Drejtuesi është një përforcues i fuqisë dhe synon të kontrollojë drejtpërdrejt çelësin e energjisë (nganjëherë çelësat) të konvertuesit. Ai duhet të amplifikojë sinjalin e kontrollit për sa i përket fuqisë dhe tensionit dhe, nëse është e nevojshme, të sigurojë zhvendosjen e tij të mundshme.
Nyja dalëse e drejtuesit që kontrollon portën e izoluar (MOSFET, transistorët IGBT) duhet të plotësojë kërkesat e mëposhtme:
Transistorët MOS dhe IGBT janë pajisje të kontrolluara nga tensioni, por për të rritur tensionin e hyrjes në nivelin optimal (12-15 V), është e nevojshme të sigurohet një ngarkesë e përshtatshme në qarkun e portës.
Për të kufizuar shkallën e rritjes së rrymës dhe për të zvogëluar zhurmën dinamike, është e nevojshme të përdoren rezistenca serike në qarkun e portës.
Drejtuesit për kontrollin e qarqeve komplekse të konvertimit përmbajnë një numër të madh elementësh, kështu që ato prodhohen në formën e qarqeve të integruara. Këto mikroqarqe, përveç amplifikatorëve të fuqisë, përmbajnë gjithashtu qarqe të konvertimit të nivelit, logjikë ndihmëse, qarqe vonese për formimin e kohës "të vdekur", si dhe një sërë mbrojtjesh, për shembull, kundër mbirrymës dhe qarkut të shkurtër, nëntensionit dhe një sërë të tjerash. . Shumë kompani prodhojnë një gamë të madhe funksionale: drejtuesit e qarkut të urës së poshtme të urës, drejtuesit e qarkut të urës së sipërme, drejtuesit e çelësit të sipërm dhe të poshtëm me kontroll të pavarur të secilit prej tyre, drejtuesit e gjysmë urës, të cilat shpesh kanë vetëm një hyrje kontrolli dhe mund të përdoren për një sistem simetrik. ligji i kontrollit, drejtuesit për të kontrolluar të gjithë transistorët në qarkun e urës.
Një qark tipik për lidhjen e drejtuesit të çelësave të sipërm dhe të poshtëm nga International Rectifier IR2110 me parimin e furnizimit me energji bootstrap është paraqitur në Fig. 3.1, a. Të dy çelësat kontrollohen në mënyrë të pavarur. Dallimi midis këtij drejtuesi dhe të tjerëve është se IR2110 ka një qark shtesë të konvertimit të nivelit si në kanalin e poshtëm ashtu edhe në atë të sipërm, i cili ju lejon të ndani furnizimin me energji elektrike të logjikës së mikroqarkut nga tensioni i furnizimit të drejtuesit sipas nivelit. Ai gjithashtu përmban mbrojtje kundër furnizimit me tension të ulët të drejtuesit dhe burimit "lundrues" të tensionit të lartë.
Kondensatorët C D, C C janë krijuar për të shtypur ndërhyrjen me frekuencë të lartë në qarqet logjike dhe të fuqisë së drejtuesit, përkatësisht. Burimi lundrues i tensionit të lartë formohet nga kondensatori C1 dhe dioda VD1 (furnizimi me energji bootstrap).
Daljet e drejtuesit janë të lidhura me transistorët e fuqisë duke përdorur rezistorët e portës R G1 dhe R G2.
Meqenëse drejtuesi është ndërtuar mbi elementë të fushës dhe fuqia totale e shpenzuar për kontroll është e parëndësishme, kondensatori C1 mund të përdoret si burim energjie për fazën e daljes, i rimbushur nga furnizimi me energji U PIT përmes diodës me frekuencë të lartë VD1. Kondensatori C1 dhe dioda VD1 së bashku formojnë një furnizim me energji "lundrues" të tensionit të lartë, i krijuar për të kontrolluar tranzistorin e sipërm VT1 të stendës së urës. Kur transistori i poshtëm VT2 përcjell rrymë, burimi i tranzitorit të sipërm VT1 lidhet me telin e përbashkët të energjisë, dioda VD1 hapet dhe kondensatori C1 ngarkohet në tensionin U C1 = U PIT - U VD1. Përkundrazi, kur transistori i poshtëm shkon në gjendje të mbyllur dhe tranzistori i sipërm VT2 fillon të hapet, dioda VD1 mbështetet nga tensioni i kundërt i furnizimit me energji elektrike. Si rezultat i kësaj, faza e daljes së drejtuesit fillon të fuqizohet ekskluzivisht nga rryma e shkarkimit të kondensatorit C1. Kështu, kondensatori C1 vazhdimisht "ecën" midis telit të përbashkët të qarkut dhe telit të furnizimit me energji elektrike (pika 1).
Kur përdorni drejtuesin IR2110 me fuqi bootstrap, vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet zgjedhjes së elementeve të burimit "lundrues" të tensionit të lartë. Dioda VD1 duhet t'i rezistojë një tensioni të lartë të kundërt (në varësi të furnizimit me energji të qarkut), një rrymë të lejuar përpara prej afërsisht 1 A, një kohë rikuperimi t rr = 10-100 ns, d.m.th. të jetë e shpejtë. Literatura rekomandon diodën SF28 (600 V, 2 A, 35 ns), si dhe diodat UF 4004...UF 4007, UF 5404...UF 5408, HER 105... HER 108, HER 205... HER 208 dhe klasa të tjera “ultra të shpejta”.
Qarku i drejtuesit është projektuar në atë mënyrë që një nivel i lartë logjik i sinjalit në çdo hyrje HIN dhe LIN të korrespondojë me të njëjtin nivel në daljen e tij HO dhe LO (shih Fig. 3.1 b, drejtuesi i modalitetit të përbashkët). Shfaqja e një sinjali logjik të nivelit të lartë në hyrjen SD çon në bllokimin e transistorëve të raftit të urës.
Këshillohet që të përdorni këtë mikroqark për të kontrolluar çelsat e inverterit me rregullimin e tensionit të daljes PWM. Duhet mbajtur mend se në sistemin e kontrollit është e nevojshme të sigurohen vonesa kohore (koha "e vdekur") për të parandaluar rrymat gjatë ndërrimit të tranzistorëve të raftit të urës (VT1, VT2 dhe VT3, VT4, Fig. 1.1).
Kapaciteti C1 është një kapacitet bootstrap, vlera minimale e të cilit mund të llogaritet duke përdorur formulën:
Ku P 3 – vlera e ngarkesës së portës së një ndërprerës të fuqishëm (vlera e referencës);
I Pete– Rryma e konsumit të drejtuesit në modalitetin statik (vlera e referencës, zakonisht I Pete ≈ I G c Tçelës i fuqishëm);
P 1 – ndryshim ciklik në ngarkesën e shoferit (për drejtuesit 500-600 volt 5 nK);
V P– tensioni i furnizimit të qarkut drejtues;
– rënia e tensionit në diodën e bootstrap VD1;
T– periudha e ndërrimit të çelësave të fuqishëm.
Fig.3.1. Diagrami tipik i qarkut për ndezjen e drejtuesit IR2110 (a) dhe diagramet e kohës së sinjaleve të tij në hyrjet dhe daljet (b)
V DD – furnizimi me energji logjike me mikroqark;
V SS – pika e përbashkët e pjesës logjike të drejtuesit;
HIN, LIN - sinjale hyrëse logjike që kontrollojnë transistorët e sipërm dhe të poshtëm, përkatësisht;
SD – hyrje logjike për të çaktivizuar drejtuesin;
V CC – voltazhi i furnizimit të drejtuesit;
COM – poli negativ i furnizimit me energji elektrike V CC;
HO, LO - sinjalet e daljes së drejtuesit që kontrollojnë transistorët e sipërm dhe të poshtëm, përkatësisht;
V B - tensioni i furnizimit të burimit "lundrues" të tensionit të lartë;
V S është pika e përbashkët e polit negativ të burimit "lundrues" të tensionit të lartë.
Vlera që rezulton e kapacitetit të bootstrap duhet të rritet me 10-15 herë (zakonisht C brenda 0,1-1 μF). Kjo duhet të jetë një kapacitet me frekuencë të lartë me rrymë rrjedhjeje të ulët (idealisht tantal).
Rezistorët RG 1, R G 2 përcaktojnë kohën e ndezjes së transistorëve të fuqishëm, dhe diodat VD G 1 dhe VD G 2, duke anashkaluar këto rezistorë, zvogëlojnë kohën e fikjes në vlerat minimale. Rezistorët R1, R2 kanë një vlerë të vogël (deri në 0.5 Ohm) dhe barazojnë përhapjen e rezistencës omike përgjatë autobusit të kontrollit të përbashkët (kërkohet nëse një ndërprerës i fuqishëm është një lidhje paralele e transistorëve më pak të fuqishëm).
Kur zgjidhni një drejtues për transistorët me fuqi të lartë, duhet të keni parasysh:
Ligji i kontrollit të transistorëve të fuqishëm:
Për ligjin simetrik, drejtuesit e çelësit të lartë dhe të ulët dhe drejtuesit gjysmë urë janë të përshtatshëm;
Ligji me një fund kërkon drejtuesit e sipërm dhe të poshtëm të çelësit me kontroll të pavarur të secilit çelës të fuqishëm. Drejtuesit me izolim galvanik të transformatorit nuk janë të përshtatshëm për një ligj asimetrik.
Parametrat e një çelësi të fuqishëm (I në ose I kulloj).
Zakonisht përdoret një qasje e përafërt:
I out dr max =2 A mund të kontrollojë VT të fuqishme me rrymë deri në 50 A;
I out dr max =3 A – kontrolloni një VT të fuqishëm me rrymë deri në 150 A (përndryshe koha e ndezjes dhe fikjes rritet ndjeshëm dhe humbjet e fuqisë për ndërrimin rriten), d.m.th. Nëse një transistor me cilësi të lartë zgjidhet gabimisht, ai humbet avantazhet e tij kryesore.
Kontabiliteti për funksione shtesë.
Kompanitë prodhojnë drejtues me funksione të shumta shërbimi:
Mbrojtje të ndryshme të fuqishme të çelësave;
Mbrojtja nga nëntensioni i drejtuesit;
Me dioda të integruara bootstrap;
Me kohë vonese të rregullueshme dhe jo të rregullueshme për ndezjen e një VT të fuqishëm në lidhje me momentin e fikjes së tjetrës (luftimi përmes rrymave në gjysmë urë);
Me ose pa izolim galvanik të integruar. Në rastin e fundit, një mikroqark izolimi galvanik (më shpesh një optoçift diodë me frekuencë të lartë) duhet të lidhet me hyrjen e drejtuesit;
Në fazë ose antifazë;
Furnizimi me energji i shoferit (kërkohet furnizimi me energji elektrike me bootstrap ose tre furnizime me energji të izoluar në mënyrë galvanike).
Nëse disa lloje drejtuesish janë ekuivalent, duhet t'u jepet përparësi atyre që ndërrojnë rrymën e portës së transistorëve të fuqishëm duke përdorur VT bipolare. Nëse ky funksion kryhet nga transistorë me efekt në terren, atëherë mund të ketë dështime në funksionimin e drejtuesit në rrethana të caktuara (mbingarkesa) për shkak të efektit të shkrepës "mbytës".
Pas zgjedhjes së llojit të shoferit (dhe të dhënave të tij), masat janë të nevojshme për të luftuar përmes rrymave në gjysmë urë. Metoda standarde është të fikni menjëherë një çelës të fuqishëm dhe të ndizni një çelës të kyçur me vonesë. Për këtë qëllim, përdoren diodat VD G 1 dhe VD G 2, të cilat, kur mbyllni VT, anashkalojnë rezistorët e portës dhe procesi i mbylljes do të jetë më i shpejtë se zhbllokimi.
