Možda, nakon što pročitate ovaj članak, nećete morati stavljati radijatore iste veličine na tranzistore.
Prijevod ovog članka.
Mala napomena prevoditelja:
Prvo, u ovom prijevodu mogu biti ozbiljni problemi s prijevodom pojmova, nisam dovoljno proučavao elektriku i strujne sklopove, ali ipak nešto znam; Također sam pokušao sve prevesti što jasnije, tako da nisam koristio pojmove kao što su bootstrap, MOSFET itd. Drugo, ako je već teško pogriješiti u pravopisu (pohvale procesorima teksta koji ukazuju na pogreške), onda je pogriješiti u interpunkciji prilično jednostavno.
A po ovim dvjema točkama molim vas da me što jače šutnete u komentarima.
Sada razgovarajmo više o temi članka - sa svom raznolikošću članaka o izgradnji raznih zemaljskih vozila (automobila) na MK, na Arduinu, na<вставить название>, sam dizajn strujnog kruga, a još više dijagram povezivanja motora, nije dovoljno detaljno opisan. Obično izgleda ovako:
- uzmi motor
- uzeti komponente
- spojite komponente i motor
- …
- DOBITAK!1!
Ali izgradnja složenijih sklopova od samo okretanja PWM motora u jednom smjeru kroz L239x obično zahtijeva poznavanje punih mostova (ili H-mostova), FET-ova (ili MOSFET-ova) i upravljačkih programa za njih. Ako ništa ne ograničava, tada se p-kanalni i n-kanalni tranzistori mogu koristiti za puni most, ali ako je motor dovoljno snažan, tada će se p-kanalni tranzistori prvo morati objesiti s velikim brojem radijatora, a zatim bi hladnjaci trebali biti dodani, ali ako ih je šteta baciti, onda možete isprobati druge vrste hlađenja, ili jednostavno koristiti samo n-kanalne tranzistore u krugu. Ali postoji mali problem s n-kanalnim tranzistorima - ponekad ih je prilično teško otvoriti "na dobar način".
Stoga sam tražio nešto što bi mi pomoglo da nacrtam ispravan dijagram i našao sam članak na blogu mladića po imenu Syed Tahmid Mahbub. Odlučio sam podijeliti ovaj članak.
U mnogim situacijama moramo koristiti FET-ove kao prekidače visoke razine. Također, u mnogim situacijama moramo koristiti FET-ove i kao prekidače gornje i donje razine. Na primjer, u mosnim krugovima. U djelomičnom mostu imamo 1 MOSFET visoke razine i 1 MOSFET niske razine. U sklopovima punog mosta imamo 2 MOSFET-a visoke razine i 2 MOSFET-a niske razine. U takvim situacijama morat ćemo zajedno koristiti i visoke i niske razine. Najčešći način upravljanja FET-ovima u takvim slučajevima je korištenje upravljačkog sklopa niske i visoke razine za MOSFET. Bez sumnje, najpopularniji upravljački IC je IR2110. I u ovom članku / tutorialu govorit ću o tome.
Možete preuzeti dokumentaciju za IR2110 s IR web stranice. Ovdje je poveznica za preuzimanje: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf
Pogledajmo najprije blok dijagram, kao i opis i mjesto pinova:
Slika 1 - Funkcionalni blok dijagram IR2110
Slika 2 - Pinout IR2110
Slika 3 - Opis pinova IR2110
Također je vrijedno spomenuti da IR2110 dolazi u dva paketa – 14-pinski PDIP za izlaznu montažu i 16-pinski SOIC za površinsku montažu.
Sada razgovarajmo o raznim kontaktima.
VCC je snaga niske razine, mora biti između 10V i 20V. VDD je logička snaga za IR2110 i mora biti između +3V i +20V (u odnosu na VSS). Stvarni napon koji odaberete ovisi o razini napona ulaznih signala. Ovdje je grafikon:
Slika 4 - Ovisnost logičke 1 o snazi
Obično se koristi VDD od +5V. S VDD = +5V, logički 1 ulazni prag je nešto viši od 3V. Dakle, kada je VDD = +5V, IR2110 se može koristiti za pokretanje opterećenja kada je ulaz "1" veći od 3 (nešto) volta. To znači da se IR2110 može koristiti za gotovo sve strujne krugove, jer se većina sklopova obično napaja na oko 5V. Kada koristite mikrokontrolere, izlazni napon će biti veći od 4V (na kraju krajeva, mikrokontroler često ima VDD = +5V). Kada koristite SG3525 ili TL494 ili neki drugi PWM kontroler, vjerojatno ćete ih morati opskrbljivati naponom većim od 10V, što znači da će izlazi biti veći od 8V na logičkom. Dakle, IR2110 se može koristiti gotovo svugdje.
Također možete smanjiti VDD na oko +4V ako koristite mikrokontroler ili bilo koji čip koji daje 3,3V (npr. dsPIC33). Prilikom projektiranja sklopova s IR2110, primijetio sam da krug ponekad ne radi ispravno kada je VDD IR2110 postavljen na manje od +4V. Stoga ne preporučam korištenje VDD ispod +4V. U većini mojih sklopova razine signala nemaju napone manje od 4V kao "1", pa koristim VDD = +5V.
Ako iz nekog razloga u krugu logička razina signala "1" ima napon manji od 3V, tada trebate koristiti pretvarač razine / prevoditelj razine, to će podići napon do prihvatljivih granica. U takvim situacijama preporučam pojačanje na 4V ili 5V i korištenje VDD = +5V IR2110.
Sada razgovarajmo o VSS-u i COM-u. VSS je zemlja logike. COM je "niski povrat" - u osnovi niska razina uzemljenja vozača. Može izgledati kao da su neovisni, a moglo bi se pomisliti da bi možda bilo moguće izolirati izlaze pokretača i logiku vozačevog signala. Međutim, to bi bilo pogrešno. Iako nije interno povezan, IR2110 je neizolirani upravljački program, što znači da VSS i COM moraju biti spojeni na masu.
HIN i LIN su logički ulazi. Visok signal na HIN-u znači da želimo pokrenuti gornji prekidač, odnosno na HO se izvodi izlaz visoke razine. Nizak signal na HIN-u znači da želimo isključiti MOSFET visoke razine, odnosno da se na HO radi niskorazinski izlaz. Izlaz u HO, visok ili nizak, ne računa se u odnosu na masu, već u odnosu na VS. Uskoro ćemo vidjeti kako sklopovi za pojačavanje (dioda + kondenzator) koji koriste VCC, VB i VS osiguravaju plutajuću snagu za pogon MOSFET-a. VS je plivajući povrat snage. Na visokoj razini, razina na HO je jednaka razini na VB, u odnosu na VS. Kada je niska, razina u HO je jednaka VS, u odnosu na VS, zapravo nula.
Visoki LIN signal znači da želimo upravljati niskim prekidačem, odnosno, izlaz visoke razine se izvodi na LO. Niski LIN signal znači da želimo isključiti MOSFET niske razine, odnosno na LO se izvodi izlaz niske razine. Izlaz u LO se smatra u odnosu na tlo. Kada je signal visok, razina u LO je ista kao u VCC, u odnosu na VSS, efektivno uzemljena. Kada je signal nizak, razina u LO je ista kao u VSS, u odnosu na VSS, efektivno nula.
SD se koristi kao kontrola zaustavljanja. Kada je razina niska, IR2110 je uključen - funkcija zaustavljanja je onemogućena. Kada je ovaj pin visok, izlazi su onemogućeni, onemogućujući kontrolu nad IR2110.
Sada pogledajmo uobičajene konfiguracije s IR2110 za pogon MOSFET-a kao sklopke za visoku i nisku razinu - polumostne sklopove.
Slika 5 - Osnovni krug na IR2110 za upravljanje polumostom
D1, C1 i C2 zajedno s IR2110 čine krug za pojačanje. Kada je LIN = 1 i Q2 uključen, tada su C1 i C2 napunjeni na VB jer je jedna dioda ispod +VCC. Kada je LIN = 0 i HIN = 1, punjenje na C1 i C2 koristi se za dodavanje dodatnog napona, u ovom slučaju VB, iznad razine izvora Q1 za pokretanje Q1 u konfiguraciji s visokim prekidačem. Za C1 se mora odabrati dovoljno veliki kapacitet tako da je dovoljno osigurati potreban naboj za Q1 kako bi Q1 bio uključen cijelo ovo vrijeme. C1 također ne bi trebao imati preveliki kapacitet, budući da će proces punjenja trajati dugo i razina napona se neće dovoljno povećati da bi MOSFET ostao uključen. Što je više vremena potrebno u uključenom stanju, potreban je veći kapacitet. Dakle, niža frekvencija zahtijeva veći kapacitet C1. Veći faktor punjenja zahtijeva veći kapacitet C1. Naravno, postoje formule za izračun kapaciteta, ali za to morate znati mnoge parametre, a neke od njih možda nećemo znati, na primjer, struju curenja kondenzatora. Zato sam samo procijenio okvirni kapacitet. Za niske frekvencije kao što je 50Hz koristim kapacitet od 47uF do 68uF. Za visoke frekvencije poput 30-50kHz koristim kapacitet od 4,7uF do 22uF. Budući da koristimo elektrolitički kondenzator, paralelno s ovim kondenzatorom mora se koristiti i keramički kondenzator. Keramički kondenzator nije obavezan ako je kondenzator za pojačanje tantal.
D2 i D3 brzo prazne vrata MOSFET-a, zaobilazeći otpornike vrata i smanjujući vrijeme isključivanja. R1 i R2 su otpornici vrata za ograničavanje struje.
MOSV može biti maksimalno 500V.
VCC mora dolaziti iz neprekinutog izvora. Morate instalirati filter i kondenzatore za razdvajanje od +VCC do uzemljenja radi filtriranja.
Pogledajmo sada neke primjere sklopova s IR2110.
