Përdorimi i drejtuesit të çelësit të nivelit të ulët dhe të lartë IR2110 - shpjegim dhe shembuj të qarqeve. Drejtues i fuqishëm MOSFET për qarqet me tension të ulët

14.08.2019 Lajme

Ndoshta, pasi të keni lexuar këtë artikull, nuk do t'ju duhet të instaloni radiatorë me të njëjtën madhësi në transistorë.
Përkthimi i këtij artikulli.

Një mesazh i vogël nga përkthyesi:

Së pari, në këtë përkthim mund të ketë probleme serioze me përkthimin e termave, nuk jam marrë mjaftueshëm me elektroteknikën dhe qarkun, por megjithatë di diçka; Gjithashtu u përpoqa të përkthej gjithçka sa më qartë që të ishte e mundur, kështu që nuk përdora koncepte të tilla si bootstrap, transistor MOS, etj. Së dyti, nëse tashmë është e vështirë të bësh një gabim drejtshkrimor (lavdëro përpunuesit e fjalëve me 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, dhe aq më tepër diagrami i lidhjes së motorit, nuk përshkruhet në detaje të mjaftueshme. Zakonisht duket kështu:
- marrim motorin
- marrim komponentët
- ne lidhim komponentët dhe motorin
- …
- FITIMI 1!

Por për të ndërtuar qarqe më komplekse sesa për rrotullimin e thjeshtë të një motori PWM në një drejtim përmes L239x, zakonisht kërkohet njohuri për urat e plota (ose urat H), transistorët me efekt në terren (ose MOSFET) dhe drejtuesit për to. Nëse asgjë nuk kufizon, 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 fillimisht duhet të peshohen me një numër të madh radiatorësh, pastaj shtoni ftohës. , por nëse është për të ardhur keq t'i hedhësh jashtë, atëherë mund të provosh lloje të tjera ftohjeje, ose thjesht të përdorësh vetëm transistorë me kanal n në qark. Por ka një problem të vogël me transistorët me kanale n - hapja e tyre "në mënyrë miqësore" ndonjëherë mund të jetë mjaft e vështirë.

Kështu që po kërkoja diçka që të më ndihmonte ta bëja saktë diagramin 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 transistorë me efekt në terren si ndërprerës të nivelit të lartë. Gjithashtu, në shumë situata, ne duhet të përdorim transistorë me efekt në terren si ndërprerës të niveleve të sipërme dhe të poshtme. Për shembull, në qarqet e urës. Në qarqet e urave jo të plota, kemi 1 MOSFET të nivelit të lartë dhe 1 MOSFET të nivelit të ulët. Në qarqet e urës së plotë, ne 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 drejtuar FET në raste të tilla është përdorimi i një drejtuesi kyç të nivelit të ulët dhe të lartë për MOSFET. Deri tani IC-ja më e njohur e shoferit është IR2110. Dhe në këtë artikull / tutorial do të flas për të.

Ju mund ta 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 bllok diagramin dhe përshkrimin dhe vendndodhjet e pin:

Figura 1 - Diagrami i bllokut funksional i IR2110

Figura 2 - pika IR2110

Figura 3 - Përshkrimi i kunjave IR2110

Vlen gjithashtu të përmendet se IR2110 vjen në dy paketa - një PDIP 14-pin për montim me pin dhe një SOIC 16-pin për montim në sipërfaqe.

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 fuqia logjike për IR2110, ajo 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 furnizimi me energji elektrike

Zakonisht përdoret një VDD prej + 5V. Në 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 drejtuar një ngarkesë kur hyrja "1" është më e lartë se 3 (disi) volt. Kjo do të thotë se IR2110 mund të përdoret për pothuajse të gjitha qarqet, pasi shumica e qarqeve priren të furnizohen me 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 përdoret një SG3525 ose TL494 ose një kontrollues tjetër PWM, ka të ngjarë që ata të duhet të furnizohen me një tension më të madh se 10 V, që do të thotë se daljet do të jenë më shumë se 8 V me një logjik. Kështu, IR2110 mund të përdoret pothuajse kudo.