Përveç mbylljes së rezistorëve të portës R G 1 dhe R G 2 duke përdorur dioda (VD G 1, VD G 2, Fig. 3.1) për të luftuar përmes rrymave në qarkun P të një kaskade të fuqishme, kompanitë prodhojnë drejtues të integruar që janë asimetrik në rryma e kalimit të daljes VT I dalje tjetër m ah me radhë nganjëherë I dalje tjetër m ah off(Për shembull I dalje tjetër m ah me radhë= 2A, I dalje tjetër m ah off= 3A). Kjo vendos rezistencat asimetrike të daljes së mikroqarkut, të cilat janë të lidhura në seri me rezistorët e portës R G 1 dhe R G 2.
,
.
ku të gjitha vlerat në formula janë të dhëna referimi për një drejtues specifik.
Për një drejtues simetrik (aktual), barazia e mëposhtme është e vërtetë:
.
Pra, për të parandaluar shfaqjen e rrymave përmes, është e nevojshme të zgjidhni vlerën totale të rezistencës në qarkun e portës (për shkak të 
,
dhe, në përputhje me rrethanat, rregullimi i rrymës së ngarkimit të kapacitetit të portës VT), vonesa e ndezjes 
tranzistor më i madh ose i barabartë me kohën e nevojshme për mbylljen e VT
Ku 
– koha e kalbjes së rrymës së kullimit (vlera e referencës);
– koha e vonesës së fillimit të fikjes së VT në lidhje me momentin kur tensioni bllokues aplikohet në portë, në varësi të vlerës së rrymës së shkarkimit të portës (në përputhje me rrethanat, varet nga rezistenca totale në qarkun e portës). Me diodat e portës së shuntit (VD G 1, VD G 2, Fig. 3.1), rryma e shkarkimit përcaktohet në mënyrë unike nga rezistenca 
. Prandaj, për të përcaktuar 
zgjidhni proporcionin e mëposhtëm
(korrespondon) - 
(korrespondon) - 
Nëse vlera e rregulluar 
do të ketë një rend të madhësisë më shumë 
, atëherë kjo tregon një zgjedhje të gabuar të llojit të shoferit për sa i përket fuqisë (i madh 
) dhe kjo korrigjon performancën e çelësave të fuqishëm për keq. Për përcaktimin përfundimtar të vlerës 
mund të përdorni të dhënat e referencës teknike të VT-së së fuqishme. Për këtë qëllim, përpilohet një proporcion
(korrespondon) - 
(korrespondon) - 
(Nëse zgjidhja jep një vlerë prej R G 1 me një shenjë negative, atëherë vonesa e ndezjes do të sigurohet me një diferencë nga impedanca e daljes së drejtuesit).
Për të lehtësuar luftën kundër rrymave, disa prodhues tashmë në fazën e prodhimit sigurojnë që t është i fikur< 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).
Diodat VD G 1 dhe VD G 2 duhet të jenë me frekuencë të lartë dhe të përballojnë tensionin e furnizimit të drejtuesit me rezervë.
Për të luftuar përmes rrymave (për një ligj kontrolli simetrik), mund të zgjidhni drejtuesin e dëshiruar gjysmë urë (nëse është i përshtatshëm për parametra të tjerë), koha e vonesës së të cilit është e rregullueshme në intervalin 0,4...5 μs (për shembull, Drejtuesit IR si IR2184 ose IR21844), nëse vonesa e tyre është më e madhe ose e barabartë me t off.
Si përfundim, vlen të përmendet se në vend të modifikimeve të vjetra të drejtuesve, kompanitë prodhojnë lloje të reja që janë të pajtueshme me ato të vjetrat, por mund të kenë funksione shërbimi shtesë (zakonisht diodat e integruara, ose më mirë, tranzistorë bootstrap që kryejnë funksionin të diodave që më parë mungonin). Për shembull, drejtuesi IR2011 është ndërprerë dhe është zëvendësuar nga IRS2011 ose IR2011S i ri (hyrja është e paqartë në manuale të ndryshme).
Artikulli i kushtohet zhvillimeve të Electrum AV LLC për aplikime industriale, karakteristikat e të cilave janë të ngjashme me pajisjet modulare të prodhuara nga Semikron dhe CT Concept.
Konceptet moderne për zhvillimin e elektronikës së energjisë dhe niveli i bazës teknologjike të mikroelektronikës moderne përcaktojnë zhvillimin aktiv të sistemeve të ndërtuara në pajisje IGBT të konfigurimeve dhe fuqisë së ndryshme. Në programin shtetëror "Baza Kombëtare Teknologjike", dy punime i kushtohen kësaj fushe për zhvillimin e një serie modulesh IGBT me fuqi të mesme në ndërmarrjen Kontur (Cheboksary) dhe një seri modulesh IGBT me fuqi të lartë në ndërmarrjen Kremniy ( Bryansk). Në të njëjtën kohë, përdorimi dhe zhvillimi i sistemeve të bazuara në modulet IGBT është i kufizuar nga mungesa e pajisjeve vendase drejtuese për kontrollin e portave IGBT. Ky problem është gjithashtu i rëndësishëm për transistorët me efekt në terren me fuqi të lartë të përdorur në sistemet e konvertuesve me tensione deri në 200 V.
Aktualisht, pajisjet e kontrollit për transistorët me efekt në terren me fuqi të lartë dhe IGBT përfaqësohen në tregun "elektronik" rus nga Agilent Technologies, IR, Powerex, Semikron dhe CT Concept. Produktet IR dhe Agilent përmbajnë vetëm një pajisje për gjenerimin e sinjaleve të kontrollit të tranzistorit dhe qarqeve mbrojtëse dhe, në rastin e punës me transistorë me fuqi të lartë ose në frekuenca të larta, kërkojnë elementë shtesë për përdorimin e tyre: një konvertues DC/DC me fuqinë e kërkuar për gjenerojnë tensionet e furnizimit të fazave të daljes, fazat e fuqishme të daljes së jashtme për gjenerimin e sinjaleve të kontrollit të portës me pjerrësinë e kërkuar të skajeve, elementët mbrojtës (diodat zener, diodat, etj.), elementët e ndërfaqes së sistemit të kontrollit (logjika hyrëse, gjenerimi i diagrameve të kontrollit për pajisje gjysmë urë, sinjale të statusit të izoluar optikisht të gjendjes së transistorit të kontrolluar, tensionet e furnizimit etj.). Produktet Powerex kërkojnë gjithashtu një konvertues DC/DC dhe kërkohen komponentë shtesë të jashtëm për t'u përshtatur me TTL, CMOS dhe fibra optike. Gjithashtu nuk ka sinjale të nevojshme statusi me izolim galvanik.
Drejtuesit më të plotë funksionalisht janë nga Semikron (seri SKHI) dhe CT Concept (llojet standarde ose SHKALE). Drejtuesit e konceptit CT të serisë Standart dhe drejtuesit SKHI janë bërë në formën e pllakave të qarkut të printuar me lidhës për t'u lidhur me sistemin e kontrollit dhe transistorë të kontrolluar me elementët e nevojshëm të instaluar në to dhe me aftësinë për të instaluar elementë akordimi nga konsumatori. Produktet janë të ngjashme në karakteristikat e tyre funksionale dhe parametrike.
Gama e drejtuesve SKHI është paraqitur në Tabelën 1.
Tabela 1. Nomenklatura e drejtuesve SKHI
| Lloji i shoferit Semikron | Numri i kanaleve | Tensioni maksimal për të kontrolluar. transistor, V | Ndryshimi i tensionit të portës, V | Maksimumi imp. dalje aktuale, A | Ngarkesa maksimale e portës, µC | Frekuenca, kHz | Tensioni i izolimit, kV | DU/dt, kV/µs |
| SKHI 10/12 | 1 | 1200 | +15/–8 | 8 | 9,6 | 100 | 2,5 | 75 |
| SKHI 17/10 | 1 | 1700 | +15/–8 | 8 | 9,6 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 21A | 1 | 1200 | +15/–0 | 8 | 4 | 50 | 2,5 | 50 |
| SKHI 22A/22B | 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 |
| SKHIВS 01 | 7 | 1200 | +15/–8 | 1,5 | 0,75 | 20 | 2,5 | 15 |
Drejtuesit e konceptit CT SCALE janë bërë në bazë të një montimi bazë hibrid dhe përfshijnë elementët kryesorë për kontrollin e transistorëve të fuqishëm me efekt në terren ose IGBT, të cilët janë montuar në një tabelë qark të printuar, me aftësinë për të instaluar elementët e nevojshëm akordues. Pllaka është gjithashtu e pajisur me lidhësit dhe prizat e nevojshme.
Gama e asambleve bazë hibride të drejtuesit SCALE nga CT Concept është paraqitur në Tabelën 2.
Pajisjet drejtuese të prodhuara nga Electrum AV janë plotësisht të përfunduara, pajisje funksionale të plota që përmbajnë të gjithë elementët e nevojshëm për kontrollin e portave të transistorëve të fuqishëm, duke siguruar nivelet e nevojshme të përputhjes së sinjaleve aktuale dhe potenciale, kohëzgjatjet e skajeve dhe vonesave, si dhe nivelet e nevojshme. e mbrojtjes së transistorëve të kontrolluar në nivele të rrezikshme të tensionit të ngopjes (mbingarkesa aktuale ose qark i shkurtër) dhe tension i pamjaftueshëm në portë. Konvertuesit DC/DC dhe fazat e daljes së tranzitorit të përdorur kanë fuqinë e nevojshme për të siguruar ndërrimin e transistorëve të kontrolluar të çdo fuqie me një shpejtësi të mjaftueshme për të siguruar humbje minimale të ndërrimit. Konvertuesit DC/DC dhe optobashkuesit kanë nivele të mjaftueshme të izolimit galvanik për përdorim në sistemet e tensionit të lartë.
Tabela 2. Nomenklatura e asambleve bazë hibride të drejtuesit SCALE nga CT Concept
| Lloji i shoferit nga CT Concept | Numri i kanaleve | Tensioni i furnizimit të drejtuesit, V | Max imp. Rryma e daljes, A | Tensioni maksimal në kontroll. transistor, V | Fuqia dalëse, W | Vonesa, ns | Tensioni i izolimit, V | du/dt, kV/μs | Hyrja |
| IGD 508E | 1 | ±15 | ±8 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | vëllime | |
| IGD 515E | 1 | ±15 | ±15 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | vëllime | |
| IGD 608E | 1 | ±15 | ±8 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Transi |
| IGD608A1 17 | 1 | ±15 | ±8 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Transi |
| IGD 615A | 1 | ±15 | ±15 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Transi |
| IGD615A1 17 | 1 | ±15 | ±15 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Transi |
| IHD 215A | 2 | ±15 | ±1,5 | 1200 | 1 | 60 | 4000 | >50 | Transi |
| IHD 280A | 2 | ±15 | ±8 | 1200 | 1 | 60 | 4000 | >50 | Transi |
| IHD280A1 17 | 2 | ±15 | ±8 | 1700 | 1 | 60 | 4000 | >50 | Transi |
| IHD 680A | 2 | ±15 | ±8 | 1200 | 3 | 60 | 4000 | >50 | Transi |
| IHD680A1 17 | 2 | ±15 | ±8 | 1700 | 3 | 60 | 4000 | >50 | Transi |
| IHD 580 F | 2 | ±15 | ±8 | 2500 | 2,5 | 200 | 5000 | vëllime |
Ky artikull do të paraqesë pajisjet MD115, MD150, MD180 (MD115P, MD150P, MD180P) për kontrollin e transistorëve të vetëm, si dhe MD215, MD250, MD280 (MD215P, MD250P, MD280P) për kontrollimin e pajisjeve gjysmë-bridge.