Slika 6 - Dijagram s IR2110 za visokonaponski polumost
Slika 7 - Dijagram s IR2110 za visokonaponski puni most s neovisnim upravljanjem ključevima (može se kliknuti)
Na slici 7 vidimo IR2110 koji se koristi za pogon punog mosta. U tome nema ništa komplicirano, i mislim da to već sada razumijete. Ovdje također možemo primijeniti prilično popularno pojednostavljenje: spojimo HIN1 na LIN2, a HIN2 spojimo na LIN1, tako da dobivamo kontrolu nad sve 4 tipke koristeći samo 2 ulazna signala, umjesto 4, to je prikazano na slici 8.
Slika 8 - Dijagram s IR2110 za visokonaponski puni most s ključnom kontrolom s dva ulaza (može se kliknuti)
Slika 9 - Shema s IR2110 kao visokonaponskim drajverom najviše razine
Na slici 9 vidimo IR2110 koji se koristi kao upravljački program najviše razine. Shema je prilično jednostavna i ima istu funkcionalnost kao što je gore opisano. Jedna stvar koju treba uzeti u obzir - budući da više nemamo prekidač niske razine, mora postojati opterećenje spojeno s OUT na masu. Inače se kondenzator za pojačanje neće moći napuniti.
Slika 10 - Shema s IR2110 kao drajverom niske razine
Slika 11 - Shema s IR2110 kao dvostrukim drajverom niske razine
Ako imate problema s IR2110 i sve se nastavlja rušiti, gorjeti ili eksplodirati, onda sam prilično siguran da je to zato što ne koristite otpornike izvora vrata, pod uvjetom da ste sve pažljivo dizajnirali, naravno. NIKAD NE ZABORAVITE NA OTPORNIKE GATE-SOURCE. Ako ste zainteresirani, ovdje možete pročitati moje iskustvo s njima (objašnjavam i razlog zašto otpornici sprječavaju oštećenja).
Power MOSFET i bipolarni tranzistori s izoliranim vratima (IGBT) osnovni su elementi moderne energetske elektronike i koriste se kao sklopni elementi za visoke struje i napone. Međutim, da bi se uskladili niskonaponski logički upravljački signali s razinama pokretača vrata MOSFET-a i IGBT-ova, potrebni su srednji uređaji za usklađivanje - visokonaponski pokretači (u daljnjem tekstu, za sažetost, "visokonaponski pokretači" značit će "visokonaponski pogoni MOSFET-ovi i IGBT-ovi").
U većini slučajeva koristi se sljedeća klasifikacija visokonaponskih pokretača:
- Neovisni high-side i low-side drajveri za polumost integrirani u jedan čip ( Visoki i niski bočni vozač);
- High-side i low-side drajveri spojeni u polumost ( Vozač polumosta);
- High-side drajveri ( visoki bočni vozač);
- Vozači niskih ramena ( nisko bočni vozač).
Na sl. Slika 1 prikazuje upravljačke krugove koji odgovaraju ovim vrstama pokretača.
Riža. jedan.
U prvom slučaju (slika 1a), dva neovisna opterećenja kontroliraju se iz zajedničkih upravljačkih signala. Opterećenja su respektivno povezana između izvora donjeg tranzistora i visokonaponske dovodne tračnice (pogon niske strane), te između odvoda gornjeg tranzistora i uzemljenja (visokonaponski pokretač). Takozvane srednje točke (odvod gornjeg tranzistora i izvor donjeg tranzistora) nisu međusobno povezane.
U drugom slučaju (slika 1b), srednje točke su povezane. Štoviše, opterećenje se može uključiti i na gornjem i na donjem kraku, ali spojeno na središnju točku na isti način kao i polumostni krug (tzv. puni mostni krug). Strogo govoreći, u shemi 1a ništa vas ne sprječava da povežete središnje točke. Ali u ovom slučaju, uz određenu kombinaciju ulaznih signala, moguće je istovremeno otvoriti dva tranzistora odjednom i, sukladno tome, prekomjerno velika struja teče iz visokonaponske sabirnice na masu, što će dovesti do kvara jednog ili oba tranzistora odjednom. Iznimka takve situacije u ovoj shemi je briga programera. U polumostnim drajverima (shema 1b) takva je situacija isključena na razini unutarnje upravljačke logike mikrosklopa.
U trećem slučaju (1c) opterećenje je spojeno između odvoda gornjeg tranzistora i mase, a u četvrtom slučaju (1d) između izvora donjeg tranzistora i visokonaponske sabirnice napajanja, t.j. dvije "polovice" sheme 1a provode se odvojeno.
Posljednjih godina STMicroelectronics se fokusirao (u niši visokonaponskih drajvera) samo na vozače prve dvije vrste (obitelji L638x i l639x, o čemu će biti riječi u nastavku). Međutim, raniji dizajni sadrže upravljačke IC-ove koji kontroliraju uključivanje ili isključivanje jednog MOSFET ili IGBT tranzistora ("Single" kategorija u terminima STMicroelectronics). Uz određenu shemu prebacivanja, ovi vozači mogu kontrolirati opterećenje i gornjih i donjih ramena. Također bilježimo mikro krug TD310 - tri nezavisna pojedinačna drajvera u jednom paketu. Takvo rješenje će biti učinkovito u upravljanju trofaznim opterećenjem. STMicroelectronics svrstava ovaj čip kao drajver u kategoriju "Multiple".
L368x
Tablica 1 navodi sastav i parametre čipova obitelji L368x. Mikrokrugovi ove obitelji uključuju i nezavisne drajvere visoke i niske strane (H&L) i drajvere polumosta (HB).
Stol 1. Parametri upravljačkog programa obitelji L638x
| Ime | Voffset, V | Io+, mA | Io-, mA | Tona, ns | Toff, ns | Tdt, ns | Vrsta | Kontrolirati |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L6384E | 600 | 400 | 650 | 200 | 250 | Prog. | 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 |
Objasnimo neke parametre:
V OFFSET - maksimalni mogući napon između izvora gornjeg tranzistora i mase;
I O+ (I O-) - maksimalna izlazna struja s otvorenim gornjim (donjim) tranzistorom izlaznog stupnja mikrosklopa;
T ON (T OFF) - kašnjenje širenja signala od HIN i LIN ulaza do HO i LO izlaza kada je uključen (isključen);
T DT - vrijeme pauze - parametar koji se odnosi na drajvere polumosta. Prilikom mijenjanja aktivnih stanja, logički sklop nasilno uvodi stanke kako bi se izbjeglo uključivanje nadlaktice i donje ruke u isto vrijeme. Na primjer, ako se donja ruka ugasi, tada su obje ruke isključene neko vrijeme i tek tada se upali gornja. I obrnuto, ako je nadlaktica isključena, onda su obje ruke isključene na neko vrijeme pa se uključi donja. Ovo vrijeme može biti fiksno (kao u L6388E), ili se može postaviti odabirom vrijednosti odgovarajućeg vanjskog otpornika (kao u L6384E).
Kontrolirati.Čipovi nezavisnih vozača gornjih i donjih ramena kontroliraju se HIN i LIN ulazima. Štoviše, visoka razina logičnog signala uključuje, odnosno, gornje ili donje rame vozača. Osim toga, čip L6386E koristi dodatni SD ulaz, koji onemogućuje obje ruke, bez obzira na stanje na HIN i LIN ulazima.
L6384E čip koristi SD i IN signale. SD signal onemogućuje obje ruke, bez obzira na stanje na IN ulazu. Signal IN = 1 je ekvivalentan kombinaciji signala (HIN = 1, LIN = 0) i obrnuto, IN = 0 je ekvivalent kombinaciji signala (HIN = 0, LIN = 1). Dakle, istovremeno je uključivanje tranzistora gornjeg i donjeg kraka u principu nemoguće.
U čipu L6388E upravljanje se provodi preko ulaza HIN i LIN, tako da je u osnovi moguće primijeniti kombinaciju (HIN = 1, LIN = 1) na ulaze, međutim, unutarnji logički sklop to pretvara u kombinaciju ( HIN = 0, LIN = 0), čime se eliminira , istovremeno uključuje oba tranzistora.
Što se tiče parametara, krenimo s čipovima tipa H&L.
Vrijednost V OFFSET-a, jednaka 600 Volti, u određenom je smislu standard za mikro krugove ove klase.
Izlazna struja I O+ (I O-) od 400/650 mA je prosječna vrijednost za tipične tranzistore opće namjene. U usporedbi s obitelji IRS (generacija G5 HVIC), International Rectifier uglavnom nudi 290/600mA IC-ove. Međutim, linija International Rectifier također uključuje modele s parametrima od 2500/2500 mA (IRS2113) i nešto sporijim performansama ili mikro krugove s izlaznim strujama do 4000/4000 mA (IRS2186). Međutim, u ovom slučaju, vrijeme prebacivanja u usporedbi s L6385E raste na vrijednost od 170/170 ns.
Vrijeme prebacivanja. Vrijednosti T ON (T OFF) od 110/105 ns (za L6385E) premašuju one iz IRS obitelji mikro krugova (iako ne jako značajno). Najbolji učinak (60/60 ns) postigao je International Rectifier u modelu IRS2011, ali na račun smanjenja VOFFSET napona na 200 V.
Međutim, napominjemo da STMicroelectronics nudi drajvere u kojima je zajednička žica ulaznog (niskonaponskog) i izlaznog (visokonaponskog) stupnja jedna. International Rectifier, osim čipova sa sličnom arhitekturom, nudi drajvere s odvojenim zajedničkim sabirnicama za ulazne i izlazne stupnjeve.
Uspoređujući parametre polumostnog drajvera L6384E s proizvodima International Rectifier, možemo zaključiti da je on inferioran (i po izlaznim strujama i po brzini) samo od modela IRS21834 koji implementira HIN / -LIN ulaznu logiku. Ako je IN/-SD ulazna logika kritična, tada L6384E nadmašuje proizvode International Rectifier.
Pogledajmo pobliže upravljački čip L6385E, čija je struktura i sklopni krug prikazani na sl. 2.
Riža. 2.