Ju gjithashtu mund ta ulni VDD në rreth + 4 V nëse përdorni një mikrokontrollues ose ndonjë çip që ofron dalje 3,3 V (p.sh. dsPIC33). Gjatë projektimit të qarqeve me IR2110, vura re se ndonjëherë qarku nuk funksiononte siç pritej 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 për këtë arsye përdor VDD = + 5V.

Nëse për ndonjë arsye në qark niveli i sinjalit të logjikës "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 ngritjen në 4V ose 5V dhe përdorimin e VDD = + 5V të IR2110.

Tani le të flasim për VSS dhe COM. VSS është vendi për logjikën. COM është "kthim i ulët" - në thelb terreni i ulët i shoferit. Mund të duket sikur janë të pavarura dhe mund të mendoni se mund të jetë e mundur të izolohen daljet e drejtuesit dhe logjika e sinjalit të drejtuesit. Megjithatë, kjo do të ishte e gabuar. Megjithëse nuk është i 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, një nivel i lartë del në HO. Një sinjal i ulët në HIN do të thotë që ne duam të fikim MOSFET-in e nivelit të lartë, domethënë, një dalje e nivelit të ulët kryhet në HO. Prodhimi HO, i lartë ose i ulët, konsiderohet jo 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 një kthim lundrues i fuqisë. Kur niveli është i lartë, niveli në HO është i barabartë me nivelin në VB, në raport me VS. Në një nivel të ulët, niveli në HO është VS, në raport me VS, praktikisht zero.

Një sinjal i lartë LIN do të thotë që ne duam të drejtojmë një ndërprerës të ulët, domethënë, një dalje e lartë bëhet në LO. Një sinjal i ulët LIN do të thotë që ne duam të fikim MOSFET të nivelit të ulët, domethënë, një pin i nivelit të ulët aplikohet në LO. Dalja në LO konsiderohet në lidhje me tokën. Kur sinjali është i lartë, niveli në LO është i njëjtë si në VCC, në raport 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 aktivizohet - funksioni i ndalimit është i çaktivizuar. Kur ky pin është i lartë, daljet fiken, duke çaktivizuar kontrollin e IR2110.
Tani le t'i hedhim një vështrim konfigurimeve të zakonshme 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 një qark përforcues. Kur LIN = 1 dhe Q2 është i ndezur, C1 dhe C2 ngarkohen në VB pasi njëra diodë ndodhet poshtë + 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 konfigurimin me çelës të lartë. Duhet të zgjidhet një kapacitet mjaft i madh për C1 në mënyrë që ai të jetë i mjaftueshëm për të siguruar ngarkesën e nevojshme për Q1 për të mbajtur Q1 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 aq sa për të mbajtur MOSFET-in aktiv. Sa më shumë të kalojë në gjendjen e ndezur, aq më shumë kapacitet kërkohet. Kështu, një frekuencë më e ulët kërkon një kapacitet më të lartë C1. Faktorët më të lartë të mbushjes kërkojnë kapacitete më të larta C1. Sigurisht, ka formula për llogaritjen e kapacitetit, por për këtë ju duhet të dini shumë parametra, dhe disa prej tyre mund të mos i dimë, për shembull, rryma e rrjedhjes së një kondensatori. Prandaj, sapo vlerësova kapacitetin e përafërt. Për frekuenca të ulëta si 50Hz, unë përdor një kapacitet prej 47μF deri në 68μF. Për frekuenca të larta si 30-50 kHz, unë përdor 4.7μF deri në 22μF. Meqenëse ne përdorim një kondensator elektrolitik, një kondensator qeramik duhet të përdoret paralelisht me këtë kondensator. Kondensatori qeramik është opsional 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 një burim pa ndërhyrje. Duhet të instaloni kondensatorë filtrues dhe shkëputës nga + VCC në tokë për filtrim.

Le të shohim tani disa shembuj të qarqeve me IR2110.