Moduli drejtues për IGBT me një kanal dhe transistorë me efekt në terren me fuqi të lartë: MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, ID180P
Moduli i drejtuesit MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, MD180P është një qark i integruar hibrid për kontrollin e IGBT-ve dhe transistorëve të fuqishëm me efekt në terren, duke përfshirë kur ato janë të lidhura paralelisht. Moduli siguron përputhjen e niveleve të rrymës dhe tensionit me shumicën e IGBT-ve dhe transistorëve të fuqisë së lartë me efekt në terren me një tension maksimal të lejuar deri në 1700 V, mbrojtje kundër mbingarkesës ose qarkut të shkurtër dhe kundër tensionit të pamjaftueshëm në portën e tranzitorit. Shoferi gjeneron një sinjal "alarmi" kur shkelet mënyra e funksionimit të transistorit. Duke përdorur elementë të jashtëm, mënyra e funksionimit të drejtuesit rregullohet për kontrollin optimal të llojeve të ndryshme të transistorëve. Drejtuesi mund të përdoret për të drejtuar tranzistorët me dalje "Kelvin" ose për të kontrolluar rrymën duke përdorur një rezistencë me sensor të rrymës. Pajisjet MD115P, MD150P, MD180P përmbajnë një konvertues të integruar DC/DC për të fuqizuar fazat e daljes së drejtuesit. Pajisjet MD115, MD150, MD180 kërkojnë një burim të jashtëm të izoluar të energjisë.
Detyrë me pin
1 - "emergjenca +" 2 - "emergjente -" 3 - "hyrje +" 4 - "hyrje -" 5 - "fuqia U +" (vetëm për modelet me indeksin "P") 6 - "Fuqia U -" ( vetëm për modelet me indeksin "P") 7 - "Të përgjithshme" 8 - "+E fuqia" 9 - "dalja" - kontrolli i portës së transistorit 10 - "–E fuqia" 11 - "përpara" - hyrja e kontrollit të tensionit të ngopjes së transistor i kontrolluar 12 - "rrymë" - hyrje për monitorimin e rrymës që rrjedh nëpër tranzitorin e kontrolluar
Modulet e drejtuesit për IGBT me dy kanale dhe transistorë me efekt në fushë të energjisë IA215, IA250, IA280, IA215I, IA250I, IA280I
Modulet e drejtuesit MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P janë një qark i integruar hibrid për kontrollin e IGBT-ve dhe transistorëve të fuqishëm me efekt në terren nëpërmjet dy kanaleve, si në mënyrë të pavarur ashtu edhe në lidhje me gjysmë urë, duke përfshirë kur transistorët janë të lidhur paralelisht. Drejtuesi siguron përputhjen e niveleve të rrymës dhe tensionit me shumicën e IGBT-ve dhe transistorëve me fuqi të lartë me efekt në terren me tensione maksimale të lejueshme deri në 1700 V, mbrojtje kundër mbingarkimeve ose qarqeve të shkurtra dhe nivel të pamjaftueshëm të tensionit në portën e tranzitorit. Inputet e drejtuesit janë të izoluara në mënyrë galvanike nga njësia e fuqisë me një tension izolues prej 4 kV. Drejtuesi përmban konvertues të brendshëm DC/DC që formojnë nivelet e nevojshme për të kontrolluar portat e transistorëve. Pajisja gjeneron sinjalet e nevojshme të statusit që karakterizojnë mënyrën e funksionimit të transistorëve, si dhe disponueshmërinë e energjisë. Duke përdorur elementë të jashtëm, mënyra e funksionimit të drejtuesit rregullohet për kontrollin optimal të llojeve të ndryshme të transistorëve.
Tabela 4. Përcaktimi i pinit të modulit të drejtuesit IGBT me dy kanale dhe transistorëve me efekt të fushës së energjisë
| Pin Nr. | Emërtimi | Funksioni | Pin Nr. | Emërtimi | Funksioni |
| 14 | ВХ1 "+" | Hyrja e drejtpërdrejtë e kontrollit të Kanalit 1 | 15 | IR | Kolektori matës për monitorimin e tensionit të ngopjes në transistorin e kontrolluar të kanalit të parë |
| 13 | ВХ1 “–” | Hyrja e kontrollit të kundërt të kanalit të parë | 16 | IR1 | Hyrja e kontrollit të tensionit të ngopjes me prag të rregullueshëm dhe kohën e bllokimit të kanalit të parë |
| 12 | ST "+E gropë" | Statusi i tensionit të furnizimit të fazës së daljes së kanalit të parë | 17 | Jashtë 2 | Dalja e kontrollit të portës së transistorit me kohën e rregullueshme të ndezjes së transistorit të kontrolluar të kanalit të parë |
| 11 | VP | Hyrja për lidhjen e një kondensatori shtesë (caktimi i kohës së vonesës së ndezjes) të kanalit të parë | 18 | Jashtë 1 | Dalja e kontrollit të portës së transistorit me kohën e rregullueshme të fikjes së transistorit të kontrolluar të kanalit të parë |
| 10 | ST | Dalja e alarmit të statusit në transistorin e kontrolluar të kanalit të parë | 19 | –E gropë | |
| 9 | BLLOK | Blloko hyrjen | 20 | Gjeneral | Daljet e tensionit të furnizimit të seksionit të energjisë të drejtuesit të kanalit të parë |
| 8 | I pa përfshirë | 21 | +E gropë | Daljet e tensionit të furnizimit të seksionit të energjisë të drejtuesit të kanalit të parë | |
| 7 | +5 V | 22 | +E gropë " | ||
| 6 | Hyrja për lidhjen e energjisë në qarkun e hyrjes | 23 | gjeneral" | Daljet e tensionit të furnizimit të seksionit të energjisë të drejtuesit të kanalit të dytë | |
| 5 | ВХ2 "+" | Hyrja e drejtpërdrejtë e kontrollit të kanalit 2 | 24 | – E gropë” | Daljet e tensionit të furnizimit të seksionit të energjisë të drejtuesit të kanalit të dytë |
| 4 | ВХ2 “–” | Hyrja e kontrollit të kundërt të kanalit të dytë | 25 | jashtë 1" | Dalja e kontrollit të portës së tranzistorit me kohën e rregullueshme të ndezjes së transistorit të kontrolluar të kanalit të dytë |
| 3 | ST “+E gropë”9 | Statusi i tensionit të furnizimit të fazës së daljes së kanalit të dytë | 26 | Jashtë 2" | Dalja e kontrollit të portës së transistorit me kohë të rregullueshme të fikjes së transistorit të kontrolluar të kanalit të dytë |
| 2 | Sz9 | Hyrja për lidhjen e një kondensatori shtesë (përcaktimi i kohës së vonesës së ndërrimit) të kanalit të dytë | 27 | IK1" | Hyrja e kontrollit të tensionit të ngopjes me prag të rregullueshëm dhe kohën e bllokimit të kanalit të dytë |
| 1 | ST9 | Dalja e alarmit të statusit në transistorin e kontrolluar të kanalit të dytë | 28 | IR" | Kolektori matës për monitorimin e tensionit të ngopjes në transistorin e kontrolluar të kanalit të dytë |
Pajisjet e të dy llojeve MD1ХХХ dhe MD2ХХХ sigurojnë gjenerimin e sinjaleve të kontrollit të portës së tranzistorit me vlera të rregullueshme veçmas të rrymave të karikimit dhe shkarkimit, me parametrat dinamikë të kërkuar, sigurojnë kontrollin e tensionit dhe mbrojtjen e portave të tranzistorit në rast të tensionit të pamjaftueshëm ose të tepërt në ato. Të dy llojet e pajisjeve monitorojnë tensionin e ngopjes së transistorit të kontrolluar dhe kryejnë një mbyllje të qetë të ngarkesës emergjente në situata kritike, duke gjeneruar një sinjal optobashkues që tregon këtë. Përveç këtyre funksioneve, pajisjet e serisë MD1XXX kanë aftësinë për të kontrolluar rrymën përmes një transistori të kontrolluar duke përdorur një rezistencë të jashtme matëse të rrymës - një "shunt". Rezistenca të tilla, me rezistenca nga 0,1 deri në disa mOhm dhe fuqi dhjetëra e qindra W, të bëra në baza qeramike në formën e shiritave nikrom ose manganin me gjeometri të saktë me vlera nominale të rregullueshme, u zhvilluan gjithashtu nga Electrum AV LLC. Informacione më të hollësishme rreth tyre mund të gjenden në faqen e internetit www.orel.ru/voloshin.
Tabela 5. Parametrat bazë elektrikë
| Qarku i hyrjes | ||||
| min. | lloji. | Maks. | ||
| Tensioni i furnizimit, V | 4,5 | 5 | 18 | |
| Konsumi aktual, mA | jo më shumë se 80 pa ngarkesë jo më shumë se 300 mA me ngarkesë | |||
| Logjika e hyrjes | CMOS 3–15 V, TTL | |||
| Rryma në hyrjet e kontrollit, mA | jo më shumë se 0.5 | |||
| Tensioni i daljes st, V | jo më shumë se 15 | |||
| Rryma e daljes st, mA | të paktën 10 | |||
| Qarku i daljes | ||||
| Rryma e daljes maksimale, A | ||||
| MD215 | jo më shumë se 1.5 | |||
| MD250 | jo më shumë se 5.0 | |||
| MD280 | jo më shumë se 8.0 | |||
| Rryma mesatare e daljes, mA | jo më shumë se 40 | |||
| Frekuenca maksimale e ndërrimit, kHz | jo më pak se 100 | |||
| Shkalla e ndryshimit të tensionit, kV/µs | të paktën 50 | |||
| Tensioni maksimal në transistorin e kontrolluar, V | jo më pak se 1200 | |||
| Konvertuesi DC/DC | ||||
| Tensioni i daljes, V | të paktën 15 | |||
| Pushteti, W | jo më pak se 1 jo më pak se 6 (për modelet me indeks M) | |||
| Efikasiteti | të paktën 80% | |||
| Karakteristikat dinamike | ||||
| Vonesa e daljes së hyrjes t aktivizohet, µs | jo më shumë se 1 | |||
| Vonesa mbrojtëse e mbylljes t fikur, µs | jo më shumë se 0.5 | |||
| Statusi i vonesës së ndezjes, μs | jo më shumë se 1 | |||
| Koha e rikuperimit pas aktivizimit të mbrojtjes, μs | jo më shumë se 10 | |||
| të paktën 1 (i caktuar nga kapacitetet Сt,Сt") | ||||
| Koha e reagimit të qarkut të mbrojtjes së tensionit të ngopjes kur transistori është ndezur tblock, μs | të paktën 1 | |||
| Tensionet e pragut | ||||
| min. | lloji. | Maks. | ||
| Pragu i mbrojtjes për furnizim të pamjaftueshëm të energjisë E, V | 10,4 | 11 | 11,7 | |
| Qarku i mbrojtjes së tensionit të ngopjes së transistorit të kontrolluar siguron që dalja të fiket dhe sinjali CT të gjenerohet me një tension në hyrjen "IR", V | 6 | 6,5 | 7 | |
| Izolimi | ||||
| Tensioni i izolimit të sinjaleve të kontrollit në lidhje me sinjalet e fuqisë, V | tension jo më pak se 4000 AC | |||
| Tensioni i izolimit të konvertuesit DC/DC, V | tension jo më pak se 3000 DC | |||
Drejtuesit e propozuar ju lejojnë të kontrolloni transistorët në frekuenca të larta (deri në 100 kHz), gjë që ju lejon të arrini efikasitet shumë të lartë të proceseve të konvertimit.
