giriş sinyali, standart bir mantık seviyesi genlik kontrol çipi sinyalidir ve Vdd pinine uygulanan voltaj yardımıyla, klasik 5 voltluk “mantık” ve daha modern olan 3.3 voltluk ile uyumluluk sağlanabilir. Sürücünün çıkışında "üst" ve "alt" güç transistörleri için kontrol voltajları vardır. Sürücü, gerekli kontrol seviyelerini sağlamak için önlemler almıştır, bir galvanik izolasyon eşdeğeri (sahte izolasyon) oluşturulmuştur, ek fonksiyonlar vardır - bir kapatma girişi, bir düşük voltaj koruma ünitesi, bir kısa kontrol darbe filtresi.
Blok şemasından da görülebileceği gibi (Şekil 2.13), sürücü, yarım köprü devrelerinin üst ve alt kollarını kontrol etmek için tasarlanmış iki bağımsız kanaldan oluşmaktadır. Sürücünün girişinde, Schmitt tetikleyicilerine dayalı darbe şekillendiriciler sağlanır. Vcc ve Vdd girişleri, devrenin güç ve kontrol parçalarının besleme voltajını bağlamak için tasarlanmıştır, güç bölümünün ve kontrol bölümünün "toprak" veri yolları ayrılır (farklı "ortak" çıkışlar - Vss ve COM).
Vakaların büyük çoğunluğunda, bu sonuçlar basitçe birbirine bağlıdır. Giriş seviyelerini kontrol devresi seviyeleri ile eşleştirmek için kontrol ve güç parçaları için ayrı güç kaynağı olasılığı da vardır. Giriş SD - koruyucu. Çıkış aşamaları, tamamlayıcı alan etkili transistörler üzerine kuruludur. Mikro devre, dönüştürücü devrelerinin bir parçası olarak kararlı çalışmasını sağlayan ek cihazlar içerir: bu, bir kontrol sinyali seviye değiştiricisi (Vdd / Vcc seviye kayması), kısa bir impuls gürültü bastırma cihazı (darbe filtresi), bir anahtarlama gecikme cihazıdır (gecikme) ve düşük voltajlı dedektör beslemesi (UV algılama).
Pirinç. 2. 13. IRS2110 ve IRS2113 mikro devrelerinin işlevsel düğümleri
Sürücüleri açmak için tipik bir şema, Şek. 2.14. kapasitörler İTİBAREN 1 ve İTİBAREN Z - filtreleme. Üretici, bunların ilgili terminallere mümkün olduğunca yakın yerleştirilmesini önerir. kapasitör İTİBAREN 2 ve diyot VD 1 - "üst" omuz transistörünün kontrol devresine güç sağlayan önyükleme kaskadı. kapasitör İTİBAREN 4 - güç devresinde filtre. Dirençler R 1 ve R 2 - deklanşör.
Bazen kontrol PWM sinyali, iki kontrol girişi tarafından ayrı ayrı üretilemez, ancak değişken görev döngüsüne sahip bir kıvrım şeklinde bir girişe uygulanabilir. Böyle bir kontrol yöntemi, örneğin belirli bir frekansta sinüzoidal bir sinyal üreten dönüştürücülerde bulunabilir. Bu durumda, bir yarım köprü transistörün kapanması ile ikincinin açılması arasında bir "ölü zaman" duraklaması ayarlamak yeterlidir.
Pirinç. 2.14. Tipik şema IRS2110 ve IRS2113'ün etkinleştirilmesi
International Rectify şirketinin terminolojisinde garantili bir "ölü zaman" duraklaması oluşumu için yerleşik birime sahip böyle bir sürücü var - bu IRS2111 yongasıdır (Şekil 2.15).
Pirinç. 2.15. IRS2111 çipinin işlevsel düğümleri
Üzerinde blok şeması sürücünün yarım köprünün üst ve alt kolları için bir duraklama "ölü zaman" (ölü zaman) oluşturmak için yerleşik düğümlere sahip olduğu görülebilir. Üreticinin belgelerine göre, "ölü zaman" değeri 650 ns (tipik değer) olarak ayarlanmıştır ve bu, aşağıdakilerden oluşan yarım köprüleri kontrol etmek için oldukça yeterlidir. güçlü MOSFET'ler transistörler.
Karmaşık dönüştürücü devrelerini kontrol etmek için sürücüler - tek fazlı ve üç fazlı - şunları içerir: çok sayıda elemanlar, dolayısıyla entegre devreler şeklinde üretilmeleri şaşırtıcı değildir. Bu mikro devreler, sürücülerin kendilerine ek olarak, seviye dönüştürme devreleri, yardımcı mantık, "ölü" zamanın oluşumu için gecikme devreleri, koruma devreleri vb. içerir. Sürücü IC'lerinin uygulama alanına göre, sürücüler vardır: alt anahtar; en önemli sürücüler; alt ve üst anahtar sürücüler; yarım köprü sürücüleri; tek fazlı köprü sürücüleri; üç fazlı köprü sürücüleri.
Entegre sürücülerin ana parametreleri iki gruba ayrılır: dinamik ve operasyonel. Dinamik olanlar, anahtarı açarken ve kilitlerken anahtarlama gecikme süresini, çıkış voltajının yükselme ve düşme süresini ve ayrıca koruma devrelerinin tepki süresini içerir. En önemli operasyonel parametreler şunlardır: gelen/giden çıkış akımının maksimum darbe değeri, giriş seviyeleri, besleme voltajı aralığı, çıkış empedansı.
Çoğu zaman, sürücülere MOSFET'ler ve JGBT'ler için bazı koruma işlevleri de atanır. Bu işlevler şunları içerir: anahtar kısa devre koruması; sürücü için düşük voltaj koruması;
geçiş akımlarına karşı koruma; Kapı kırılma koruması.
Otokontrol için sorular
Elektronik anahtar olarak kullanırken iki kutuplu ve alan etkili transistörler arasındaki temel farklar nelerdir?
Bir MOSFET, iki kutuplu ve alan etkili transistörlerin hangi avantajlarını birleştirir?
ana liste statik modlar transistörlerin çalışması. Güç elektroniği cihazlarında transistörler hangi modlarda kullanılmalıdır?
Larionov'un şemasına göre darbe genişliğinin özünü açıklayın
modülasyon (PWM).
Bir dizüstü bilgisayarda Skype'ı nasıl geri yükleyeceğimizi düşünüyoruz.
Fixies ustaları tam sürüm Fixies oyunu tam sürüm bilgisayarınıza indirin
Net framework 3 hatalarını yükleme veya güncelleme, düzeltme
Dünyadaki sanal para birimleri ve sanal borsalar
Altın Numaralar Güzel bir telefon numarası nasıl satılır