Figura 6 - Skema me IR2110 për një gjysmë urë të tensionit të lartë

Figura 7 - Skema me IR2110 për një urë të plotë të tensionit të lartë me kontroll të pavarur të çelësit (e klikueshme)

Në figurën 7, shohim një IR2110 të përdorur për të drejtuar një urë të plotë. Nuk ka asgjë të komplikuar në të, dhe unë mendoj se ju tashmë e kuptoni atë tani. Gjithashtu, këtu mund të aplikoni një thjeshtësim mjaft popullor: 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 (e klikueshme)

Figura 9 - Skema me IR2110 si drejtues i nivelit të lartë të tensionit të lartë

Në figurën 9, ne shohim IR2110 të përdorur si drejtuesi i nivelit të lartë. Qarku është mjaft i thjeshtë dhe ka të njëjtin funksionalitet siç përshkruhet më sipër. Ekziston një gjë për t'u marrë parasysh - meqenëse nuk kemi më një ndërprerës të nivelit të ulët, duhet të ketë një ngarkesë të lidhur nga OUT në tokë. Përndryshe, kondensatori përforcues nuk do të jetë në gjendje të ngarkohet.

Figura 10 - Skema me IR2110 si drejtues të nivelit të ulët

Figura 11 - Skema me IR2110 si drejtues të dyfishtë të nivelit të ulët

Nëse keni probleme me IR2110 dhe gjithçka vazhdon të përplaset, digjet ose shpërthen, atëherë jam i sigurt se nuk përdorni rezistorë me burim porte, me kusht që, sigurisht, të dizajnoni gjithçka me kujdes. MOS I HARRONI KURRË RREZISTORËT NË QAPËN BURIMORE... Nëse jeni të interesuar, mund të lexoni për përvojën time me ta këtu (unë shpjegoj edhe arsyen pse rezistorët parandalojnë dëmtimin).

MOSFET-et e fuqisë dhe transistorët bipolarë me portë të izoluar (IGBT) janë elementët bazë të elektronikës moderne të energjisë dhe përdoren si elementë komutues për rrymat dhe tensionet e larta. Sidoqoftë, për të përputhur sinjalet e kontrollit logjik të tensionit të ulët me nivelet e kontrollit të portës së transistorëve MOSFET dhe IGBT, kërkohen pajisje të ndërmjetme përputhëse - drejtues të tensionit të lartë (në tekstin e mëtejmë, për shkurtim, me "drejtues të tensionit të lartë" nënkuptojmë "tension të lartë" drejtuesit e transistorëve MOSFET dhe IGBT").

Në shumicën e rasteve, përdoret klasifikimi i mëposhtëm i drejtuesve të tensionit të lartë:

Drejtues të pavarur të krahut të sipërm dhe të poshtëm të gjysmë urës, të integruar në një mikroqark ( Shofer i anës së lartë dhe të ulët);
Drejtuesit e krahut të sipërm dhe të poshtëm të përfshirë në një qark gjysmë urë ( Shofer gjysmë urë);
Drejtuesit e sipërm të shpatullave ( Shoferi i anës së lartë);
Drejtuesit e shpatullave të poshtme ( Shofer me anën e ulët).

Në fig. 1 tregon qarqet e kontrollit që u korrespondojnë këtyre llojeve të drejtuesve.

Oriz. një.

Në rastin e parë (Fig. 1a), dy ngarkesa të pavarura kontrollohen nga sinjale të vetme kontrolli. Ngarkesat, përkatësisht, janë të lidhura midis burimit të tranzitorit të poshtëm dhe autobusit të furnizimit me tension të lartë (ngasësi i krahut të poshtëm), si dhe midis kullimit të tranzitorit të sipërm dhe tokës (drejtuesi i krahut të sipërm). . Të ashtuquajturat pika të mesme (kullimi i tranzitorit të sipërm dhe burimi i tranzitorit të poshtëm) nuk janë të ndërlidhura.