Pajisjet e serisë MD2ХХХ kanë një bllok logjik të integruar të hyrjes që ju lejon të kontrolloni sinjale me vlera të ndryshme nga 3 në 15 V (CMOS) dhe nivele standarde TTL, duke siguruar një nivel identik të sinjaleve të kontrollit të portës së tranzitorit dhe duke formuar një Kohëzgjatja e vonesës së ndërrimit të tensioneve të sipërme dhe të larta, e rregullueshme duke përdorur kondensatorë të jashtëm, krahu i poshtëm i gjysmë urës, i cili siguron mungesën e rrymave përmes.
Karakteristikat e përdorimit të drejtuesve duke përdorur shembullin e pajisjes MD2ХХХ
Shqyrtim i shkurtër
Modulet e drejtuesit MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P janë module kontrolli universale të krijuara për ndërrimin e IGBT-ve dhe transistorëve me efekt në terren me fuqi të lartë.
Të gjitha llojet MD2ХХХ kanë kontakte të pajtueshme reciprokisht dhe ndryshojnë vetëm në nivelin e rrymës maksimale të pulsit.
Llojet MD me fuqi më të larta - MD250, MD280, MD250P, MD280P janë të përshtatshme për shumicën e moduleve ose disa transistorë të lidhur paralel të përdorur në frekuenca të larta.
Modulet drejtuese të serisë MD2XXX ofrojnë një zgjidhje të plotë për problemet e kontrollit dhe mbrojtjes për IGBT-të dhe transistorët me efekt në terren. Në fakt, nuk kërkohen komponentë shtesë as në anën e hyrjes, as në anën e daljes.
Veprimi
Modulet e drejtuesit MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P për secilin nga dy kanalet përmbajnë:
- qarku i hyrjes që siguron përputhjen e nivelit të sinjalit dhe vonesën e ndërrimit mbrojtës;
- izolimi elektrik midis qarkut të hyrjes dhe pjesës së fuqisë (daljes);
- qark i kontrollit të portës së tranzistorit; në një tranzistor të hapur;
- qark për monitorimin e nivelit të tensionit të furnizimit të pjesës së fuqisë së drejtuesit;
- përforcues;
- mbrojtje kundër rritjeve të tensionit në pjesën e daljes së drejtuesit;
- Burimi i tensionit të izoluar elektrikisht - Konvertuesi DC//DC (vetëm për modulet me indeks P)
Të dy kanalet drejtuese funksionojnë në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri.
Falë izolimit elektrik të ofruar nga transformatorët dhe çiftëzuesit optikë (i nënshtruar një tensioni testimi prej 2650 V AC në 50 Hz për 1 minutë) midis qarkut të hyrjes dhe seksionit të energjisë, si dhe një shpejtësi të tensionit jashtëzakonisht të lartë prej 30 kV/µs , modulet e drejtuesit përdoren në qarqe me tensione të mëdha potenciale dhe kërcime të mëdha potenciale që ndodhin midis pjesës së fuqisë dhe qarkut të kontrollit.
Kohët shumë të shkurtra të vonesës së drejtuesve të serisë MD2XXX lejojnë që ata të përdoren në furnizimet me energji me frekuencë të lartë, konvertuesit me frekuencë të lartë dhe konvertuesit e rezonancës. Falë kohëve të tyre jashtëzakonisht të shkurtra të vonesës, ato garantojnë funksionim pa probleme gjatë kontrollit të urës.
Një nga funksionet kryesore të drejtuesve të serisë MD2ХХХ është garantimi i mbrojtjes së besueshme të transistorëve të fuqisë së kontrolluar nga qarqet e shkurtra dhe mbingarkesat. Gjendja emergjente e tranzistorit përcaktohet duke përdorur tensionin në kolektorin e tranzitorit të fuqisë në gjendje të hapur. Nëse tejkalohet një prag i përcaktuar nga përdoruesi, transistori i fuqisë fiket dhe mbetet i çaktivizuar derisa të përfundojë niveli i sinjalit aktiv në hyrjen e kontrollit. Pas kësaj, tranzistori mund të ndizet përsëri duke aplikuar një nivel aktiv në hyrjen e kontrollit. Ky koncept mbrojtës përdoret gjerësisht për të mbrojtur në mënyrë të besueshme IGBT-të.
Caktimi funksional i kunjave
Kunjat 14 (VX1 "+"), 13 (VX1 "–")
Kunjat 13 dhe 14 janë hyrjet e kontrollit të drejtuesit. Kontrolli kryhet duke aplikuar nivele logjike TTL për to. Hyrja In1 "+" është e drejtpërdrejtë, d.m.th., kur aplikohet një 1 logjik në të, hapet transistori i fuqisë dhe kur aplikohet një 0, mbyllet. Hyrja In1 "–" është e anasjelltë, domethënë, kur aplikohet logjika 1 në të, transistori i fuqisë mbyllet dhe kur aplikohet 1, hapet. Në mënyrë tipike, In1 "–" lidhet me përcjellësin e përbashkët të pjesës hyrëse të drejtuesit dhe kontrollohet duke përdorur hyrjen "+" In1. Lidhja invertuese dhe jo-invertuese e drejtuesit është paraqitur në Fig. 10.
Tabela 6 tregon diagramin e gjendjes së një kanali drejtues.
Izolimi elektrik midis pjesëve hyrëse dhe dalëse të drejtuesit në këto kunja kryhet duke përdorur optobashkues. Falë përdorimit të tyre, eliminohet mundësia e ndikimit të proceseve kalimtare që ndodhin në tranzistorin e fuqisë në qarkun e kontrollit.
Tabela 6. Diagrami i gjendjes së një kanali drejtues
| Në 1+ | në 1 - | Tensioni i portës së tranzistorit | Tensioni i ngopjes së tranzistorit >normal | St | St "+E gropë" | Jashtë |
| X | X | + | X | X | L | L |
| x | x | x | + | l | N | l |
| l | x | x | x | x | N | l |
| x | H | x | x | x | H | l |
| H | l | - | - | H | H | H |
Qarku i hyrjes ka mbrojtje të integruar që parandalon që të dy transistorët e fuqisë së gjysmë urës të hapen njëkohësisht. Nëse një sinjal kontrolli aktiv aplikohet në hyrjet e kontrollit të të dy kanaleve, qarku do të bllokohet dhe të dy transistorët e fuqisë do të mbyllen.
Modulet e drejtuesit duhet të vendosen sa më afër që të jetë e mundur me transistorët e fuqisë dhe të lidhen me to me përçuesit më të shkurtër të mundshëm. Hyrja In1 "+" dhe In1 "–" mund të lidhen me qarkun e kontrollit dhe monitorimit me përçues deri në 25 cm të gjatë.
Për më tepër, përçuesit duhet të funksionojnë paralelisht. Për më tepër, hyrjet In1 "+" dhe In1 "–" mund të lidhen me qarkun e kontrollit dhe monitorimit duke përdorur një çift të përdredhur. Përçuesi i përbashkët në qarkun e hyrjes duhet të lidhet gjithmonë veçmas për të dy kanalet për të siguruar transmetim të besueshëm të pulseve të kontrollit.
Duke marrë parasysh që transmetimi i besueshëm i pulseve të kontrollit ndodh në rastin e një impulsi shumë të gjatë, konfigurimi i plotë duhet të kontrollohet në rastin e një pulsi kontrolli minimalisht të shkurtër.
Pin 12 (ST "+E gropë")
Pini 12 është një dalje e statusit që konfirmon praninë e fuqisë (+18 V) në pjesën dalëse (fuqi) të drejtuesit. Është montuar sipas një qarku të hapur kolektori. Kur drejtuesi funksionon normalisht (furnizimi me energji është i disponueshëm dhe niveli i tij është i mjaftueshëm), kunja e statusit lidhet me kutinë e përbashkët të qarkut të kontrollit duke përdorur një transistor të hapur. Nëse ky kunj i statusit lidhet sipas diagramit të paraqitur në Fig. 11, atëherë një situatë emergjente do të korrespondojë me një nivel të tensionit të lartë në të (+5 V). Funksionimi normal i drejtuesit do të korrespondojë me një nivel të ulët të tensionit në këtë kunj të statusit. Vlera tipike e rrymës që rrjedh përmes kunjit të statusit korrespondon me 10 mA, prandaj, vlera e rezistencës R llogaritet duke përdorur formulën R = U / 0.01,
ku U është tensioni i furnizimit. Kur tensioni i furnizimit bie nën 12 V, transistori i energjisë fiket dhe drejtuesi bllokohet.
Pin 11 (Сз)
Një kondensator shtesë është i lidhur me pinin 11, i cili rrit kohën e vonesës midis tonit të pulsit të hyrjes dhe daljes në drejtues. Si parazgjedhje (pa një kondensator shtesë) kjo kohë është saktësisht 1 μs, për shkak të së cilës drejtuesi nuk i përgjigjet pulseve më të shkurtra se 1 μs (mbrojtje kundër zhurmës së impulsit). Qëllimi kryesor i kësaj vonese është të eliminojë shfaqjen e rrymave të përçuara që dalin në gjysmë ura. Nëpërmjet rrymave shkaktojnë ngrohjen e tranzistorëve të energjisë, aktivizimin e mbrojtjes emergjente, rritjen e konsumit të rrymës dhe përkeqësimin e efikasitetit të qarkut. Duke futur këtë vonesë, të dy kanalet e një drejtuesi të ngarkuar me gjysmë urë mund të drejtohen nga një sinjal i vetëm me valë katrore.
Për shembull, moduli 2MBI 150 ka një vonesë fikjeje prej 3 μs; prandaj, për të parandaluar shfaqjen e rrymave të përçuara në modul kur kanalet kontrollohen së bashku, është e nevojshme të instaloni një kapacitet shtesë prej të paktën 1200. pF në të dy kanalet.
Për të zvogëluar ndikimin e temperaturës së ambientit në kohën e vonesës, është e nevojshme të zgjidhni kondensatorët me TKE të ulët.
Pini 10 (ST)
Pin 10 është dalja e statusit të një alarmi në tranzitorin e fuqisë së kanalit të parë. Një nivel i lartë logjik në dalje korrespondon me funksionimin normal të drejtuesit, dhe një nivel i ulët korrespondon me një emergjencë. Një aksident ndodh kur voltazhi i ngopjes në tranzistorin e fuqisë tejkalon nivelin e pragut. Rryma maksimale që rrjedh nëpër dalje është 8 mA.
Pini 9 (BLOCK)
Pini 6 është hyrja e kontrollit të drejtuesit. Kur një njësi logjike aplikohet në të, funksionimi i drejtuesit bllokohet dhe një tension bllokues furnizohet me transistorët e fuqisë. Hyrja e bllokimit është e përbashkët për të dy kanalet. Për funksionimin normal të drejtuesit, një zero logjike duhet të aplikohet në këtë hyrje.
Pini 8 nuk përdoret.
Kunjat 7 (+5 V) dhe 6 (të zakonshme)
Kunjat 6 dhe 7 janë hyrje për lidhjen e energjisë me drejtuesin. Fuqia furnizohet nga një burim me fuqi 8 W dhe tension daljeje 5 ± 0,5 V. Fuqia duhet të lidhet me drejtuesin me përçues të shkurtër (për të zvogëluar humbjet dhe për të rritur imunitetin ndaj zhurmës). Nëse përçuesit lidhës kanë një gjatësi prej më shumë se 25 cm, është e nevojshme të vendosni kondensatorë që shtypin zhurmën (kondensator qeramik me kapacitet 0,1 μF) midis tyre sa më afër drejtuesit.