Mikrokrug sadrži dva nezavisna pokretača gornje (HVG izlaz) i donje strane (LVG izlaz). Implementacija low-side drajvera je prilično trivijalna, budući da je potencijal na GND pinu konstantan i stoga je zadatak pretvoriti ulazni niskonaponski logički signal LIN u razinu napona na LVG izlazu potrebnu za uključivanje tranzistor niske strane. Na gornjoj strani se potencijal na OUT pinu mijenja ovisno o stanju donjeg tranzistora. Postoje razna rješenja sklopova koja se koriste za izgradnju gornje-stranske kaskade. U ovom slučaju koristi se relativno jednostavan i jeftin upravljački krug za pokretanje (krug s "plutajućim" napajanjem). U takvoj shemi, trajanje kontrolnog impulsa ograničeno je vrijednošću kapacitivnosti za pokretanje. Osim toga, potrebno je osigurati uvjete za njegovo konstantno punjenje pomoću visokonaponske kaskade pomaka razine velike brzine. Ova faza osigurava pretvorbu logičkih signala na razine potrebne za stabilan rad upravljačkog kruga tranzistora visoke strane.
Kada upravljački napon padne ispod određene granice, izlazni tranzistori mogu prijeći u linearni način rada, što će zauzvrat dovesti do pregrijavanja kristala. Kako biste to spriječili, krugovi za nadzor napona (UVLO - Isključeno pod naponom) i za gornje (kontrola potencijala V BOOT) i donje (kontrola potencijala V CC) krakove.
Moderni visokonaponski drajveri nastoje integrirati bootstrap diodu u paket integriranog kruga. Time se eliminira potreba za vanjskom diodom, koja je prilično glomazna u usporedbi sa samim upravljačkim čipom. Ugrađena bootstrap dioda (točnije, bootstrap krug) koristi se ne samo u upravljačkom programu L6385E, već iu svim ostalim mikro krugovima ove obitelji.
L6386E je varijanta L6385E s dodatnim značajkama. Njegova struktura i sklopni krug prikazani su na sl. 3.
Riža. 3.
Glavne razlike između L6386E i L6385E. Prvo je dodan dodatni SD ulaz, niska razina signala na kojoj se gase oba tranzistora, bez obzira na stanje HIN i LIN ulaza. Često se koristi kao signal isključenja u nuždi koji nije povezan s krugom za generiranje ulaznog upravljačkog signala. Drugo, dodana je kaskada za kontrolu struje koja teče kroz tranzistor donje kaskade. U usporedbi s prethodnim krugom, vidimo da je odvod tranzistora niske strane spojen na masu ne izravno, već kroz strujni otpornik (strujni senzor). Ako pad napona na njemu prijeđe graničnu vrijednost V REF , tada se generira niska razina na DIAG izlazu. Imajte na umu da ovo stanje ne utječe na rad kruga, već je samo pokazatelj.
Nekoliko riječi o korištenju čipova obitelji L638x. Ograničeni prostor ovog članka ne dopušta primjere primjene, ali STMicroelectronicsov L638xE Vodič za primjenu pruža primjere trofaznog upravljačkog kruga motora, prigušnog kruga fluorescentne svjetiljke s mogućnošću zatamnjivanja, DC/DC pretvarača s različitim arhitekturama i niz drugih . Tu su i dijagrami demo ploča za sve mikro krugove ove obitelji (uključujući topologiju tiskanih ploča).
Sumirajući analizu obitelji L638x, napominjemo da bez jedinstvenih karakteristika u pogledu pojedinih parametara, pokretači ove obitelji su među najboljima u industriji kako po kombinaciji parametara tako i po primijenjenim tehničkim rješenjima.
Obitelj visokonaponskih vozača
polumosni sklop L639x
Na prvi pogled, mikro krugovi ove obitelji mogu se smatrati razvojem mikrosklopa L6384E. Međutim, analizirajući funkcionalnost L639x obitelji drajvera, vrlo je teško prepoznati L6384E kao prototip (osim možda zbog nedostatka drugih drajvera za polumost u liniji STMicroelectronics). Tablica 2 navodi sastav i parametre čipova obitelji L639x.
Tablica 2. Parametri upravljačkog programa obitelji L639x
| Ime | Voffset, V | Io+, mA | Io-, mA | Tona, ns | Toff, ns | Tdt, ms | Vrsta | Pametni SD | OU | Comp. | Kontrolirati |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L6390 | 600 | 270 | 430 | 125 | 125 | 0,15…2,7 | HB | tamo je | tamo je | tamo je | HIN/-LIN/-SD |
| L6392 | 600 | 270 | 430 | 125 | 125 | 0,15…2,7 | HB | tamo je | HIN/-LIN/-SD | ||
| L3693 | 600 | 270 | 430 | 125 | 125 | 0,15…2,7 | HB | tamo je | PH/-BR/-SD |
Glavna značajka mikro krugova ove obitelji je prisutnost dodatnih ugrađenih elemenata: operacijsko pojačalo ili komparator (za L6390- oboje). Na sl. 4 prikazuje strukturu i sklopni krug L6390 čipa.
Riža. 4.
Koje prednosti dodatni elementi pružaju u praktičnim primjenama? Operacijska pojačala (u L6390 i L6392) dizajnirani su za mjerenje struje koja teče kroz opterećenje. Štoviše, budući da su oba izlaza dostupna (OP + i OP-), postaje moguće formirati i apsolutnu vrijednost i odstupanje od određenog referentnog napona (koji odgovara, na primjer, maksimalnoj dopuštenoj vrijednosti) na odgovarajućem izlazu mikro krug. U upravljačkom programu L6390, komparator obavlja vrlo specifičnu funkciju "inteligentnog isključivanja" ( pametno gašenje) — tj. kada je najveća dopuštena struja u opterećenju prekoračena, komparator počinje utjecati na logiku vozača i osigurava glatko isključivanje opterećenja. Brzinu isključivanja postavlja RC krug spojen na SD/OD pin. Štoviše, budući da je ovaj izlaz dvosmjeran, može biti i izlaz za indikaciju greške za upravljački mikrokontroler i ulaz za prisilno gašenje.
Svi mikrosklopovi sadrže zaštitnu logiku od istovremenog otvaranja tranzistora gornjeg i donjeg ramena i, sukladno tome, formiranja pauze pri promjeni izlaznog stanja. Vrijeme pauze T DT za sve mikrosklopove obitelji je programabilno i određeno je vrijednošću otpornika spojenog na DT pin.
Upravljačka logika u L6390 i L6392 isti tip - HIN, LIN i SD signali.
Razlika u čipovima L6393 od L6390 i L6392 nije samo nedostatak operativnog pojačala. Komparator u L6393 je neovisan o ostatku kruga i, u principu, može se koristiti u proizvoljne svrhe. Međutim, najrazumnija primjena je kontrola struje i formiranje znaka viška (slično DIAG pinu u čipu L6386E o kojem se gore govori). Glavna razlika leži u upravljačkoj logici - kombinacija upravljačkih signala PHASE, BRAKE i SD prilično je rijetka (ako ne i jedinstvena) za mikro krugove ove klase. Dijagram kontrolnog slijeda prikazan je na sl. 5.
Riža. 5.
Ciklogram je usmjeren na upravljanje izravno iz motornih signala, primjerice istosmjerne struje i implementira tzv. mehanizam odgođenog zaustavljanja. Pretpostavimo da je KOČNICA signal aktuatoru, t.j. njegova niska razina uključuje motor bez obzira na stanje signala FAZE. Opet pretpostavimo da je FAZA signal od senzora povratne sprege, kao što je senzor frekvencije postavljen na osovinu motora, ili granični senzor koji ukazuje na točku prekida. Tada će visoka razina BRAKE signala odmah zaustaviti motor, ali samo na pozitivnom rubu signala FAZE. Na primjer, ako govorimo o pogonu kolica, tada se signal za zaustavljanje (kočnica visoke razine) može dati unaprijed, ali će se zaustavljanje dogoditi samo u određenoj točki (kada se aktivira senzor FAZE).
Na sl. Slika 6 prikazuje strukturu i sklopni krug L6393 čipa.
Riža. 6.
O parametrima. Vrijednosti izlaznih struja I O+ (I O-), jednake 270/430 mA, inferiorne su u odnosu na mikro krugove International Rectifier (koji su, kao što je gore navedeno, tipični 290/600 mA). Ipak, dinamički parametri T ON /T OFF (125/125 ns) su superiorniji (i često značajno) u odnosu na sve čipove obitelji IRS.
Zaključci o obitelji L639x. Uz dovoljno visoke kvantitativne karakteristike, što nam samo po sebi omogućuje klasificiranje obitelji L639x kao lidera u industriji, dodatne funkcije daju kvalitativni skok, budući da omogućuju implementaciju u jednom mikrokrugu onih funkcija koje su prethodno implementirane uz pomoć niza dodatnih komponenti.
Zaključak
Naravno, raspon visokonaponskih drajvera tvrtke STMicroelectronics ne može se smatrati vrlo širokim (barem u usporedbi sa sličnim proizvodima tvrtke International Rectifier). Ipak, kvantitativne i kvalitativne karakteristike razmatranih obitelji nisu inferiorne u odnosu na najbolje IR proizvode.
Govoreći o MOSFET i IGBT drajverima, ne može se ne spomenuti i same tranzistore; STMicroelectronics proizvodi prilično širok raspon bipolarnih tranzistora s efektom polja (na primjer, MDMESH V i SuperMesh3) i bipolarnih tranzistora s izoliranim vratima. Budući da su ove elektroničke komponente nedavno obrađene u ovom časopisu, one su ostavljene izvan dosega ovog članka.
Konačno, kao što je već spomenuto, STMicroelectronicsova linija MOSFET i IGBT drajvera nije ograničena na polumost drajvere. Nomenklatura vozača kategorija "Single" i "Multiple" i njihovi parametri mogu se pronaći na službenoj web stranici STMicroelectronics - http://www.st.com/ .