Në rastin e dytë (Fig. 1b), pikat e mesit janë të lidhura. Për më tepër, ngarkesa mund të lidhet me krahët e sipërm dhe të poshtëm, por të lidhet me pikën e mesit në të njëjtën mënyrë si një qark gjysmë urë (i ashtuquajturi qark i urës së plotë). Në mënyrë rigoroze, në skemën 1a, asgjë nuk e pengon lidhjen e pikave të mesit. Por në këtë rast, me një kombinim të caktuar të sinjaleve hyrëse, është e mundur që njëkohësisht të hapen dy transistorë dhe, në përputhje me rrethanat, rrjedha e një rryme tepër të madhe nga autobusi i tensionit të lartë në tokë, gjë që do të çojë në dështim. nga një ose të dy transistorët në të njëjtën kohë. Eliminimi i një situate të tillë në këtë skemë është shqetësim i zhvilluesit. Në drejtuesit gjysmë urë (diagrami 1b), një situatë e tillë përjashtohet në nivelin e logjikës së kontrollit të brendshëm të mikroqarkullimit.

Në rastin e tretë (1c), ngarkesa lidhet midis kullimit të transistorit të sipërm dhe tokës, dhe në të katërtin (1d) - midis burimit të tranzitorit të poshtëm dhe autobusit të tensionit të lartë, d.m.th. zbatohen veçmas dy “gjysmat” e skemës 1a.

Vitet e fundit, STMicroelectronics është fokusuar (në kamaren e drejtuesve të tensionit të lartë) vetëm në drejtuesit e dy llojeve të para (familjet L638x dhe L639x, që do të diskutohet më poshtë). Megjithatë, modelet e mëparshme përmbajnë mikroqarqe drejtuese që kontrollojnë ndezjen ose fikjen e një tranzitori të vetëm MOSFET ose IGBT (kategoria "Single" për sa i përket STMicroelectronics). Me një skemë të caktuar lidhjeje, këta drejtues mund të kontrollojnë ngarkesën e krahëve të sipërm dhe të poshtëm. Vëmë re gjithashtu mikroqarkun TD310 - tre drejtues të pavarur të vetëm në një paketë. Kjo zgjidhje do të jetë efektive kur menaxhoni një ngarkesë trefazore. STMicroelectronics e klasifikon këtë mikroqark si një drejtues "Multiple".

L368x

Tabela 1 tregon përbërjen dhe parametrat e mikroqarqeve të familjes L368x. Mikroqarqet e kësaj familjeje përfshijnë si drejtues të pavarur të krahut të lartë dhe të ulët (H&L) dhe drejtues të qarkut gjysmë urë (HB).

Tabela 1. Parametrat e drejtuesit të familjes L638x

Emri	Voffcet, B	Io +, mA	Io-, mA	Ton, ns	Toff, ns	Tdt, ns	Një lloj	Kontrolli
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

Le të shpjegojmë disa nga parametrat:

V OFFSET - tensioni maksimal i mundshëm midis burimit të transistorit të sipërm dhe tokës;

I O + (I O-) - rryma maksimale e daljes kur transistori i sipërm (i poshtëm) i fazës së daljes së mikrocirkut është i hapur;

T ON (T OFF) - vonesa e përhapjes së sinjalit nga hyrjet HIN dhe LIN në daljet HO dhe LO gjatë ndezjes (fikjes);

T DT - koha e pauzës - një parametër që lidhet me drejtuesit e gjysmë urës. Kur ndryshoni gjendjet aktive, qarku logjik fut me forcë pauza për të shmangur ndezjen e krahëve të sipërm dhe të poshtëm në të njëjtën kohë. Për shembull, nëse shpatulla e poshtme është e fikur, atëherë të dy shpatullat fiken për një kohë, dhe vetëm atëherë ndizet pjesa e sipërme. Dhe, anasjelltas, nëse shpatulla e sipërme është e fikur, atëherë të dy shpatullat fiken për një kohë dhe më pas ndizet ajo e poshtme. Kjo kohë mund të fiksohet (si në L6388E), ose vendosni duke zgjedhur vlerën e rezistencës së jashtme përkatëse (si në L6384E).

Kontrolli. Mikroqarqet e drejtuesve të pavarur të krahëve të sipërm dhe të poshtëm kontrollohen nga hyrjet HIN dhe LIN. Për më tepër, niveli i lartë i sinjalit logjik përfshin, përkatësisht, krahun e sipërm ose të poshtëm të drejtuesit. Përveç kësaj, mikroqarku L6386E përdor një hyrje shtesë SD, e cila i fiket të dy krahët, pavarësisht nga gjendja në hyrjet HIN dhe LIN.