Pin 15 (IR)
Pini 15 (kolektor matës) është i lidhur me kolektorin e tranzistorit të fuqisë. Nëpërmjet tij kontrollohet tensioni në transistorin e hapur. Në rast të një qarku të shkurtër ose të mbingarkesës, voltazhi në transistorin e hapur rritet ndjeshëm. Kur tejkalohet vlera e tensionit të pragut në kolektorin e tranzitorit, transistori i fuqisë fiket dhe aktivizohet statusi i alarmit ST. Diagramet kohore të proceseve që ndodhin në drejtuesin kur aktivizohet mbrojtja janë paraqitur në Fig. 7. Pragu i përgjigjes së mbrojtjes mund të reduktohet duke lidhur diodat e lidhura në seri, dhe vlera e pragut të tensionit të ngopjes është U us. por.=7 –n U pr.VD, ku n është numri i diodave, U pr.VD është rënia e tensionit në diodën e hapur. Nëse tranzistori i fuqisë furnizohet nga një burim 1700 V, është e nevojshme të instaloni një diodë shtesë me një tension prishjeje prej të paktën 1000 V. Katoda e diodës është e lidhur me kolektorin e tranzitorit të energjisë. Koha e reagimit të mbrojtjes mund të rregullohet duke përdorur pinin 16-IK1.
Pin 16 (IC1)
Pin 16 (kolektor matës), ndryshe nga pin 15, nuk ka një diodë të integruar dhe një rezistencë kufizuese. Është e nevojshme të lidhni një kondensator, i cili përcakton kohën e përgjigjes së mbrojtjes bazuar në tensionin e ngopjes në një transistor të hapur. Kjo vonesë është e nevojshme për të parandaluar ndërhyrjen nga ndikimi i qarkut. Duke lidhur një kondensator, koha e reagimit të mbrojtjes rritet në proporcion me kapacitetin bllokues t = 4 C U us. por., ku C është kapaciteti i kondensatorit, pF. Kjo kohë përmblidhet me kohën e vonesës së brendshme të shoferit t off (10%) = 3 μs. Si parazgjedhje, drejtuesi përmban kapacitetin C = 100 pF, prandaj, vonesa e përgjigjes së mbrojtjes është t = 4 100 6.3 + t off (10%) = 5.5 μs. Nëse është e nevojshme, kjo kohë mund të rritet duke lidhur një kapacitet midis kunjit 16 dhe telit të përbashkët të furnizimit me energji të njësisë së energjisë.
Kunjat 17 (nga 2) dhe 18 (nga 1)
Kunjat 17 dhe 18 janë dalje të drejtuesit. Ato janë krijuar për të lidhur transistorët e fuqisë dhe për të rregulluar kohën e ndezjes së tyre. Pini 17 (jashtë. 2) furnizon një potencial pozitiv (+18 V) në portën e modulit të kontrolluar dhe kunja 18 (jashtë. 1) siguron një potencial negativ (–5 V). Nëse është e nevojshme të sigurohen skaje të pjerrëta të kontrollit (rreth 1 μs) dhe fuqi ngarkese jo shumë të lartë (dy module 2MBI 150 të lidhur paralelisht), lejohet lidhja direkte e këtyre daljeve me kunjat e kontrollit të moduleve. Nëse keni nevojë të shtrëngoni skajet ose të kufizoni rrymën e kontrollit (në rast të ngarkesës së rëndë), atëherë modulet duhet të lidhen me kunjat 17 dhe 18 përmes rezistorëve kufizues.
Nëse voltazhi i ngopjes tejkalon nivelin e pragut, një ulje e qetë mbrojtëse e tensionit ndodh në portën e transistorit të kontrollit. Koha për të reduktuar tensionin në portën e transistorit në nivelin 90%t off (90%) = 0,5 μs, në nivelin e 10%t off (10%) = 3 μs. Një ulje e qetë e tensionit të daljes është e nevojshme për të eliminuar mundësinë e një rritje të tensionit.
Kunjat 19 (-furnizimi E), 20 (i zakonshëm) dhe 21 (furnizimi + E)
Kunjat 19, 20 dhe 21 janë daljet e fuqisë së seksionit të fuqisë së drejtuesit. Këto kunja marrin tension nga drejtuesi i konvertuesit DC/DC. Në rastin e përdorimit të drejtuesve të tillë si MD215, MD250, MD280 pa konvertues të integruar DC/DC, furnizimet me energji të jashtme lidhen këtu: 19 pin –5 V, 20 pin - e zakonshme, 21 pin +18 V për një rrymë deri në 0.2 A.
Llogaritja dhe zgjedhja e shoferit
Të dhënat fillestare për llogaritjen janë kapaciteti i hyrjes së modulit C në ose ngarkesa ekuivalente Q in, rezistenca e hyrjes së modulit R në, lëkundje e tensionit në hyrjen e modulit. U = 30 V (të dhëna në informacionin e referencës për moduli), frekuenca maksimale e funksionimit në të cilën moduli funksionon f max.
Është e nevojshme të gjendet rryma e pulsit që rrjedh përmes hyrjes së kontrollit të modulit Imax, fuqia maksimale e konvertuesit DC/DC P.
Figura 16 tregon qarkun ekuivalent të hyrjes së modulit, i cili përbëhet nga një kapacitet i portës dhe një rezistencë kufizuese.
Nëse ngarkesa Qin është e specifikuar në të dhënat e burimit, atëherë është e nevojshme ta rillogaritni atë në kapacitetin ekuivalent të hyrjes Cin =Qin /D U.
Fuqia reaktive e alokuar në kapacitetin hyrës të modulit llogaritet me formulën Рс =f Q hyrja D U. Fuqia totale e konvertuesit DC/DC të drejtuesit Р është shuma e fuqisë së konsumuar nga faza e daljes së shoferi Рout, dhe fuqia reaktive e alokuar në kapacitetin hyrës të modulit Рс: P = P out + Pc.
Frekuenca e funksionimit dhe luhatja e tensionit në hyrjen e modulit u morën si maksimale në llogaritjet; prandaj, u mor fuqia maksimale e mundshme e konvertuesit DC/DC gjatë funksionimit normal të drejtuesit.
Duke ditur rezistencën e rezistorit kufizues R, mund të gjeni rrymën e pulsit që rrjedh përmes drejtuesit: I max =D U/R.
Bazuar në rezultatet e llogaritjes, mund të zgjidhni drejtuesin më optimal të nevojshëm për të kontrolluar modulin e energjisë.
Ndoshta pas leximit të këtij artikulli nuk do t'ju duhet të instaloni radiatorë me të njëjtën madhësi në transistorë.
Përkthimi i këtij artikulli.
Një mesazh i shkurtër nga përkthyesi:
Së pari, në këtë përkthim mund të ketë probleme serioze me përkthimin e termave, nuk kam studiuar mjaftueshëm inxhinierinë elektrike dhe dizajnin e qarkut, por ende di diçka; Gjithashtu u përpoqa të përkthej gjithçka sa më qartë, kështu që nuk përdora koncepte të tilla si bootstrap, MOSFET, etj. Së dyti, nëse tani është e vështirë të bësh një gabim drejtshkrimor (lavdërim për përpunuesit e fjalëve për treguesin e gabimeve), atëherë është mjaft e lehtë të bësh një gabim në shenjat e pikësimit.
Dhe për këto dy pika, ju kërkoj të më gjuani sa më fort në komente.
Tani le të flasim më shumë për temën e artikullit - me gjithë larminë e artikujve në lidhje me ndërtimin e automjeteve (makinave) të ndryshme tokësore në MK, në Arduino, në<вставить название>, dizajni i vetë qarkut, aq më pak qarku i lidhjes së motorit, nuk përshkruhet në detaje të mjaftueshme. Zakonisht duket kështu:
- merr motorin
- merrni komponentët
- lidhni komponentët dhe motorin
- …
- FITIMI!1!
Por, për të ndërtuar qarqe më komplekse sesa thjesht rrotullimi i një motori PWM në një drejtim përmes L239x, zakonisht keni nevojë për njohuri për urat e plota (ose urat H), për transistorët me efekt në terren (ose MOSFET) dhe për drejtuesit e tyre. Nëse nuk ka kufizime, atëherë mund të përdorni transistorë me kanal p dhe n për një urë të plotë, por nëse motori është mjaft i fuqishëm, atëherë transistorët e kanalit p së pari do të duhet të varen me një numër të madh radiatorësh, atëherë do të shtohen ftohës, por nëse është turp t'i hedhësh plotësisht, atëherë mund të provosh lloje të tjera ftohjeje ose thjesht të përdorësh vetëm transistorë n-kanalësh në qark. Por ka një problem të vogël me transistorët me kanal n - ndonjëherë mund të jetë mjaft e vështirë t'i hapësh ato "në një mënyrë miqësore".
Kështu që po kërkoja diçka që të më ndihmonte për të bërë një diagram të duhur dhe gjeta një artikull në blogun e një të riu të quajtur Syed Tahmid Mahbub. Vendosa ta ndaj këtë artikull.
Në shumë situata, ne duhet të përdorim FET si ndërprerës të nivelit të lartë. Gjithashtu në shumë situata duhet të përdorim transistorë me efekt në terren si ndërprerës si për nivelet e sipërme ashtu edhe për ato të poshtme. Për shembull, në qarqet e urës. Në qarqet e urave të pjesshme kemi 1 MOSFET të nivelit të lartë dhe 1 MOSFET të nivelit të ulët. Në qarqet e urës së plotë kemi 2 MOSFET të nivelit të lartë dhe 2 MOSFET të nivelit të ulët. Në situata të tilla, do të na duhet të përdorim drejtuesit e nivelit të lartë dhe të ulët së bashku. Mënyra më e zakonshme për të kontrolluar transistorët me efekt në terren në raste të tilla është përdorimi i një drejtuesi ndërprerës të nivelit të ulët dhe të lartë për MOSFET. Pa dyshim, çipi më i popullarizuar i shoferit është IR2110. Dhe në këtë artikull/libër shkollor do të flas pikërisht për këtë.
Ju mund të shkarkoni dokumentacionin për IR2110 nga faqja e internetit IR. Këtu është lidhja e shkarkimit: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf
Le të hedhim një vështrim në diagramin e bllokut, si dhe përshkrimin dhe vendndodhjen e kunjave:
Figura 1 - Blloku funksional i IR2110
Figura 2 - pika IR2110
Figura 3 - Përshkrimi i kunjave IR2110
Vlen gjithashtu të përmendet se IR2110 vjen në dy paketa - një pinout PDIP 14-pin dhe një montim sipërfaqësor SOIC me 16 pin.
Tani le të flasim për kontakte të ndryshme.
VCC është furnizimi me energji i nivelit të ulët, duhet të jetë midis 10V dhe 20V. VDD është furnizimi logjik për IR2110, duhet të jetë midis +3V dhe +20V (në lidhje me VSS). Tensioni aktual që zgjidhni të përdorni varet nga niveli i tensionit të sinjaleve hyrëse. Këtu është grafiku:
Figura 4 - Varësia e logjikës 1 nga fuqia
Zakonisht përdoret një VDD prej +5V. Kur VDD = +5V, pragu i hyrjes së logjikës 1 është pak më i lartë se 3V. Kështu, kur VDD = +5V, IR2110 mund të përdoret për të kontrolluar ngarkesën kur hyrja "1" është më e lartë se 3 (disa) volt. Kjo do të thotë se IR2110 mund të përdoret për pothuajse të gjitha qarqet, pasi shumica e qarqeve priren të furnizohen me energji rreth 5V. Kur përdorni mikrokontrollues, voltazhi i daljes do të jetë më i lartë se 4V (në fund të fundit, mikrokontrolluesi mjaft shpesh ka VDD = +5V). Kur përdorni një SG3525 ose TL494 ose një kontrollues tjetër PWM, ndoshta do t'ju duhet t'i fuqizoni ato me një tension më të madh se 10 V, që do të thotë se daljet do të jenë më të mëdha se 8 V në atë logjik. Kështu, IR2110 mund të përdoret pothuajse kudo.