Književnost
1. Vodič za primjenu L638xE// ST Microelectronics dokument an5641.pdf.
2. Yachmennikov V. Povećanje učinkovitosti s MDmesh V tranzistorima // News of Electronics, br. 14, 2009.
3. Ilyin P., Alimov N. Pregled STMicroelectronics MOSFET i IGBT// Electronics News, br. 2, 2009.
4. Medzhahed D. Visoko učinkovita rješenja temeljena na SuperMESH3 tranzistorima // News of Electronics, br. 16, 2009.
MDMEDH V u PowerFlat paketu
STMicroelectronics, svjetski lider u energetskim MOSFET-ovima, razvio je novi PowerFlat paket visokih performansi za MDMESH V obitelj tranzistora, posebno dizajniran za površinsku montažu. Dimenzije kućišta 8x8 mm s visinom od 1 mm (PowerFlat 8x8 HV). Njegova mala visina omogućuje stvaranje tanjih izvora napajanja, kao i smanjenje veličine tiskane ploče ili povećanje gustoće instalacije. Odvodni kontakt u PowerFlat paketu je velika, izložena metalna površina, koja poboljšava odvođenje topline i time poboljšava pouzdanost. Ovo kućište može raditi u temperaturnom rasponu od -55…150°C.
Tranzistori iz obitelji MDMESH V najbolji su tranzistori na svijetu u smislu otpora otvorenog kanala u rasponu radnog napona od 500 ... 650 V. Na primjer, tranzistori serije STW77N65M5 iz MDMESH V obitelji imaju maksimalnu Rdson vrijednost od 0,033 Ohm za radni napon od 650 V i maksimalnu statičku struju od 69 A. U isto vrijeme, naboj vrata takvog tranzistora iznosi samo 200 nK. STL21N65M5 - to je prvi tranzistor iz MDMESH V obitelji u PowerFlat paketu. S radnim naponom od 650 V, tranzistor STL21N65M5 ima otpor otvorenog kanala od 0,190 ohma i maksimalnu statičku struju od 17 A, dok mu je napunjenost vrata 50 nK.
O ST Microelectronics
Pokretač je pojačalo snage i namijenjen je za izravno upravljanje prekidačem za napajanje (ponekad i tipkama) pretvarača. Mora pojačati upravljački signal u smislu snage i napona i, ako je potrebno, osigurati njegov potencijalni pomak.
Izlazni čvor pokretača izoliranih vrata (MOSFET, IGBT) mora ispunjavati sljedeće zahtjeve:
MOS tranzistori i IGBT su uređaji kontrolirani naponom, međutim, kako bi se povećao ulazni napon na optimalnu razinu (12-15 V), potrebno je osigurati odgovarajući naboj u krugu vrata.
Kako bi se ograničila brzina porasta struje i smanjio dinamički šum, potrebno je koristiti serijske otpore u krugu vrata.
Pogoni za upravljanje složenim pretvaračkim krugovima sadrže veliki broj elemenata pa se proizvode u obliku integriranih sklopova. Ovi mikrosklopovi, osim pojačala snage, sadrže i sklopove za pretvorbu razine, pomoćnu logiku, sklopove odgode za formiranje "mrtvog" vremena, kao i niz zaštita, primjerice od prekomjerne struje i kratkog spoja, smanjenja napona napajanja i broj drugih. Mnoge tvrtke proizvode brojne funkcionalne asortimane: low-key bridge drajvere, high-key bridge drivere, high-key drajvere za mostove s neovisnom kontrolom svakog od njih, polumosne drajvere, koji često imaju samo jedan upravljački ulaz i mogu se koristiti za simetrični zakon upravljanja, upravljački programi za pokretanje svih tranzistora u krugu mosta.
Tipični krug za uključivanje upravljačkog programa gornjeg i donjeg prekidača iz International Rectifier IR2110 s principom napajanja s početnim napajanjem prikazan je na slici 3.1, a. Upravljanje objema tipkama je neovisno. Razlika između ovog drajvera i ostalih je u tome što IR2110 ima dodatni krug za pretvorbu razine i u donjem iu gornjem kanalu, što vam omogućuje da odvojite napajanje logike mikrosklopa od napona napajanja drajvera po razini. Također sadrži zaštitu od podnaponskog napajanja vozača i visokonaponski "plutajući" izvor.
Kondenzatori C D, C C dizajnirani su za suzbijanje visokofrekventnih smetnji u logičkim i upravljačkim strujnim krugovima, respektivno. Plutajući izvor visokog napona čine kondenzator C1 i dioda VD1 (bootstrap napajanje).
Izlazi drajvera su spojeni na tranzistore snage pomoću gejt otpornika R G1 i R G2.
Budući da je upravljački program izgrađen na elementima polja, a ukupna snaga potrošena za upravljanje je neznatna, kondenzator C1 se može koristiti kao izvor napajanja za izlazni stupanj, koji se puni iz napajanja U PIT preko visokofrekventne diode VD1. Kondenzator C1 i dioda VD1 zajedno tvore visokonaponski "plutajući" izvor napajanja dizajniran za upravljanje gornjim tranzistorom VT1 stalka mosta. Kada donji tranzistor VT2 provodi struju, izvor gornjeg tranzistora VT1 spojen je na zajedničku strujnu žicu, dioda VD1 se otvara i kondenzator C1 se puni na napon U C1 \u003d U PIT - U VD1. Naprotiv, kada donji tranzistor prijeđe u zatvoreno stanje, a gornji tranzistor VT2 se počne otvarati, dioda VD1 je podržana obrnutim naponom napajanja. Kao rezultat toga, izlazni stupanj drajvera počinje se napajati isključivo strujom pražnjenja kondenzatora C1. Dakle, kondenzator C1 stalno "šeta" između zajedničke žice kruga i žice napajanja (točka 1).
Pri korištenju drajvera IR2110 s bootstrap pogonom, posebnu pozornost treba posvetiti odabiru visokonaponskih "plutajućih" izvora izvora. Dioda VD1 mora izdržati veliki obrnuti napon (ovisno o napajanju kruga), dopuštena struja naprijed je približno 1 A, vrijeme oporavka t rr = 10-100 ns, tj. biti brzo. Literatura preporučuje diodu SF28 (600 V, 2 A, 35 ns), kao i diode UF 4004…UF 4007, UF 5404…UF 5408, HER 105… HER 108, HER 205…HER 208 i druge “ultra- brzi” satovi .
Sklop pokretača je dizajniran na takav način da visoka razina logičkog signala na bilo kojem HIN i LIN ulazu odgovara istoj razini na njegovim HO i LO izlazima (vidi sliku 3.1 b, upravljački program zajedničkog načina rada). Pojava visoke razine logičkog signala na SD ulazu dovodi do blokiranja tranzistora stalka mosta.
Preporučljivo je koristiti ovaj mikrosklop za upravljanje ključevima pretvarača s PWM regulacijom izlaznog napona. Istodobno, treba imati na umu da se u upravljačkom sustavu moraju predvidjeti vremenska kašnjenja ("mrtvo" vrijeme) kako bi se spriječile prolazne struje pri prebacivanju tranzistora stalka mosta (VT1, VT2 i VT3, VT4, sl. 1.1).
Kapacitet C1 je početni kapacitet, čija se minimalna vrijednost može izračunati po formuli:
gdje P 3 - vrijednost naboja vrata snažnog ključa (referentna vrijednost);
ja Pete- trenutna potrošnja drajvera u statičkom načinu rada (referentna vrijednost, obično ja Pete ≈ ja G c T moćan ključ)
P 1 - ciklička promjena napunjenosti vozača (za 500-600 - voltne pogone 5 nK);
V P– napon napajanja pogonskog kruga;
– pad napona na bootstrap diodi VD1;
T– razdoblje prebacivanja moćnih tipki.
sl.3.1. Tipični krug za uključivanje IR2110 drajvera (a) i vremenski dijagrami njegovih signala na ulazima i izlazima (b)
V DD - napajanje za logiku mikrosklopa;
V SS - zajednička točka logičkog dijela vozača;
HIN, LIN - logički ulazni signali koji kontroliraju gornji i donji tranzistori;
SD – logički ulaz onemogućavanja drajvera;
V CC - napon napajanja vozača;
COM je negativni pol napajanja V CC ;
HO, LO - izlazni signali vozača koji kontroliraju gornji i donji tranzistori;
V B je napon napajanja visokonaponskog "plutajućeg" izvora;
V S je zajednička točka negativnog pola visokonaponskog "plutajućeg" izvora.
Dobivena vrijednost bootstrap kapacitivnosti mora se povećati za faktor 10-15 (obično C u rasponu od 0,1-1 μF). Ovo bi trebao biti visokofrekventni kapacitet s niskom strujom curenja (idealno, tantal).
Otpornici R G 1, R G 2 određuju vrijeme uključivanja snažnih tranzistora, a diode VD G 1 i VD G 2 ranžiranjem ovih otpornika smanjuju vrijeme gašenja na minimalne vrijednosti. Otpornici R 1, R 2 imaju malu vrijednost (do 0,5 Ohma) i izjednačavaju širenje omskih otpora duž zajedničke upravljačke sabirnice (obavezno ako je moćni ključ paralelna veza manje snažnih tranzistora).
Prilikom odabira drajvera za tranzistore snage, uzmite u obzir:
Zakon upravljanja tranzistorom snage:
Za simetrični zakon prikladni su pokretači visokog i niskog ključa i polumostni pogoni;
Asimetrični zakon zahtijeva pokretače visokog i niskog ključa s neovisnom kontrolom svakog moćnog ključa. Za asimetrični zakon, drajveri s transformatorskom galvanskom izolacijom nisu prikladni.
Snažni ključni parametri (I to ili I drain).
Obično se koristi približni pristup:
I out dr max =2 A može upravljati snažnim VT sa strujom do 50 A;
I out dr max \u003d 3 A - kontrolirajte snažan VT sa strujom do 150 A (inače se vrijeme uključivanja i isključivanja značajno povećava, a gubici snage za prebacivanje se povećavaju), t.j. visokokvalitetni tranzistor s pogrešnim odabirom upravljačkog programa gubi svoje glavne prednosti.
Računovodstvo dodatnih funkcija.
Tvrtke proizvode vozače s brojnim uslužnim funkcijama:
Različite moćne zaštite ključeva;
Zaštita od podnapona vozača;
S ugrađenim bootstrap diodama;
S podesivim i nepodesivim vremenom kašnjenja za uključivanje snažnog VT-a u odnosu na trenutak gašenja drugog (borba kroz struje u polumostu);
S ugrađenom ili bez galvanske izolacije. U potonjem slučaju, na ulaz upravljačkog programa potrebno je spojiti galvanski izolacijski mikrosklop (najčešće, visokofrekventni diodni optospojnik);
u fazi ili antifazi;
Napajanje za drajvere (potrebna su bootstrap vrsta napajanja ili tri galvanski izolirana izvora napajanja).