L6384E përdor sinjale SD dhe IN. Sinjali SD çaktivizon të dy krahët pavarësisht nga gjendja në hyrjen IN. Sinjali IN = 1 është i barabartë me një kombinim sinjalesh (HIN = 1, LIN = 0) dhe, anasjelltas, IN = 0 është ekuivalent me një kombinim sinjalesh (HIN = 0, LIN = 1). Kështu, ndezja e njëkohshme e transistorëve të krahëve të sipërm dhe të poshtëm është në parim e pamundur.

Në mikroqarkun L6388E, kontrolli kryhet në hyrjet HIN dhe LIN, prandaj, në parim, është e mundur të aplikohet një kombinim (HIN = 1, LIN = 1) në hyrje, megjithatë, qarku i brendshëm logjik e shndërron atë në një kombinim (HIN = 0, LIN = 0), duke eliminuar kështu ndezjen e njëkohshme të të dy transistorëve.

Sa i përket parametrave, le të fillojmë me mikroqarqet e tipit H&L.

Vlera V OFFSET prej 600 volt është, në një farë kuptimi, standardi për këtë klasë të mikroqarqeve.

Vlera e rrymës së daljes I O + (I O-), e barabartë me 400/650 mA, është një tregues mesatar, i orientuar në transistorë tipikë me qëllime të përgjithshme. Krahasuar me IC të familjes IRS (gjenerimi G5 HVIC), International Rectifier ofron kryesisht IC me një parametër 290/600 mA. Megjithatë, linja International Rectifier përfshin gjithashtu modele me parametra 2500/2500 mA (IRS2113) dhe shpejtësi pak më të ulët, ose mikroqarqe me rryma dalëse deri në 4000/4000 mA (IRS2186). Vërtetë, në këtë rast, koha e kalimit në krahasim me L6385E rritet në 170/170 ns.

Koha e ndërrimit. Vlerat T ON (T OFF) të barabarta me 110/105 ns (për L6385E) tejkalojnë vlerat e ngjashme të mikroqarqeve të familjes IRS (megjithëse jo shumë domethënëse). Performanca më e mirë (60/60 ns) u arrit nga International Rectifier në modelin IRS2011, por duke ulur tensionin VOFFSET në 200 V.

Sidoqoftë, vërejmë se STMicroelectronics ofron drejtues në të cilët teli i përbashkët i fazave të hyrjes (tensionit të ulët) dhe daljes (tensionit të lartë) është një i vetëm. International Rectifier, përveç IC-ve me arkitekturë të ngjashme, ofron drejtuesit me autobusë të veçantë të përbashkët për fazat hyrëse dhe dalëse.

Duke krahasuar parametrat e drejtuesit të gjysmë urës L6384E me produktet International Rectifier, mund të konkludojmë se është inferior (si në rrymat e daljes ashtu edhe në shpejtësi) vetëm ndaj modelit IRS21834, i cili zbaton logjikën e hyrjes HIN / -LIN. Nëse logjika e hyrjes IN / -SD është kritike, atëherë drejtuesi L6384E tejkalon ndreqësin ndërkombëtar.

Le të hedhim një vështrim më të afërt në mikroqarkun e drejtuesit L6385E, struktura dhe diagrami i lidhjes së të cilit tregohen në Fig. 2.

Oriz. 2.