Ju gjithashtu mund ta reduktoni VDD në rreth +4V nëse përdorni një mikrokontrollues ose ndonjë çip që nxjerr 3,3V (p.sh. dsPIC33). Gjatë projektimit të qarqeve me IR2110, vura re se ndonjëherë qarku nuk funksiononte siç duhet kur VDD e IR2110 ishte vendosur në më pak se +4V. Prandaj, nuk rekomandoj përdorimin e VDD nën +4V. Në shumicën e qarqeve të mia, nivelet e sinjalit nuk kanë një tension më të vogël se 4V si "1" dhe kështu përdor VDD = +5V.
Nëse për ndonjë arsye në qark niveli i sinjalit logjik "1" ka një tension më të vogël se 3V, atëherë duhet të përdorni një konvertues niveli / përkthyes niveli, ai do të rrisë tensionin në kufijtë e pranueshëm. Në situata të tilla, unë rekomandoj rritjen në 4V ose 5V dhe përdorimin e IR2110 VDD = +5V.
Tani le të flasim për VSS dhe COM. VSS është vendi për logjikën. COM është "kthim i nivelit të ulët" - në thelb terreni i nivelit të ulët të shoferit. Mund të duket sikur janë të pavarur dhe dikush mund të mendojë se ndoshta do të ishte e mundur të izolohen daljet e drejtuesit dhe logjika e sinjalit të drejtuesit. Megjithatë, kjo do të ishte e gabuar. Edhe pse nuk janë të lidhur nga brenda, IR2110 është një drejtues jo i izoluar, që do të thotë se VSS dhe COM duhet të lidhen të dyja me tokën.
HIN dhe LIN janë hyrje logjike. Një sinjal i lartë në HIN do të thotë që ne duam të kontrollojmë çelësin e lartë, domethënë, prodhimi i nivelit të lartë kryhet në HO. Një sinjal i ulët në HIN do të thotë që ne duam të fikim MOSFET-in e nivelit të lartë, domethënë HO është dalja e nivelit të ulët. Prodhimi në HO, i lartë ose i ulët, nuk konsiderohet në lidhje me tokën, por në lidhje me VS. Së shpejti do të shohim se si qarqet e amplifikatorit (diodë + kondensator) duke përdorur VCC, VB dhe VS ofrojnë fuqi lundruese për të drejtuar MOSFET. VS është kthimi i fuqisë lundruese. Në nivel të lartë, niveli në HO është i barabartë me nivelin në VB, në raport me VS. Në nivel të ulët, niveli në HO është i barabartë me VS, në raport me VS, efektivisht zero.
Një sinjal i lartë LIN do të thotë që ne duam të kontrollojmë çelësin e ulët, domethënë, LO nxjerr një nivel të lartë. Një sinjal i ulët LIN do të thotë që ne duam të fikim MOSFET-in e nivelit të ulët, domethënë LO është dalja e nivelit të ulët. Prodhimi në LO konsiderohet relativ me tokën. Kur sinjali është i lartë, niveli në LO është i njëjtë me atë në VCC, në krahasim me VSS, në mënyrë efektive të tokëzuar. Kur sinjali është i ulët, niveli në LO është i njëjtë si në VSS, në raport me VSS, efektivisht zero.
SD përdoret si kontroll i ndalimit. Kur niveli është i ulët, IR2110 është i ndezur - funksioni i ndalimit është i çaktivizuar. Kur ky pin është i lartë, daljet fiken, duke çaktivizuar kontrollin e IR2110.
Tani le të hedhim një vështrim në një konfigurim të zakonshëm me IR2110 për të drejtuar MOSFET si çelësa të lartë dhe të ulët - qarqe gjysmë urë.
Figura 5 - Qarku bazë në IR2110 për kontrollin me gjysmë urë
D1, C1 dhe C2 së bashku me IR2110 formojnë qarkun e amplifikatorit. Kur LIN = 1 dhe Q2 është i ndezur, C1 dhe C2 ngarkohen në nivelin VB, pasi një diodë ndodhet nën +VCC. Kur LIN = 0 dhe HIN = 1, ngarkimi në C1 dhe C2 përdoret për të shtuar tension shtesë, VB në këtë rast, mbi nivelin e burimit Q1 për të drejtuar Q1 në një konfigurim të lartë të ndërprerës. Një kapacitet mjaft i madh duhet të zgjidhet në C1 në mënyrë që të jetë e mjaftueshme për të siguruar ngarkesën e nevojshme për Q1 në mënyrë që Q1 të ndizet gjatë gjithë kohës. C1 gjithashtu nuk duhet të ketë shumë kapacitet, pasi procesi i karikimit do të zgjasë shumë dhe niveli i tensionit nuk do të rritet mjaftueshëm për të mbajtur MOSFET të ndezur. Sa më e gjatë të jetë koha e kërkuar në gjendjen e ndezur, aq më i madh është kapaciteti i kërkuar. Kështu, një frekuencë më e ulët kërkon një kapacitet më të madh C1. Një faktor mbushjeje më i lartë kërkon një kapacitet më të madh C1. Sigurisht, ka formula për llogaritjen e kapacitetit, por për këtë ju duhet të dini shumë parametra, dhe ne mund të mos dimë disa prej tyre, për shembull, rrymën e rrjedhjes së një kondensatori. Kështu që sapo vlerësova kapacitetin e përafërt. Për frekuenca të ulëta si 50Hz, unë përdor një kapacitet prej 47uF deri në 68uF. Për frekuenca të larta si 30-50 kHz, unë përdor kapacitete që variojnë nga 4.7uF në 22uF. Meqenëse ne përdorim një kondensator elektrolitik, një kondensator qeramik duhet të përdoret paralelisht me këtë kondensator. Një kondensator qeramik nuk është i nevojshëm nëse kondensatori përforcues është tantal.
D2 dhe D3 shkarkojnë shpejt portën e MOSFET-ve, duke anashkaluar rezistorët e portës dhe duke zvogëluar kohën e fikjes. R1 dhe R2 janë rezistorë të portës kufizuese të rrymës.
MOSV mund të jetë maksimumi 500 V.
KQV-ja duhet të vijë nga burimi pa ndërhyrje. Duhet të instaloni kondensatorë filtrues dhe shkëputës nga +VCC në tokë për filtrim.
Le të shohim tani disa qarqe shembull me IR2110.
Figura 6 - Qarku me IR2110 për gjysmë urën e tensionit të lartë
Figura 7 - Qarku me IR2110 për një urë të plotë të tensionit të lartë me kontroll të pavarur të çelësit (e klikueshme)
Në figurën 7 shohim IR2110 të përdorur për të kontrolluar një urë të plotë. Nuk ka asgjë të komplikuar në lidhje me të dhe unë mendoj se ju tashmë e kuptoni këtë. Ju gjithashtu mund të aplikoni një thjeshtim mjaft popullor këtu: ne lidhim HIN1 me LIN2, dhe ne lidhim HIN2 me LIN1, në këtë mënyrë marrim kontrollin e të 4 çelësave duke përdorur vetëm 2 sinjale hyrëse, në vend të 4, kjo tregohet në Figurën 8.
Figura 8 - Skema me IR2110 për një urë të plotë të tensionit të lartë me kontroll çelësi me dy hyrje (të klikueshme)
Figura 9 - Qarku me IR2110 si drejtues i nivelit të lartë të tensionit të lartë
Në figurën 9 shohim IR2110 të përdorur si drejtues të nivelit të lartë. Qarku është mjaft i thjeshtë dhe ka të njëjtin funksionalitet siç përshkruhet më sipër. Një gjë që duhet marrë parasysh është se meqenëse nuk kemi më një ndërprerës të nivelit të ulët, duhet të ketë një ngarkesë të lidhur nga OUT në tokë. Përndryshe, kondensatori i amplifikatorit nuk do të jetë në gjendje të ngarkohet.
Figura 10 - Qarku me IR2110 si drejtues i nivelit të ulët
Figura 11 - Qarku me IR2110 si drejtues i dyfishtë i nivelit të ulët
Nëse keni probleme me IR2110 tuaj dhe gjithçka vazhdon të dështojë, digjet ose shpërthen, jam shumë i sigurt se nuk po përdorni rezistorë me burim porte, duke supozuar se e keni projektuar me kujdes, sigurisht. MOS I HARRONI KURRË RREZISTORËT ME BURIM TË PORTËS. Nëse jeni të interesuar, mund të lexoni për përvojën time me ta këtu (unë shpjegoj edhe arsyen pse rezistorët parandalojnë dëmtimin).
2.3. Drejtues për kontrollin e transistorëve të fuqishëm
Drejtuesit janë çipa kontrolli që lidhin kontrollues të ndryshëm dhe qarqe logjike me transistorë të fuqishëm në fazat e daljes së konvertuesve ose pajisjeve të kontrollit të motorit. Drejtuesit, duke siguruar transmetimin e sinjalit, duhet të prezantojnë sa më pak vonesë kohore, dhe fazat e tyre të daljes duhet të përballojnë ngarkesën e madhe kapacitore karakteristike të qarqeve të portës së transistorëve. Rrymat e lavamanit dhe lavamanit të fazës së daljes së drejtuesit duhet të jenë midis 0,5 dhe 2 A ose më shumë.
Drejtuesi është një përforcues i fuqisë së pulsit dhe është krijuar për të kontrolluar drejtpërdrejt çelsat e fuqisë së konvertuesve të parametrave të energjisë. Qarku i drejtuesit përcaktohet nga lloji i strukturës së tranzistorit kyç (bipolar, MOS ose IGBT) dhe lloji i përçueshmërisë së tij, si dhe vendndodhja e tranzitorit në qarkun e ndërprerësit ("i sipërm", d.m.th. terminalet në gjendje të hapur kanë një potencial të lartë, ose "më të ulët", të dy terminalet e energjisë në gjendje të hapur kanë potencial zero). Drejtuesi duhet të amplifikojë sinjalin e kontrollit për sa i përket fuqisë dhe tensionit dhe, nëse është e nevojshme, të sigurojë zhvendosjen e tij të mundshme. Shoferit mund t'i caktohen gjithashtu funksionet kryesore të mbrojtjes.
Kur hartoni një qark kontrolli për asambletë e tranzistorit të energjisë, duhet të dini se:
a) është e nevojshme të sigurohet një potencial "lundrues" për kontrollimin e çelësit të energjisë "të sipërm" në qarkun gjysmë urë;
b) është jashtëzakonisht e rëndësishme të krijohet një rritje dhe rënie e shpejtë e sinjaleve të kontrollit që vijnë në portat e elementeve të energjisë për të reduktuar humbjet e nxehtësisë gjatë kalimit;
c) është e nevojshme të sigurohet një vlerë e lartë e pulsit të rrymës së kontrollit të portës së elementeve të fuqisë për të rimbushur shpejt kondensatorët e hyrjes;
d) në shumicën dërrmuese të rasteve, kërkohet përputhshmëria elektrike e pjesës hyrëse të drejtuesit me sinjalet standarde dixhitale TTL/CMOS (zakonisht që vijnë nga mikrokontrolluesit).