Uz ekvivalentnost nekoliko vrsta drajvera, prednost treba dati onima koji prebacuju struju vrata snažnih tranzistora pomoću bipolarnih VT-ova. Ako ovu funkciju izvode tranzistori s efektom polja, tada može doći do kvarova u upravljačkom programu pod određenim okolnostima (preopterećenja) zbog efekta okidača "zatvaranja".
Nakon odabira tipa pogona (i njegovih podataka), potrebne su mjere za suzbijanje strujanja u polumostu. Standardni način je da se snažan ključ odmah isključi, a zaključan uključi s odgodom. U tu svrhu koriste se diode VD G 1 i VD G 2, koje pri zatvaranju VT shuntiraju otpornike vrata, a proces gašenja bit će brži od otključavanja.
Osim ranžiranja otpornika vrata RG 1 i RG 2 pomoću dioda (VD G 1, VD G 2, slika 3.1), za borbu protiv struja u P-krugu moćne kaskade, tvrtke proizvode integrirane drajvere koji su asimetrični u uvjeti izlazne struje uključivanja VT ja dr van m ah dalje i isključen ja dr van m ah off(Na primjer ja dr van m ah dalje=2A, ja dr van m ah off=3A). Time se postavljaju asimetrični izlazni otpori mikrosklopa, koji su serijski spojeni s otpornicima vrata R G 1 i R G 2 .
,
.
gdje su sve vrijednosti u formulama referentni podaci određenog vozača.
Za simetričan (po strujama) pokretač, jednakost
.
Dakle, kako bi se spriječila pojava prolaznih struja, potrebno je odabrati vrijednost ukupnog otpora u krugu vrata (zbog 
,
i, sukladno tome, podešavanjem struje punjenja kapacitivnosti vrata VT), kašnjenje uključivanja 
tranzistor veći ili jednak vremenu potrebnom za zatvaranje VT
gdje 
– vrijeme opadanja struje odvoda (referentna vrijednost);
je vrijeme odgode početka isključivanja VT-a u odnosu na trenutak kada se napon blokiranja primjenjuje na kapiju, što ovisi o veličini struje pražnjenja vrata (odnosno, ovisi o ukupnom otporu u krugu vrata) . Kod shunt gate dioda (VD G 1, VD G 2, slika 3.1), struja pražnjenja je jedinstveno određena otporom 
. Stoga, odrediti 
riješi sljedeću proporciju
(odgovara) - 
(odgovara) - 
Ako je ispravljena vrijednost 
bit će mnogo više 
, onda to ukazuje na netočan odabir vrste vozača u smislu snage (velika 
) i to na lošiju ispravlja performanse snažnih tipki. Za konačno određivanje vrijednosti 
možete koristiti tehničke referentne podatke moćnog VT-a. Za ovo, omjer
(odgovara) - 
(odgovara) - 
(Ako rješenje daje negativnu vrijednost R G 1, tada će kašnjenje uključivanja biti osigurano s marginom izlaznom impedancijom drajvera).
Kako bi olakšali borbu protiv strujnih struja, neki proizvođači već u fazi proizvodnje osiguravaju da t off< t вкл (например, сборка – полумост СМ35084-5F фирмы Mitsubishi Elektric с динамическими параметрами: t з вкл =1,1 мс, t вкл =2,4 мс, t з выкл =0,9 мс, t выкл =0,5 мс).
Diode VD G 1 i VD G 2 moraju biti visokofrekventne i izdržati napon napajanja vozača s marginom.
Za borbu protiv prolaznih struja (za simetrični zakon upravljanja), možete odabrati željeni pokretač polumosta (ako je prikladan za druge parametre), čije je vrijeme kašnjenja podesivo u rasponu od 0,4 ... 5 μs (npr. IR upravljački programi kao što su IR2184 ili IR21844), ako je njihovo kašnjenje veće ili jednako t off.
Zaključno, vrijedno je napomenuti da umjesto starih izmjena upravljačkih programa, tvrtke izdaju nove tipove koji su kompatibilni sa starim, ali mogu imati dodatne servisne funkcije (obično ugrađene bootstrap diode, odnosno bootstrap tranzistori koji obavljaju funkciju diode koje su prije bile odsutne). Na primjer, drajver IR2011 je ukinut i uveden je novi IRS2011 ili IR2011S koji ga zamjenjuje (dvosmislen unos u raznim priručnicima).
Članak je posvećen razvoju LLC-a "Electrum AV" za industrijsku uporabu, prema svojim karakteristikama, sličnim modularnim uređajima proizvođača Semikron i CT Concept.
Suvremeni koncepti razvoja energetske elektronike, razina tehnološke osnove suvremene mikroelektronike određuju aktivni razvoj sustava izgrađenih na IGBT uređajima različitih konfiguracija i snaga. U državnom programu "Nacionalna tehnološka baza" ovom području posvećena su dva rada na razvoju serije IGBT modula srednje snage u poduzeću Kontur (Čeboksari) i serije IGBT modula velike snage u poduzeću Kremniy (Bryansk) . Istodobno, korištenje i razvoj sustava temeljenih na IGBT modulima ograničen je nedostatkom domaćih upravljačkih uređaja za upravljanje IGBT vratima. Ovaj problem je također relevantan za tranzistore s efektom polja velike snage koji se koriste u sustavima pretvarača s naponom do 200 V.
Trenutno, na ruskom "elektronskom" tržištu, upravljačke uređaje za poljske i IGBT tranzistore velike snage predstavljaju Agilent Technologies, IR, Powerex, Semikron, CT Concept. IR i Agilent proizvodi sadrže samo kondicioner upravljačkog signala tranzistora i zaštitne sklopove i zahtijevaju dodatne elemente pri radu s tranzistorima velike snage ili na visokim frekvencijama za njihovu primjenu: DC/DC pretvarač potrebne snage za formiranje napona napajanja izlaznih stupnjeva , snažni vanjski izlazni stupnjevi za generiranje upravljačkih signala vrata s potrebnom strminom ruba, zaštitni elementi (zener diode, diode itd.), elementi sučelja upravljačkog sustava (ulazna logika, formiranje upravljačkog dijagrama za polumosne uređaje, optički izolirani statusni signali stanja kontroliranog tranzistora, napona napajanja itd.). Powerex proizvodi također zahtijevaju DC/DC pretvarač, dok TTL, CMOS i optička vlakna zahtijevaju dodatne vanjske komponente. Također, nema potrebnih statusnih signala s galvanskom izolacijom.
Funkcionalno najpotpuniji su Semikron (SKHI serija) i CT Concept (tipovi Standard ili SCALE). CT Concept drajveri serije Standart i SKHI drajveri izrađeni su u obliku tiskanih pločica s priključcima za spajanje na upravljački sustav i kontroliranim tranzistorima s potrebnim elementima instaliranim na njima i s mogućnošću ugradnje elemenata za podešavanje od strane potrošača. U pogledu svojih funkcionalnih i parametarskih značajki, proizvodi su bliski.
Nomenklatura SKHI vozača prikazana je u tablici 1.
Tablica 1. Nomenklatura vozača SKHI
| Tip drajvera Semikron | Broj kanala | Maksimalni napon na upravljanju. poderao tranzistor, V | Promjena napona na vratima, V | Max imp. van. struja, A | Maksimalni naboj vrata, µC | Frekvencija, kHz | Izolacijski napon, 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 |
SCALE drajveri CT Concepta temelje se na osnovnom hibridnom sklopu i uključuju glavne elemente za pogon polja s efektom velike snage ili IGBT tranzistora, koji su montirani na tiskanu ploču, s mogućnošću ugradnje potrebnih elemenata za podešavanje. Ploča je također opremljena potrebnim konektorima i utičnicama.
Raspon osnovnih hibridnih sklopova SCALE pokretača iz CT Concepta prikazan je u tablici 2.
Pogonski uređaji koje proizvodi Electrum AV potpuno su kompletni, funkcionalno dovršeni uređaji koji sadrže sve potrebne elemente za upravljanje vratima moćnih tranzistora, osiguravajući potrebne razine usklađenosti strujnih i potencijalnih signala, vremena porasta i kašnjenja, kao i potrebne razine zaštita za kontrolirane tranzistore pri opasnim razinama napona zasićenja (strujno preopterećenje ili kratki spoj) i nedovoljnom naponu vrata. Korišteni DC/DC pretvarači i tranzistorski izlazni stupnjevi imaju potrebnu snagu da osiguraju prebacivanje kontroliranih tranzistora bilo koje snage s dovoljnom brzinom kako bi se osigurali minimalni komutacijski gubici. DC/DC pretvarači i optospojnici imaju dovoljnu razinu galvanske izolacije za primjene visokog napona.
Tablica 2. Nomenklatura osnovnih hibridnih sklopova SCALE drajvera iz CT Concepta
| Tip drajvera CT Concept | Broj kanala | Pokretač napona napajanja-vjera, V | Max imp. izlazna struja, A | Maksimalni napon na ex. poderao tranzistor, V | Izlazna snaga, W | Odgoda, ns | Izolacijski napon, V | du/dt, kV/µs | ulaz |
| IGD 508E | 1 | ±15 | ±8 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | Vols | |
| IGD 515E | 1 | ±15 | ±15 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | Vols | |
| IGD 608E | 1 | ±15 | ±8 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trans |
| IGD608A1 17 | 1 | ±15 | ±8 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trans |
| IGD 615A | 1 | ±15 | ±15 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trans |
| IGD615A1 17 | 1 | ±15 | ±15 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trans |
| IHD 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 |
| IHD 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 | Vols |
Ovaj članak će predstaviti uređaje MD115, MD150, MD180 (MD115P, MD150P, MD180P) za upravljanje pojedinačnim tranzistorima, kao i MD215, MD250, MD280 (MD215P, MD250P, MD280P) za upravljanje polumostnim uređajima.