Mikroqarku përmban dy drejtues të pavarur të krahut të sipërm (dalja HVG) dhe krahu i poshtëm (dalja LVG). Zbatimi i drejtuesit të anës së ulët është mjaft i parëndësishëm, pasi potenciali në pinin GND është konstant dhe, për rrjedhojë, detyra është të konvertohet sinjali logjik i tensionit të ulët në hyrje LIN në nivelin e tensionit në daljen LVG që kërkohet për të hapur tranzistor me anë të ulët. Në pjesën e sipërme të krahut, potenciali në terminalin OUT ndryshon në varësi të gjendjes së tranzistorit të poshtëm. Ekzistojnë zgjidhje të ndryshme qarkore që përdoren për të ndërtuar fazën e sipërme të krahut. Në këtë rast, përdoret një qark kontrolli relativisht i thjeshtë dhe i lirë i bootstrap (qark me një furnizim me energji "lundrues"). Në një skemë të tillë, kohëzgjatja e pulsit të kontrollit është e kufizuar nga madhësia e kapacitetit të bootstrap. Përveç kësaj, është e nevojshme të sigurohen kushte për ngarkimin e tij të vazhdueshëm duke përdorur një fazë të zhvendosjes së nivelit me shpejtësi të lartë të tensionit të lartë. Kjo fazë siguron shndërrimin e sinjaleve logjike në nivelet e nevojshme për funksionimin e qëndrueshëm të qarkut të kontrollit të transistorit të anës së lartë.

Kur tensioni i kontrollit bie nën një kufi të caktuar, transistorët e daljes mund të kalojnë në funksionim linear, i cili, nga ana tjetër, do të çojë në mbinxehje të kristalit. Për të parandaluar këtë, qarqet e monitorimit të tensionit (UVLO - Nën bllokimin e tensionit) dhe për shpatullën e sipërme (kontrolli i potencialit V BOOT), dhe për shpatullën e poshtme (kontrolli V CC).

Drejtuesit e sotëm të tensionit të lartë kanë tendencë të integrojnë një diodë bootstrap në një paketë qark të integruar. Kjo eliminon nevojën për një diodë të jashtme, e cila është mjaft e rëndë në krahasim me vetë mikroqarkun e drejtuesit. Dioda e integruar e bootstrap (më saktë, qarku i bootstrap) përdoret jo vetëm në drejtuesin L6385E, por edhe në të gjitha mikroqarqet e tjera të kësaj familjeje.

L6386E është një variant i L6385E me funksione shtesë. Struktura e saj dhe diagrami i lidhjes janë paraqitur në Fig. 3.

Oriz. 3.

Dallimet kryesore midis L6386E dhe L6385E. Së pari, shtohet një hyrje shtesë SD, një nivel i ulët sinjali në të cilin fiken të dy transistorët, pavarësisht nga gjendja e hyrjeve HIN dhe LIN. Përdoret shpesh si një sinjal udhëtimi, jo i lidhur me qarkun për gjenerimin e sinjaleve të kontrollit të hyrjes. Së dyti, është shtuar një kaskadë për kontrollin e rrymës që rrjedh nëpër tranzitorin e fazës së poshtme. Krahasuar me qarkun e mëparshëm, shohim se kullimi i tranzistorit të krahut të poshtëm është i lidhur me tokën jo drejtpërdrejt, por përmes një rezistence aktuale (sensori aktual). Nëse rënia e tensionit në të tejkalon vlerën e pragut V REF, atëherë në daljen DIAG formohet një nivel i ulët. Vini re se kjo gjendje nuk ndikon në funksionimin e qarkut, por është vetëm një tregues.

Disa fjalë për përdorimin e mikroqarqeve të familjes L638x. Hapësira e kufizuar e artikullit nuk lejon marrjen në konsideratë të shembujve të aplikimit, megjithatë, dokumenti "L638xE Application Guide" nga STMicroelectronics ofron shembuj të një qarku të kontrollit të motorit trefazor, qarqe çakëlli të llambave fluoreshente të errësueshme, konvertues DC / DC me arkitektura të ndryshme, dhe një sërë të tjerash. Gjithashtu janë paraqitur diagramet e tabelave demo për të gjitha mikroqarqet e kësaj familjeje (duke përfshirë topologjinë e bordeve të qarkut të printuar).

Duke përmbledhur analizën e familjes L638x, vërejmë se pa pasur karakteristika unike për sa i përket ndonjë parametri të veçantë, drejtuesit e kësaj familjeje janë ndër më të mirët në industri si për nga grupi i parametrave ashtu edhe për zgjidhjet teknike të aplikuara.