Për një kohë mjaft të gjatë, zhvilluesit u detyruan të dizajnonin qarqet drejtuese të kontrollit duke përdorur elementë diskrete. Ngjarja e parë e rëndësishme në rrugën e integrimit të drejtuesve të kontrollit ishte shfaqja e mikroqarqeve të serive IR21xx dhe IR22xx (dhe më pas modifikimet e tyre më moderne IRS21xx, IRS22xx), të zhvilluara nga International Rectifies. Këto mikroqarqe sot kanë gjetur aplikim të gjerë në teknologjinë e konvertuesve me fuqi të ulët, pasi plotësojnë të gjitha kërkesat e mësipërme.
Qarku i kontrollit të ndërprerësit të energjisë është ndërtuar gjithmonë në atë mënyrë që sinjali i tij i daljes (në formën e pulseve të moduluara me gjerësi) të specifikohet në lidhje me përcjellësin "i zakonshëm" të qarkut. Siç mund të shihet nga Fig. 2.12, A, e cila tregon një fazë fuqie gjysmë urë për një transistor komutues VT 2 kjo është mjaft e mjaftueshme - sinjali "Control 2" mund të aplikohet drejtpërdrejt në portën (bazën) e tranzistorit përmes drejtuesit G2, pasi burimi i tij (emetuesi) është i lidhur me përcjellësin "i zakonshëm" të qarkut dhe kontrollin kryhet në lidhje me përcjellësin "i zakonshëm".
Por çfarë ndodh me tranzistorin? VT 1, e cila vepron në krahun e sipërm të gjysmë urës? Nëse transistori VT 2 është në gjendje të mbyllur, dhe VT 1 i hapur, në burim VT 1 tension i furnizimit i pranishëm E Pete. Prandaj, për të kaluar tranzitorin VT 1, keni nevojë për një pajisje G1 të izoluar në mënyrë galvanike nga qarku "i zakonshëm", i cili do të transmetojë qartë pulset e qarkut të kontrollit "Control 1" pa futur shtrembërim në sinjale. Zgjidhja klasike e këtij problemi është ndezja e transformatorit të kontrollit T1 (Fig. 2.12, b), i cili, nga njëra anë, izolon në mënyrë galvanike qarqet e kontrollit, dhe nga ana tjetër, transmeton impulse komutuese. Nuk është rastësi që kjo zgjidhje teknike konsiderohet si një "klasike e zhanrit": është e njohur prej dekadash.
A b
Oriz. 2.12. Ndërprerësit e rrymës në qarqet gjysmë urë
Sinjali i hyrjes është një sinjal i çipit të kontrollit me amplitudë standarde të nivelit logjik, dhe duke përdorur tensionin e aplikuar në pinin Vdd, mund të arrihet pajtueshmëria me "logjikën" klasike 5 volt dhe logjikën më moderne 3.3 volt. Në daljen e drejtuesit ka tensione kontrolli për transistorët e fuqisë "të sipërme" dhe "të ulët". Shoferi ka marrë masa për të siguruar nivelet e nevojshme të kontrollit, është krijuar një ekuivalent i izolimit galvanik (pseudo-izolimi), dhe ka funksione shtesë - një hyrje mbylljeje, një njësi mbrojtjeje nën tension dhe një filtër pulsi kontrolli të shkurtër.
Siç mund të shihet nga diagrami bllok (Fig. 2.13), drejtuesi përbëhet nga dy kanale të pavarura, të cilat janë projektuar për të kontrolluar krahët e sipërm dhe të poshtëm të qarqeve gjysmë urë. Në hyrjen e drejtuesit ka formësues pulsi të ndërtuar mbi bazën e shkasave Schmitt. Hyrjet Vcc dhe Vdd janë të destinuara për lidhjen e tensionit të furnizimit me pjesët e fuqisë dhe kontrollit të qarkut, autobusët "tokë" të pjesës së energjisë dhe pjesës së kontrollit janë të shkëputur (terminalë të ndryshëm "të zakonshëm" - Vss dhe COM).
Në shumicën dërrmuese të rasteve, këto kunja thjesht lidhen së bashku. Ekziston gjithashtu mundësia e furnizimit me energji të veçantë të pjesëve të kontrollit dhe fuqisë për të përshtatur nivelet e hyrjes me nivelet e qarkut të kontrollit. Hyrja SD është mbrojtëse. Fazat e daljes janë ndërtuar mbi transistorë plotësues me efekt në terren. Mikroqarku përmban pajisje shtesë që sigurojnë funksionimin e tij të qëndrueshëm si pjesë e qarqeve të konvertimit: kjo është një pajisje për zhvendosjen e nivelit të sinjaleve të kontrollit (ndërrimi i nivelit Vdd/Vcc), një pajisje për shtypjen e zhurmës së impulsit të shkurtër (filtri i pulsit), një vonesë ndërrimi. pajisje (vonesa) dhe një furnizim me energji elektrike me detektor nëntensioni (detektim UV).
Oriz. 2. 13. Njësitë funksionale të mikroqarqeve IRS2110 dhe IRS2113
Një diagram tipik i lidhjes së drejtuesit është paraqitur në Fig. 2.14. Kondensatorë ME 1 dhe ME Z - filtrim. Prodhuesi rekomandon vendosjen e tyre sa më afër terminaleve përkatëse. Kondensator ME 2 dhe diodë VD 1 - faza e bootstrap, e cila siguron energji në qarkun e kontrollit të transistorit anësor "të sipërm". Kondensator ME 4 - filtri në qarkun e energjisë. Rezistenca R 1 dhe R 2 - grila.
Ndonjëherë sinjali i kontrollit të moduluar nga gjerësia mund të gjenerohet jo në dy hyrje kontrolli veçmas, por më tepër të aplikohet në një hyrje në formën e një gjarpërimi me një cikël funksioni të ndryshëm. Kjo metodë kontrolli mund të gjendet, për shembull, në konvertuesit që gjenerojnë një sinjal sinusoidal të një frekuence të caktuar. Në këtë rast, mjafton të vendosni një pauzë "kohë të vdekur" midis mbylljes së një transistori gjysmë urë dhe hapjes së të dytit.
Oriz. 2.14. Diagrami tipik i lidhjes për IRS2110 dhe IRS2113
Një drejtues i tillë me një njësi të integruar për formimin e garantuar të një pauze të "kohës së vdekur" është i disponueshëm në gamën e produkteve International Rectifies - ky është mikroqarku IRS2111 (Fig. 2.15).
Oriz. 2.15. Komponentët funksionalë të çipit IRS2111
Diagrami bllok tregon se drejtuesi ka njësi të integruara për formimin e një pauze "kohë të vdekur" për krahët e sipërm dhe të poshtëm të gjysmë urës. Sipas dokumentacionit të prodhuesit, vlera e "kohës së vdekur" është vendosur në 650 ns (vlera tipike), e cila është mjaft e mjaftueshme për të kontrolluar gjysmë urat që përbëhen nga transistorë të fuqisë MOSFET.
Drejtuesit për kontrollin e qarqeve komplekse të konvertuesit - njëfazore dhe trefazore - përmbajnë një numër të madh elementësh, kështu që nuk është për t'u habitur që ato prodhohen në formën e qarqeve të integruara. Këta mikroqarqe, përveç vetë drejtuesve, përmbajnë edhe qarqe të konvertimit të nivelit, logjikë ndihmëse, qarqe vonese për formimin e kohës “të vdekur”, qarqe mbrojtëse etj. Në bazë të fushës së aplikimit të drejtuesve IC dallohen: të ulëta. drejtuesit kryesorë; drejtuesit kryesorë; drejtuesit e çelësave të poshtëm dhe të sipërm; shoferë gjysmë urë; ngasësit e urës njëfazore; drejtuesit e urave trefazore.
Parametrat kryesorë të drejtuesve të integruar ndahen në dy grupe: dinamike dhe operacionale. Ato dinamike përfshijnë kohën e vonesës së kalimit gjatë zhbllokimit dhe kyçjes së çelësit, kohën e rritjes dhe rënies së tensionit të daljes, si dhe kohën e reagimit të qarqeve mbrojtëse. Parametrat më të rëndësishëm operacional: vlera maksimale e pulsit të rrymës hyrëse/dalëse, nivelet e hyrjes, diapazoni i tensionit të furnizimit, rezistenca e daljes.
Drejtuesve shpesh u caktohen edhe disa funksione mbrojtëse për transistorët MOS dhe JGVT. Këto karakteristika përfshijnë: mbrojtjen kyçe të qarkut të shkurtër; mbrojtje nga nëntensioni i shoferit;
mbrojtje kundër rrymave; mbrojtje kundër prishjes së portës.
Pyetje për vetëkontroll
Cilat janë ndryshimet kryesore midis transistorëve bipolarë dhe atyre me efekt në terren që duhet të merren parasysh kur përdoren si ndërprerës elektronikë?
Cilat avantazhe të transistorëve bipolarë dhe me efekt në terren kombinon MOPBT?
Listoni mënyrat kryesore të funksionimit statik të transistorëve. Në cilat mënyra duhet të përdoren transistorët në pajisjet elektronike të energjisë?
Duke përdorur skemën Larionov, shpjegoni thelbin e gjerësisë së pulsit
modulimi (PWM).
Ndoshta pas leximit të këtij artikulli nuk do t'ju duhet të instaloni radiatorë me të njëjtën madhësi në transistorë.
Përkthimi i këtij artikulli.
Një mesazh i shkurtër nga përkthyesi:
Së pari, në këtë përkthim mund të ketë probleme serioze me përkthimin e termave, nuk kam studiuar mjaftueshëm inxhinierinë elektrike dhe dizajnin e qarkut, por ende di diçka; Gjithashtu u përpoqa të përkthej gjithçka sa më qartë, kështu që nuk përdora koncepte të tilla si bootstrap, MOSFET, etj. Së dyti, nëse tani është e vështirë të bësh një gabim drejtshkrimor (lavdërim për përpunuesit e fjalëve për treguesin e gabimeve), atëherë është mjaft e lehtë të bësh një gabim në shenjat e pikësimit.
Dhe për këto dy pika, ju kërkoj të më gjuani sa më fort në komente.
Tani le të flasim më shumë për temën e artikullit - me gjithë larminë e artikujve në lidhje me ndërtimin e automjeteve (makinave) të ndryshme tokësore në MK, në Arduino, në<вставить название>, dizajni i vetë qarkut, aq më pak qarku i lidhjes së motorit, nuk përshkruhet në detaje të mjaftueshme. Zakonisht duket kështu:
- merr motorin
- merrni komponentët
- lidhni komponentët dhe motorin
- …
- FITIMI!1!
Por, për të ndërtuar qarqe më komplekse sesa thjesht rrotullimi i një motori PWM në një drejtim përmes L239x, zakonisht keni nevojë për njohuri për urat e plota (ose urat H), për transistorët me efekt në terren (ose MOSFET) dhe për drejtuesit e tyre. Nëse nuk ka kufizime, atëherë mund të përdorni transistorë me kanal p dhe n për një urë të plotë, por nëse motori është mjaft i fuqishëm, atëherë transistorët e kanalit p së pari do të duhet të varen me një numër të madh radiatorësh, atëherë do të shtohen ftohës, por nëse është turp t'i hedhësh plotësisht, atëherë mund të provosh lloje të tjera ftohjeje ose thjesht të përdorësh vetëm transistorë n-kanalësh në qark. Por ka një problem të vogël me transistorët me kanal n - ndonjëherë mund të jetë mjaft e vështirë t'i hapësh ato "në një mënyrë miqësore".
Kështu që po kërkoja diçka që të më ndihmonte për të bërë një diagram të duhur dhe gjeta një artikull në blogun e një të riu të quajtur Syed Tahmid Mahbub. Vendosa ta ndaj këtë artikull.