Jednokanalni IGBT upravljački modul i snažni tranzistori s efektom polja: MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, ID180P
Modul pokretača MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, MD180P je hibridni integrirani krug za upravljanje IGBT-ovima i tranzistorima s efektom polja velike snage, uključujući i u slučaju njihove paralelne veze. Modul omogućuje usklađivanje strujnih i naponskih razina s većinom IGBT-ova i snažnih tranzistora s efektom polja maksimalnog dopuštenog napona do 1700 V, zaštitu od preopterećenja ili kratkog spoja, od nedovoljnog napona na vratima tranzistora. Vozač generira signal "nesreće" u slučaju kršenja načina rada tranzistora. Uz pomoć vanjskih elemenata način rada vozača je konfiguriran za optimalno upravljanje različitim vrstama tranzistora. Pogon se može koristiti za pogon tranzistora s "Kelvinovim" izlazima ili za upravljanje strujom pomoću otpornika za mjerenje struje. Uređaji MD115P, MD150P, MD180P sadrže ugrađeni DC/DC pretvarač za napajanje izlaznih stupnjeva drajvera. Uređaji MD115, MD150, MD180 zahtijevaju vanjsko izolirano napajanje.
Dodjela pinova
1 - "hitno +" 2 - "hitno -" 3 - "ulaz +" 4 - "ulaz -" 5 - "U napajanje +" (samo za modele s indeksom "P") 6 - "U napajanje -" (samo za modele s indeksom "P") 7 - "Common" 8 - "+E napajanje" 9 - "izlaz" - kontrola vrata tranzistora 10 - "–E napajanje" 11 - "na primjer" - ulaz za praćenje napona zasićenja kontroliranog tranzistora 12 - "struja" - ulaz za kontrolu struje koja teče kroz kontrolirani tranzistor
IA215, IA250, IA280, IA215I, IA250I, IA280I dvokanalni IGBT i pogonski moduli FET pogona
Moduli pokretača MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P - hibridni integrirani krug za upravljanje IGBT-ovima i snažnim tranzistorima s efektom polja u dva kanala, neovisno i u polumostnoj vezi, uključujući i kada su tranzistori spojeni paralelno. Pogon osigurava usklađivanje strujnih i naponskih razina s većinom IGBT-ova i snažnih tranzistora s efektom polja s najvećim dopuštenim naponima do 1700 V, zaštitu od preopterećenja ili kratkih spojeva, nedovoljan napon na vratima tranzistora. Ulazi pogona su galvanski izolirani od energetskog dijela s izolacijskim naponom od 4 kV. Upravljački program sadrži interne DC/DC pretvarače koji formiraju potrebne razine za upravljanje vratima tranzistora. Uređaj generira potrebne statusne signale koji karakteriziraju način rada tranzistora, kao i prisutnost napajanja. Uz pomoć vanjskih elemenata način rada vozača je konfiguriran za optimalno upravljanje različitim vrstama tranzistora.
Tablica 4. Oznaka pinova dvokanalnog IGBT pogonskog modula i tranzistora s efektom polja snage
| Pin br. | Oznaka | Funkcija | Pin br. | Oznaka | Funkcija |
| 14 | VH1 "+" | Izravni kontrolni ulaz prvog kanala | 15 | IR | Mjerni kolektor za praćenje napona zasićenja na upravljanom tranzistoru prvog kanala |
| 13 | BX1 "-" | Obrnuti kontrolni ulaz prvog kanala | 16 | SG1 | Ulaz za kontrolu napona zasićenja s podesivim pragom i vremenom blokiranja prvog kanala |
| 12 | ST "+ E jama" | Status napona napajanja izlaznog stupnja prvog kanala | 17 | Out2 | Upravljački izlaz tranzistorskih vrata s podesivim vremenom uključivanja kontroliranog tranzistora prvog kanala |
| 11 | Sz | Ulaz za spajanje dodatnog kondenzatora (podešavanje vremena kašnjenja uključivanja) prvog kanala | 18 | Out1 | Upravljački izlaz tranzistorskih vrata s podesivim vremenom isključivanja kontroliranog tranzistora prvog kanala |
| 10 | SV | Izlaz statusa alarma na kontroliranom tranzistoru prvog kanala | 19 | –E jama | |
| 9 | BLOK | Interlock ulaz | 20 | Uobičajen | Izlazi napona napajanja energetskog dijela drajvera prvog kanala |
| 8 | Nije uključen | 21 | +E jama | Izlazi napona napajanja energetskog dijela drajvera prvog kanala | |
| 7 | +5V | 22 | + E jama" | ||
| 6 | Ulaz za spajanje napajanja ulaznog kruga | 23 | Uobičajen" | Izlazi napona napajanja energetskog dijela drajvera drugog kanala | |
| 5 | BX2 "+" | Izravni kontrolni ulaz drugog kanala | 24 | –E jama" | Izlazi napona napajanja energetskog dijela drajvera drugog kanala |
| 4 | BX2 "-" | Obrnuti kontrolni ulaz drugog kanala | 25 | Out1" | Upravljački izlaz tranzistorskih vrata s podesivim vremenom uključivanja kontroliranog tranzistora drugog kanala |
| 3 | ST "+ E jama" 9 | Status napona napajanja izlaznog stupnja drugog kanala | 26 | Out2" | Upravljački izlaz tranzistorskih vrata s podesivim vremenom isključivanja kontroliranog tranzistora drugog kanala |
| 2 | Sz9 | Ulaz za spajanje dodatnog kondenzatora (podešavanje vremena kašnjenja prebacivanja) drugog kanala | 27 | IK1" | Ulaz za kontrolu napona zasićenja s podesivim pragom i vremenom blokiranja drugog kanala |
| 1 | ST9 | Izlaz statusa alarma na kontroliranom tranzistoru drugog kanala | 28 | IR" | Mjerni kolektor za praćenje napona zasićenja na upravljanom tranzistoru drugog kanala |
Uređaji oba tipa MD1HHH i MD2HHH osiguravaju formiranje upravljačkih signala za tranzistorska vrata s odvojeno podesivim strujama punjenja i pražnjenja, sa potrebnim dinamičkim parametrima, osiguravaju kontrolu napona i zaštitu tranzistorskih vrata u slučaju nedovoljnog ili prekomjernog napona na njima. Obje vrste uređaja prate napon zasićenja kontroliranog tranzistora i izvode glatko isključivanje opterećenja u nuždi u kritičnim situacijama, generirajući signal izolacije optokaplera koji to ukazuje. Osim ovih funkcija, uređaji serije MD1XXX imaju mogućnost upravljanja strujom kroz kontrolirani tranzistor pomoću vanjskog strujnog mjernog otpornika - "šanta". Takve otpornike, otpora od 0,1 do nekoliko mOhm i snage od nekoliko desetaka i stotina vata, izrađene na keramičkim podlogama u obliku nikromskih ili manganinskih traka precizne geometrije s podesivim veličinama, također je razvio Electrum AV LLC. Detaljnije informacije o njima mogu se pronaći na web stranici www.orel.ru/voloshin.
Tablica 5. Glavni električni parametri
| ulazni krug | ||||
| min. | tip. | Maks. | ||
| Napon napajanja, V | 4,5 | 5 | 18 | |
| Struja potrošnje, mA | ne više od 80 bez opterećenja ne više od 300mA s opterećenjem | |||
| Logika unosa | CMOS 3 -15 V, TTL | |||
| Ulazna struja upravljanja, mA | ne više od 0,5 | |||
| Izlazni napon st, V | ne više od 15 | |||
| Izlazna struja na izlazu st, mA | najmanje 10 | |||
| izlazni krug | ||||
| Vršna izlazna struja, A | ||||
| MD215 | ne više od 1,5 | |||
| MD250 | ne više od 5,0 | |||
| MD280 | ne više od 8,0 | |||
| Prosječna izlazna struja, mA | ne više od 40 | |||
| Maksimalna frekvencija prebacivanja, kHz | najmanje 100 | |||
| Brzina promjene napona, kV/μs | najmanje 50 | |||
| Maksimalni napon na upravljanom tranzistoru, V | najmanje 1200 | |||
| DC/DC pretvarač | ||||
| Izlazni naponi, V | najmanje 15 | |||
| Snaga, W | najmanje 1 najmanje 6 (za modele s indeksom M) | |||
| učinkovitosti | najmanje 80% | |||
| Dinamičke karakteristike | ||||
| Odgoda ulaznog izlaza t uključena, µs | ne više od 1 | |||
| Preostalo kašnjenje isključivanja t isključeno, ms | ne više od 0,5 | |||
| Odgoda uključivanja statusa, µs | ne više od 1 | |||
| Vrijeme oporavka nakon djelovanja zaštite, μs | ne više od 10 | |||
| ne manje od 1 (postavljeno kapacitetima Ct, Ct") | ||||
| Vrijeme odziva zaštitnog kruga napona zasićenja kada je tranzistor uključen tblock, μs | najmanje 1 | |||
| Naponi praga | ||||
| min. | tip. | Maks. | ||
| Prag djelovanja zaštite za nedovoljnu opskrbu E, V | 10,4 | 11 | 11,7 | |
| Zaštitni krug napona zasićenja kontroliranog tranzistora osigurava da je izlaz isključen i da se CT signal generira na naponu na "IK" ulazu, V | 6 | 6,5 | 7 | |
| Izolacija | ||||
| Izolacijski napon upravljačkih signala u odnosu na signale snage, V | najmanje 4000 AC napona | |||
| Napon izolacije DC/DC pretvarača, V | ne manji od 3000 istosmjernog napona | |||
Predloženi upravljački programi omogućuju vam upravljanje tranzistorima na visokoj frekvenciji (do 100 kHz), što vam omogućuje postizanje vrlo visoke učinkovitosti procesa pretvorbe.
Uređaji serije MD2HHH imaju ugrađeni ulazni logički blok koji vam omogućuje upravljanje signalima različitih vrijednosti od 3 do 15 V (CMOS) i standardnim TTL razinama, istovremeno osiguravajući identičnu razinu signala upravljanja tranzistorskim vratima i formiranje vrijeme kašnjenja za prebacivanje gornjeg i donjeg kraka polumosta, što omogućuje da se osigura odsutnost prolaznih struja.