Familja e shoferëve të tensionit të lartë
gjysmë urë L639x

Në pamje të parë, mikroqarqet e kësaj familjeje mund të konsiderohen si zhvillim i mikroqarkut L6384E. Sidoqoftë, duke analizuar funksionalitetin e drejtuesve të familjes L639x, është shumë e vështirë të njihet L6384E si një prototip (përveç mungesës së drejtuesve të tjerë gjysmë urë në linjën STMicroelectronics). Tabela 2 liston përbërjen dhe parametrat e mikroqarqeve të familjes L639x.

Tabela 2. Parametrat e drejtuesit të familjes L639x

Emri	Voffcet, B	Io +, mA	Io-, mA	Ton, ns	Toff, ns	Tdt, μs	Një lloj	Smart SD	OU	Komp.	Kontrolli
L6390	600	270	430	125	125	0,15…2,7	HB	ka	ka	ka	HIN / -LIN / -SD
L6392	600	270	430	125	125	0,15…2,7	HB		ka		HIN / -LIN / -SD
L3693	600	270	430	125	125	0,15…2,7	HB			ka	PH / -BR / -SD

Karakteristika kryesore e kësaj familjeje mikroqarqesh është prania e elementeve shtesë të integruar: një përforcues operacional ose krahasues (për L6390 - dhe të dyja). Në fig. 4 tregon strukturën dhe diagramin e lidhjes së mikroqarkut L6390.

Oriz. 4.

Cilat janë përfitimet e elementeve shtesë në aplikimet praktike? Përforcuesit operacionalë (në L6390 dhe L6392) janë projektuar për të matur rrymën që rrjedh nëpër ngarkesë. Për më tepër, meqenëse të dy daljet (OP + dhe OP-) janë të disponueshme, bëhet e mundur që në daljen përkatëse të mikroqarkut të formohet një vlerë absolute dhe një devijim nga një tension i caktuar referencë (që korrespondon, për shembull, me vlerën maksimale të lejueshme ). Në drejtuesin L6390, krahasuesi kryen një funksion shumë specifik të "fikjes inteligjente" ( Mbyllje inteligjente) - d.m.th. kur tejkalohet rryma maksimale e lejuar në ngarkesë, krahasuesi fillon të ndikojë në logjikën e drejtuesit dhe siguron shkëputje të qetë të ngarkesës. Shpejtësia e fikjes caktohet nga qarku RC i lidhur me pinin SD / OD. Për më tepër, duke qenë se ky dalje është dydrejtimëshe, mund të jetë edhe një dalje treguese e gabimit për mikrokontrolluesin e kontrollit, edhe një hyrje për mbyllje të detyruar.

Të gjitha mikroqarqet përmbajnë logjikën e mbrojtjes kundër hapjes së njëkohshme të transistorëve të krahëve të sipërm dhe të poshtëm dhe, në përputhje me rrethanat, formimin e një pauze kur ndryshon gjendja e daljes. Koha e pauzës T DT për të gjitha mikroqarqet e familjes është e programueshme dhe përcaktohet nga vlera e rezistencës së lidhur me pinin DT.

Logjika e kontrollit në mikroqarqet L6390 dhe L6392 i njëjti lloj - sinjale HIN, LIN dhe SD.

Dallimi i çipit L6393 nga L6390 dhe L6392 nuk është vetëm mungesa e një amplifikuesi operacional. Krahasuesi në L6393 është i pavarur nga pjesa tjetër e qarkut dhe, në parim, mund të përdoret për qëllime arbitrare. Sidoqoftë, aplikimi më i arsyeshëm është kontrollimi i rrymës dhe formimi i një shenje tejkalimi (për analogji me pinin DIAG në mikroqarkun L6386E të diskutuar më sipër). Dallimi kryesor qëndron në logjikën e kontrollit - kombinimi i sinjaleve të kontrollit FHASE, BRAKE dhe SD është mjaft i rrallë (nëse jo unik) për mikroqarqet e kësaj klase. Sekuenca e kontrollit është treguar në Fig. 5.

Oriz. 5.