Në shumë situata, ne duhet të përdorim FET si ndërprerës të nivelit të lartë. Gjithashtu në shumë situata duhet të përdorim transistorë me efekt në terren si ndërprerës si për nivelet e sipërme ashtu edhe për ato të poshtme. Për shembull, në qarqet e urës. Në qarqet e urave të pjesshme kemi 1 MOSFET të nivelit të lartë dhe 1 MOSFET të nivelit të ulët. Në qarqet e urës së plotë kemi 2 MOSFET të nivelit të lartë dhe 2 MOSFET të nivelit të ulët. Në situata të tilla, do të na duhet të përdorim drejtuesit e nivelit të lartë dhe të ulët së bashku. Mënyra më e zakonshme për të kontrolluar transistorët me efekt në terren në raste të tilla është përdorimi i një drejtuesi ndërprerës të nivelit të ulët dhe të lartë për MOSFET. Pa dyshim, çipi më i popullarizuar i shoferit është IR2110. Dhe në këtë artikull/libër shkollor do të flas pikërisht për këtë.
Ju mund të shkarkoni dokumentacionin për IR2110 nga faqja e internetit IR. Këtu është lidhja e shkarkimit: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf
Le të hedhim një vështrim në diagramin e bllokut, si dhe përshkrimin dhe vendndodhjen e kunjave:
Figura 1 - Blloku funksional i IR2110
Figura 2 - pika IR2110
Figura 3 - Përshkrimi i kunjave IR2110
Vlen gjithashtu të përmendet se IR2110 vjen në dy paketa - një pinout PDIP 14-pin dhe një montim sipërfaqësor SOIC me 16 pin.
Tani le të flasim për kontakte të ndryshme.
VCC është furnizimi me energji i nivelit të ulët, duhet të jetë midis 10V dhe 20V. VDD është furnizimi logjik për IR2110, duhet të jetë midis +3V dhe +20V (në lidhje me VSS). Tensioni aktual që zgjidhni të përdorni varet nga niveli i tensionit të sinjaleve hyrëse. Këtu është grafiku:
Figura 4 - Varësia e logjikës 1 nga fuqia
Zakonisht përdoret një VDD prej +5V. Kur VDD = +5V, pragu i hyrjes së logjikës 1 është pak më i lartë se 3V. Kështu, kur VDD = +5V, IR2110 mund të përdoret për të kontrolluar ngarkesën kur hyrja "1" është më e lartë se 3 (disa) volt. Kjo do të thotë se IR2110 mund të përdoret për pothuajse të gjitha qarqet, pasi shumica e qarqeve priren të furnizohen me energji rreth 5V. Kur përdorni mikrokontrollues, voltazhi i daljes do të jetë më i lartë se 4V (në fund të fundit, mikrokontrolluesi mjaft shpesh ka VDD = +5V). Kur përdorni një SG3525 ose TL494 ose një kontrollues tjetër PWM, ndoshta do t'ju duhet t'i fuqizoni ato me një tension më të madh se 10 V, që do të thotë se daljet do të jenë më të mëdha se 8 V në atë logjik. Kështu, IR2110 mund të përdoret pothuajse kudo.
Ju gjithashtu mund ta reduktoni VDD në rreth +4V nëse përdorni një mikrokontrollues ose ndonjë çip që nxjerr 3,3V (p.sh. dsPIC33). Gjatë projektimit të qarqeve me IR2110, vura re se ndonjëherë qarku nuk funksiononte siç duhet kur VDD e IR2110 ishte vendosur në më pak se +4V. Prandaj, nuk rekomandoj përdorimin e VDD nën +4V. Në shumicën e qarqeve të mia, nivelet e sinjalit nuk kanë një tension më të vogël se 4V si "1" dhe kështu përdor VDD = +5V.
Nëse për ndonjë arsye në qark niveli i sinjalit logjik "1" ka një tension më të vogël se 3V, atëherë duhet të përdorni një konvertues niveli / përkthyes niveli, ai do të rrisë tensionin në kufijtë e pranueshëm. Në situata të tilla, unë rekomandoj rritjen në 4V ose 5V dhe përdorimin e IR2110 VDD = +5V.
Tani le të flasim për VSS dhe COM. VSS është vendi për logjikën. COM është "kthim i nivelit të ulët" - në thelb terreni i nivelit të ulët të shoferit. Mund të duket sikur janë të pavarur dhe dikush mund të mendojë se ndoshta do të ishte e mundur të izolohen daljet e drejtuesit dhe logjika e sinjalit të drejtuesit. Megjithatë, kjo do të ishte e gabuar. Edhe pse nuk janë të lidhur nga brenda, IR2110 është një drejtues jo i izoluar, që do të thotë se VSS dhe COM duhet të lidhen të dyja me tokën.
HIN dhe LIN janë hyrje logjike. Një sinjal i lartë në HIN do të thotë që ne duam të kontrollojmë çelësin e lartë, domethënë, prodhimi i nivelit të lartë kryhet në HO. Një sinjal i ulët në HIN do të thotë që ne duam të fikim MOSFET-in e nivelit të lartë, domethënë HO është dalja e nivelit të ulët. Prodhimi në HO, i lartë ose i ulët, nuk konsiderohet në lidhje me tokën, por në lidhje me VS. Së shpejti do të shohim se si qarqet e amplifikatorit (diodë + kondensator) duke përdorur VCC, VB dhe VS ofrojnë fuqi lundruese për të drejtuar MOSFET. VS është kthimi i fuqisë lundruese. Në nivel të lartë, niveli në HO është i barabartë me nivelin në VB, në raport me VS. Në nivel të ulët, niveli në HO është i barabartë me VS, në raport me VS, efektivisht zero.
Një sinjal i lartë LIN do të thotë që ne duam të kontrollojmë çelësin e ulët, domethënë, LO nxjerr një nivel të lartë. Një sinjal i ulët LIN do të thotë që ne duam të fikim MOSFET-in e nivelit të ulët, domethënë LO është dalja e nivelit të ulët. Prodhimi në LO konsiderohet relativ me tokën. Kur sinjali është i lartë, niveli në LO është i njëjtë me atë në VCC, në krahasim me VSS, në mënyrë efektive të tokëzuar. Kur sinjali është i ulët, niveli në LO është i njëjtë si në VSS, në raport me VSS, efektivisht zero.
SD përdoret si kontroll i ndalimit. Kur niveli është i ulët, IR2110 është i ndezur - funksioni i ndalimit është i çaktivizuar. Kur ky pin është i lartë, daljet fiken, duke çaktivizuar kontrollin e IR2110.
Tani le të hedhim një vështrim në një konfigurim të zakonshëm me IR2110 për të drejtuar MOSFET si çelësa të lartë dhe të ulët - qarqe gjysmë urë.
Figura 5 - Qarku bazë në IR2110 për kontrollin me gjysmë urë
D1, C1 dhe C2 së bashku me IR2110 formojnë qarkun e amplifikatorit. Kur LIN = 1 dhe Q2 është i ndezur, C1 dhe C2 ngarkohen në nivelin VB, pasi një diodë ndodhet nën +VCC. Kur LIN = 0 dhe HIN = 1, ngarkimi në C1 dhe C2 përdoret për të shtuar tension shtesë, VB në këtë rast, mbi nivelin e burimit Q1 për të drejtuar Q1 në një konfigurim të lartë të ndërprerës. Një kapacitet mjaft i madh duhet të zgjidhet në C1 në mënyrë që të jetë e mjaftueshme për të siguruar ngarkesën e nevojshme për Q1 në mënyrë që Q1 të ndizet gjatë gjithë kohës. C1 gjithashtu nuk duhet të ketë shumë kapacitet, pasi procesi i karikimit do të zgjasë shumë dhe niveli i tensionit nuk do të rritet mjaftueshëm për të mbajtur MOSFET të ndezur. Sa më e gjatë të jetë koha e kërkuar në gjendjen e ndezur, aq më i madh është kapaciteti i kërkuar. Kështu, një frekuencë më e ulët kërkon një kapacitet më të madh C1. Një faktor mbushjeje më i lartë kërkon një kapacitet më të madh C1. Sigurisht, ka formula për llogaritjen e kapacitetit, por për këtë ju duhet të dini shumë parametra, dhe ne mund të mos dimë disa prej tyre, për shembull, rrymën e rrjedhjes së një kondensatori. Kështu që sapo vlerësova kapacitetin e përafërt. Për frekuenca të ulëta si 50Hz, unë përdor një kapacitet prej 47uF deri në 68uF. Për frekuenca të larta si 30-50 kHz, unë përdor kapacitete që variojnë nga 4.7uF në 22uF. Meqenëse ne përdorim një kondensator elektrolitik, një kondensator qeramik duhet të përdoret paralelisht me këtë kondensator. Një kondensator qeramik nuk është i nevojshëm nëse kondensatori përforcues është tantal.
D2 dhe D3 shkarkojnë shpejt portën e MOSFET-ve, duke anashkaluar rezistorët e portës dhe duke zvogëluar kohën e fikjes. R1 dhe R2 janë rezistorë të portës kufizuese të rrymës.
MOSV mund të jetë maksimumi 500 V.
KQV-ja duhet të vijë nga burimi pa ndërhyrje. Duhet të instaloni kondensatorë filtrues dhe shkëputës nga +VCC në tokë për filtrim.
Le të shohim tani disa qarqe shembull me IR2110.
Figura 6 - Qarku me IR2110 për gjysmë urën e tensionit të lartë
Figura 7 - Qarku me IR2110 për një urë të plotë të tensionit të lartë me kontroll të pavarur të çelësit (e klikueshme)
Në figurën 7 shohim IR2110 të përdorur për të kontrolluar një urë të plotë. Nuk ka asgjë të komplikuar në lidhje me të dhe unë mendoj se ju tashmë e kuptoni këtë. Ju gjithashtu mund të aplikoni një thjeshtim mjaft popullor këtu: ne lidhim HIN1 me LIN2, dhe ne lidhim HIN2 me LIN1, në këtë mënyrë marrim kontrollin e të 4 çelësave duke përdorur vetëm 2 sinjale hyrëse, në vend të 4, kjo tregohet në Figurën 8.
Figura 8 - Skema me IR2110 për një urë të plotë të tensionit të lartë me kontroll çelësi me dy hyrje (të klikueshme)
Figura 9 - Qarku me IR2110 si drejtues i nivelit të lartë të tensionit të lartë
Në figurën 9 shohim IR2110 të përdorur si drejtues të nivelit të lartë. Qarku është mjaft i thjeshtë dhe ka të njëjtin funksionalitet siç përshkruhet më sipër. Një gjë që duhet marrë parasysh është se meqenëse nuk kemi më një ndërprerës të nivelit të ulët, duhet të ketë një ngarkesë të lidhur nga OUT në tokë. Përndryshe, kondensatori i amplifikatorit nuk do të jetë në gjendje të ngarkohet.
Figura 10 - Qarku me IR2110 si drejtues i nivelit të ulët
Figura 11 - Qarku me IR2110 si drejtues i dyfishtë i nivelit të ulët
Nëse keni probleme me IR2110 tuaj dhe gjithçka vazhdon të dështojë, digjet ose shpërthen, jam shumë i sigurt se nuk po përdorni rezistorë me burim porte, duke supozuar se e keni projektuar me kujdes, sigurisht. MOS I HARRONI KURRË RREZISTORËT ME BURIM TË PORTËS. Nëse jeni të interesuar, mund të lexoni për përvojën time me ta këtu (unë shpjegoj edhe arsyen pse rezistorët parandalojnë dëmtimin).