Značajke korištenja upravljačkih programa na primjeru uređaja MD2XXX
Kratka recenzija
Pogonski moduli MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P su univerzalni upravljački moduli dizajnirani za prebacivanje IGBT-ova i tranzistora s efektom polja velike snage.
Sve vrste MD2XXX imaju međusobno kompatibilne kontakte i razlikuju se samo u razini maksimalne impulsne struje.
Tipovi MD veće snage - MD250, MD280, MD250P, MD280P su prikladni za većinu modula ili nekoliko paralelno povezanih tranzistora koji se koriste na visokim frekvencijama.
Moduli pogona serije MD2XXX pružaju cjelovito rješenje za probleme kontrole i zaštite za IGBT i FET-ove snage. Zapravo, nikakve dodatne komponente nisu potrebne ni u ulaznom ni u izlaznom dijelu.
Akcijski
Moduli pokretača MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P za svaki od dva kanala sadrže:
- ulazni krug koji osigurava usklađivanje razine signala i zaštitno odgodu prebacivanja;
- električna izolacija između ulaznog kruga i napojnog (izlaznog) dijela;
- pogonski krug tranzistorskih vrata; na otvorenom tranzistoru;
- krug za kontrolu razine napona napajanja pogonskog dijela;
- pojačalo;
- zaštita od prenapona u izlaznom dijelu pogona;
- električno izolirani izvor napona - DC//DC pretvarač (samo za module s P indeksom)
Oba kanala pokretača rade neovisno jedan o drugom.
Zbog električne izolacije koju osiguravaju transformatori i optospojnici (podvrgnuti ispitnom naponu od 2650 V AC 50 Hz tijekom 1 min.) između ulaznog kruga i energetskog dijela, kao i iznimno visoke brzine napona od 30 kV/µs , upravljački moduli se koriste u krugovima s visokim potencijalnim naponima i velikim potencijalnim skokovima koji se javljaju između energetskog dijela i upravljačkog (upravljačkog) kruga.
Vrlo kratko vrijeme kašnjenja drajvera serije MD2XXX omogućuje njihovu upotrebu u visokofrekventnim izvorima napajanja, visokofrekventnim pretvaračima i rezonantnim pretvaračima. Zahvaljujući iznimno kratkom vremenu kašnjenja, jamče rad bez problema u upravljanju mostom.
Jedna od glavnih funkcija drajvera serije MD2XXX je jamstvo pouzdane zaštite kontroliranih tranzistora snage od kratkih spojeva i preopterećenja. Stanje u nuždi tranzistora određeno je naponom na kolektoru energetskog tranzistora u otvorenom stanju. Ako se prekorači korisnički definirani prag, tranzistor snage se isključuje i ostaje blokiran do kraja aktivne razine signala na kontrolnom ulazu. Nakon toga, tranzistor se može ponovno uključiti primjenom aktivne razine na upravljački ulaz. Ovaj koncept zaštite se široko koristi za pouzdanu zaštitu IGBT-ova.
Funkcionalna svrha zaključaka
Pinovi 14 (BX1 "+"), 13 (BX1 "-")
Pinovi 13 i 14 su kontrolni ulazi drajvera. Upravljanje se provodi primjenom TTL logičkih razina na njih. Ulaz Vx1 "+" je izravan, odnosno kada se na njega primijeni logička 1, tranzistor snage se otvara, a kada se primijeni 0, zatvara se. Ulaz Vx1 "-" je inverzan, odnosno kada se na njega primijeni logička 1, tranzistor snage se zatvara, a kada se primijeni 1, otvara. Obično je Vx1 "-" spojen na zajednički vodič ulaznog dijela drajvera, a njime upravlja ulaz Vx1 "+". Invertirajuće i neinvertirajuće prebacivanje drajvera prikazano je na slici 10.
Tablica 6 prikazuje dijagram stanja jednog kanala pokretača.
Električna izolacija između ulaznog i izlaznog dijela drajvera na ovim pinovima se provodi pomoću optospojnica. Zahvaljujući njihovoj upotrebi, isključena je mogućnost utjecaja prijelaznih pojava na tranzistor snage u upravljačkom krugu.
Tablica 6. Dijagram stanja jednog kanala pokretača
| Vh1+ | Bx1– | Napon tranzistorskih vrata | Napon zasićenja tranzistora > normalan | Sv | St "+ E jama" | Izlaz |
| x | x | + | x | x | L | L |
| x | x | x | + | l | H | l |
| l | x | x | x | x | H | l |
| x | H | x | x | x | H | l |
| H | l | - | - | H | H | H |
Ulazni krug ima ugrađenu zaštitu koja sprječava otvaranje oba polumostna tranzistora snage istovremeno. Ako se aktivni upravljački signal primijeni na upravljačke ulaze oba kanala, tada će se krug blokirati, a oba tranzistora snage će biti zatvorena.
Pogonski moduli trebaju biti smješteni što bliže energetskim tranzistorima i spojeni s njima najkraćim mogućim vodičima. Ulazi Vx1 "+" i Vx1 "-" mogu se spojiti na upravljački i nadzorni krug s vodičima duljine do 25 cm.
Štoviše, vodiči moraju raditi paralelno. Osim toga, ulazi Ix1 "+" i Ix1 "-" mogu se spojiti na upravljački i nadzorni krug pomoću upletene parice. Zajednički vodič na ulazni krug uvijek mora biti spojen odvojeno za oba kanala kako bi se osigurao pouzdan prijenos upravljačkih impulsa.
Dok se pouzdan prijenos kontrolnih impulsa javlja u slučaju vrlo dugog impulsa, potpuna konfiguracija mora se provjeriti u slučaju minimalnog kratkog upravljačkog impulsa.
Zaključak 12 (ST "+ E jama")
Pin 12 je statusni izlaz koji potvrđuje prisutnost snage (+18 V) na izlaznom (naponskom) dijelu drajvera. Sastavljen je prema shemi otvorenog kolektora. Tijekom normalnog rada drajvera (prisutnost snage i njegova dovoljna razina), izlaz statusa je spojen na zajednički izlaz upravljačkog kruga pomoću otvorenog tranzistora. Ako je ovaj statusni izlaz spojen prema shemi prikazanoj na slici 11, tada će hitna situacija odgovarati visokoj razini napona na njemu (+5 V). Normalan rad upravljačkog programa odgovarat će niskoj razini napona na ovom statusnom pinu. Tipična vrijednost struje koja teče kroz statusni pin odgovara 10 mA, stoga se vrijednost otpornika R izračunava po formuli R \u003d U / 0,01,
gdje je U napon napajanja. Kada napon napajanja padne ispod 12 V, tranzistor snage se isključuje i upravljački program je blokiran.
Zaključak 11 (Sz)
Dodatni kondenzator je spojen na pin 11, što povećava vrijeme kašnjenja između ulaznih i izlaznih impulsa tona na drajveru. Standardno (bez dodatnog kondenzatora) ovo vrijeme iznosi točno 1 µs, zbog čega upravljački program ne reagira na impulse kraće od 1 µs (zaštita od impulsnog šuma). Glavna svrha ovog kašnjenja je eliminirati pojavu prolaznih struja koje se javljaju u polumostovima. Prolazne struje uzrokuju zagrijavanje energetskih tranzistora, rad zaštite u nuždi, povećavaju potrošnju struje i pogoršavaju učinkovitost strujnog kruga. Zbog uvođenja ovog kašnjenja od strane oba kanala vozača opterećenog na polumostu, moguće je kontrolirati jedan signal u obliku meandra.
Na primjer, modul 2MBI 150 ima kašnjenje isključivanja od 3 µs, stoga je, kako bi se isključila pojava prolaznih struja u modulu kada se kanali zajednički upravljaju, potrebno staviti dodatni kapacitet od najmanje 1200 pF na oba kanala.
Kako bi se smanjio utjecaj temperature okoline na vrijeme kašnjenja, potrebno je odabrati kondenzatore s niskim TKE.
Pin 10 (ST)
Pin 10 je statusni izlaz kvara na tranzistoru snage prvog kanala. Visoka logička razina na izlazu odgovara normalnom radu vozača, a niska razina - nesreći. Nesreća se događa kada napon zasićenja na tranzistoru snage prijeđe razinu praga. Maksimalna struja koja teče kroz izlaz je 8 mA.
Pin 9 (BLOK)
Pin 6 je kontrolni ulaz drajvera. Kada se na njega primjenjuje logička jedinica, upravljački program je blokiran i napon blokiranja se primjenjuje na tranzistore snage. Ulaz za blokiranje zajednički je za oba kanala. Za normalan rad upravljačkog programa, logička nula mora se primijeniti na ovaj ulaz.
Pin 8 se ne koristi.
Pinovi 7 (+5 V) i 6 (uobičajeni)
Pinovi 6 i 7 su ulazi za spajanje napajanja na drajver. Napajanje se vrši iz izvora snage 8 W i izlaznog napona 5 ± 0,5 V. Napajanje se mora spojiti na pogon kratkim vodičima (radi smanjenja gubitaka i povećanja otpornosti na buku). Ako su spojni vodiči duži od 25 cm, potrebno je između njih postaviti kapacitete za prigušivanje buke što bliže drajveru (keramički kondenzator kapaciteta 0,1 μF).
Pin 15 (IR)
Pin 15 (mjerni kolektor) spojen je na kolektor energetskog tranzistora. Preko njega se prati napon na otvorenom tranzistoru. U slučaju kratkog spoja ili preopterećenja, napon na otvorenom tranzistoru naglo raste. Kada se prekorači granična vrijednost napona na kolektoru tranzistora, energetski tranzistor se blokira i aktivira se status MT alarma. Vremenski dijagrami procesa koji se događaju u pogonu kada se zaštita aktivira prikazani su na slici 7. Prag zaštite može se smanjiti spajanjem serijski spojenih dioda, a vrijednost praga napona zasićenja U sat. por.=7 –n U pr.VD, gdje je n broj dioda, U pr.VD je pad napona na otvorenoj diodi. Ako se energetski tranzistor napaja iz izvora od 1700 V, potrebno je ugraditi dodatnu diodu s probojnim naponom od najmanje 1000 V. Katoda diode spojena je na kolektor energetskog tranzistora. Vrijeme odziva zaštite može se podesiti pomoću izlaza 16-IK1.
Zaključak 16 (IK1)
Pin 16 (mjerni kolektor), za razliku od pina 15, nema ugrađenu diodu i ograničavajući otpornik. Potrebno je spojiti kondenzator, koji određuje vrijeme odziva zaštite naponom zasićenja na otvorenom tranzistoru. Ovo kašnjenje je neophodno kako bi se isključio učinak smetnji na krug. Zbog spajanja kondenzatora vrijeme odziva zaštite raste proporcionalno kapacitivnosti blokiranja t =4 S U us. por., gdje je C kapacitet kondenzatora, pF. Ovo vrijeme se dodaje unutarnjem vremenu kašnjenja vozača t off (10%)=3 µs. Prema zadanim postavkama, upravljački program ima kapacitet C = 100 pF, stoga je kašnjenje zaštitnog odgovora t = 4 100 6,3 + t isključeno (10%) = 5,5 µs. Ako je potrebno, ovo vrijeme se može povećati spajanjem kapacitivnosti između kontakta 16 i zajedničke žice napajanja jedinice za napajanje.
Igle 17 (out.2) i 18 (out.1)
Pinovi 17 i 18 su izlazi drajvera. Dizajnirani su za spajanje tranzistora snage i podešavanje njihovog vremena uključivanja. Na pin 17 (out.2), pozitivni potencijal (+18 V) se dovodi na vrata kontroliranog modula, a kroz pin 18 (out. 1), negativni potencijal (-5 V). Ako je potrebno osigurati strme upravljačke rubove (reda 1 µs) i ne baš veliku snagu opterećenja (dva 2MBI 150 modula spojena paralelno), ti se izlazi mogu izravno spojiti na upravljačke izlaze modula. Ako je potrebno zategnuti prednje strane ili ograničiti upravljačku struju (u slučaju velikog opterećenja), tada se moduli moraju spojiti na pinove 17 i 18 preko ograničavajućih otpornika.
Ako napon zasićenja prijeđe razinu praga, dolazi do zaštitnog glatkog smanjenja napona na vratima upravljačkog tranzistora. Vrijeme za smanjenje napona na vratima tranzistora na razinu od 90%t off (90%)=0,5 µs, na razinu od 10%t off (10%)=3 µs. Neophodno je glatko smanjenje izlaznog napona kako bi se isključila mogućnost skoka napona.
Igle 19 (-E udubljenje), 20 (obično) i 21 (+E udubljenje)
Pinovi 19, 20 i 21 su izlazne snage pogonskog dijela. Ovi pinovi se napajaju naponom iz DC/DC pretvarača drajvera. U slučaju korištenja drajvera poput MD215, MD250, MD280 bez ugrađenih DC/DC pretvarača, ovdje su spojeni vanjski izvori napajanja: 19. izlaz -5 V, 20. izlaz - zajednički, 21 izlaz +18 V za struju do 0,2 A .
Proračun i odabir vozača
Početni podaci za izračun su ulazni kapacitet modula C in ili ekvivalentni naboj Q in, ulazni otpor modula R in, ljuljanje napona na ulazu modula U = 30 V (dato u referentnim informacijama za modul), maksimalna radna frekvencija na kojoj modul radi f max.
Potrebno je pronaći impulsnu struju koja teče kroz upravljački ulaz modula Imax, maksimalnu snagu DC/DC pretvarača P.
Slika 16 prikazuje ekvivalentni sklop ulaza modula koji se sastoji od kapacitivnosti gejta i završnog otpornika.
Ako je naboj Q in naveden u početnim podacima, tada ga je potrebno preračunati u ekvivalentni ulazni kapacitet C in =Q u /D U.
Jalova snaga dodijeljena ulaznom kapacitetu modula izračunava se po formuli Rs =f Qin D U. Ukupna snaga DC/DC pretvarača pogona R je zbroj snage koju troši izlazni stupanj pogona Rout i jalova snaga dodijeljena ulaznom kapacitetu modula Rs: P \u003d P izlaz + Rs.
Radna frekvencija i ljuljanje napona na ulazu modula tijekom proračuna su uzeti kao maksimalni, stoga je dobivena najveća moguća snaga DC/DC pretvarača tijekom normalnog rada drajvera.
Poznavajući otpor ograničavajućeg otpornika R, možete pronaći impulsnu struju koja teče kroz upravljački program: I max \u003d D U / R.
Na temelju rezultata proračuna moguće je odabrati najoptimalniji upravljački program potreban za upravljanje energetskim modulom.
Snažni MOSFET-ovi su dobri za sve, osim za jednu malu nijansu - često ih je nemoguće spojiti izravno na pinove mikrokontrolera.
To je, prije svega, zbog činjenice da dopuštene struje za izlaze mikrokontrolera rijetko prelaze 20 mA, a za vrlo brzo prebacivanje MOSFET-a (s dobrim rubovima), kada trebate vrlo brzo napuniti ili isprazniti kapiju (koja uvijek ima neki kapacitet). ), potrebne su nam struje za red veličine veće.
I, drugo, napajanje regulatora je obično 3 ili 5 volti, što vam u principu omogućuje izravno upravljanje samo malom klasom terenskih radnika (koji se nazivaju logička razina - s logičkom kontrolnom razinom). A s obzirom na to da obično napajanje regulatora i napajanje ostatka kruga ima zajedničku negativnu žicu, ova se klasa svodi isključivo na N-kanalne terenske uređaje "logičke razine".
Jedan od izlaza, u ovoj situaciji, je korištenje posebnih mikro krugova - pokretača, koji su upravo dizajnirani da povlače velike struje kroz vrata terenskih radnika. Međutim, ova opcija nije bez nedostataka. Prvo, vozači nisu uvijek dostupni u trgovinama, a drugo, prilično su skupi.
S tim u vezi, nastala je ideja da se napravi jednostavan, proračunski prihvatljiv drajver koji bi se mogao koristiti za upravljanje terenskim uređajima N-kanala i P-kanala u bilo kojim niskonaponskim krugovima, recimo, do 20 volti. , srećom, ja, kao pravo radio smeće, u gomili sve elektronske smeće, pa se nakon niza eksperimenata rodila ova shema:
- R 1 = 2,2 kOhm, R 2 = 100 Ohm, R 3 = 1,5 kOhm, R 4 = 47 Ohm
- D 1 - dioda 1N4148 (staklena cijev)
- T 1, T 2, T 3 - tranzistori KST2222A (SOT-23, oznaka 1P)
- T 4 - tranzistor BC807 (SOT-23, oznaka 5C)
Kapacitivnost između Vcc i Out simbolizira povezivanje poljske naprave P-kanala, kapacitivnost između Out i Gnd simbolizira vezu N-kanalnog polja (kapacitivnost vrata ovih polja uređaja).
Isprekidana linija dijeli krug u dva stupnja (I i II). U ovom slučaju, prvi stupanj radi kao pojačalo snage, a drugi stupanj - kao pojačalo struje. Rad kruga je detaljno opisan u nastavku.
Tako. Ako se na ulazu In pojavi visoka razina signala, tada se tranzistor T1 otvara, tranzistor T2 se zatvara (budući da potencijal na njegovoj bazi pada ispod potencijala na emiteru). Kao rezultat toga, tranzistor T3 se zatvara, a tranzistor T4 se otvara i kroz njega se ponovno puni kapacitet kapije spojenog polja. (Struja baze tranzistora T4 teče putem E T4 -> B T4 -> D1-> T1-> R2-> Gnd).
Ako se na ulazu In pojavi niska razina signala, tada se sve događa obrnuto - tranzistor T1 se zatvara, zbog čega raste potencijal baze tranzistora T2 i on se otvara. To zauzvrat uzrokuje otvaranje tranzistora T3 i zatvaranje tranzistora T4. Ponovno punjenje kapacitivnosti vrata priključenog terenskog radnika odvija se kroz otvoreni tranzistor T3. (Struja baze tranzistora T3 teče putem Vcc->T2->R4->B T3 ->E T3).
To je u biti cijeli opis, ali neke točke, vjerojatno, zahtijevaju dodatno objašnjenje.
Prvo, koja je svrha tranzistora T2 i diode D1 u prvom stupnju? Ovdje je sve vrlo jednostavno. Nisam uzalud napisao iznad staze baznih struja izlaznih tranzistora za različita stanja kruga. Pogledajte ih ponovno i zamislite što bi se dogodilo da nema tranzistora T2 s remenom. Tranzistor T4 bi se u ovom slučaju pokrenuo velikom strujom (što znači bazna struja tranzistora) koja teče iz izlaza Out kroz otvorene T1 i R2, a tranzistor T3 bi bio pokrenut malom strujom koja teče kroz otpornik R3. To bi rezultiralo vrlo dugim rastućim rubom izlaznih impulsa.
I drugo, mnoge će vjerojatno zanimati zašto su potrebni otpornici R2 i R4. Zalijepio sam ih kako bih barem malo ograničio vršnu struju kroz baze izlaznih tranzistora, kao i kako bih konačno obrekao vodeći i zadnji rub impulsa.
Sastavljeni uređaj izgleda ovako:
Driver je ožičen za smd komponente, i to na način da se lako može spojiti na glavnu ploču uređaja (u okomitom položaju). Odnosno, na glavnoj ploči možemo imati polumost, ili nešto drugo, a već u ovoj ploči ostaje samo vertikalno umetnuti upravljačke ploče na prava mjesta.
Ožičenje ima neke osobitosti. Kako bih radikalno smanjio veličinu ploče, morao sam "malo pogriješiti" kako bih napravio ožičenje tranzistora T4. Prije lemljenja na ploču, morate ga okrenuti licem prema dolje (označavanje) i saviti noge u suprotnom smjeru (od ploče).
Kao što možete vidjeti, prednja trajanja su praktički neovisna o razini napona napajanja i nešto su više od 100 ns. Po mom mišljenju, prilično dobro za takav proračunski dizajn.