Diagrami i sekuencës përqendrohet në kontrollin direkt nga sinjalet motorike, për shembull, rryma direkte dhe zbaton të ashtuquajturat. mekanizmi i ndalimit të vonuar. Supozoni se BRAKE është një sinjal për një aktivizues, d.m.th. niveli i ulët i tij ndez motorin pavarësisht nga gjendja e sinjalit FAZA. Përsëri, supozoni se FAZA është një sinjal nga një sensor reagimi, si p.sh. një marrje frekuence e montuar në një bosht motori, ose një marrje e pikës fundore që tregon një pikë ndalimi. Atëherë një nivel i lartë i sinjalit BRAKE nuk do ta ndalojë motorin menjëherë, por vetëm nga një pjerrësi pozitive e sinjalit FAZA. Për shembull, nëse po flasim për një makinë karroce, atëherë sinjali i ndalimit (niveli i lartë i frenave) mund të jepet paraprakisht, por ndalimi do të ndodhë vetëm në një pikë të caktuar (kur aktivizohet sensori FHASE).

Në fig. 6 tregon strukturën dhe diagramin e lidhjes së mikroqarkut L6393.

Oriz. 6.

Rreth parametrave. Rrymat e daljes I O + (I O-) prej 270/430 mA janë inferiore ndaj IC nga International Rectifier (të cilat, siç u përmend më lart, janë zakonisht 290/600 mA). Sidoqoftë, parametrat dinamikë T ON / T OFF (125/125 ns) janë superiore (dhe shpesh në mënyrë të konsiderueshme) ndaj të gjithë IC-ve të familjes IRS.

Përfundime mbi familjen L639x. Me karakteristika sasiore mjaftueshëm të larta, gjë që në vetvete na lejon të klasifikojmë familjen L639x si një grup liderësh të industrisë, funksionet shtesë japin një hap cilësor, pasi ato lejojnë të zbatojnë në një mikroqark ato funksione që janë zbatuar më parë duke përdorur një numër përbërësish shtesë. .

konkluzioni

Sigurisht, diapazoni i drejtuesve të tensionit të lartë nga STMicroelectronics nuk mund të konsiderohet shumë i gjerë (të paktën në krahasim me produkte të ngjashme nga International Rectifier). Sidoqoftë, karakteristikat sasiore dhe cilësore të familjeve në shqyrtim nuk janë inferiore ndaj produkteve më të mira IR.

Duke folur për drejtuesit për transistorët MOSFET dhe IGBT, nuk mund të mos përmendim vetë transistorët; STMicroelectronics prodhon një gamë mjaft të gjerë të efekteve në terren (për shembull, MDMESH V dhe SuperMesh3) dhe transistorëve të portës së izoluar bipolarë. Meqenëse këta komponentë elektronikë u trajtuan kohët e fundit në këtë revistë, ato janë lënë jashtë objektit të këtij artikulli.

Së fundi, siç u përmend më lart, linja e drejtuesve MOSFET dhe IGBT të STMicroelectronics nuk kufizohet në drejtuesit gjysmë urë. Nomenklatura e drejtuesve të kategorive "Single" dhe "Multiple" dhe parametrat e tyre mund të gjenden në faqen zyrtare të STMicroelectronics - http://www.st.com/ .

Letërsia

1. Udhëzuesi i aplikimit L638xE // dokument i kompanisë ST Microelectronics an5641.pdf.

2. Yachmennikov V. Përmirësimi i efikasitetit me transistorët MDmesh V // Lajmet e elektronikës, №14, 2009.

3. Ilyin P., Alimov N. Rishikimi i MOSFET-ve dhe IGBT-ve të STMikroelektronikës // News of Electronics, Nr. 2, 2009.

4. Medjahid D. Zgjidhje shumë efikase të bazuara në transistorët SuperMESH3 // Electronics News, №16, 2009.

MDMEDH V në strehim PowerFlat

STMikroelektronikë, lideri botëror në MOSFET-et e fuqisë, ka zhvilluar një paketë të re të përmirësuar PowerFlat për familjen MDMESH V, e krijuar posaçërisht për montim në sipërfaqe. Dimensionet e kasës 8x8 mm me lartësi 1 mm (PowerFlat 8x8 HV). Lartësia e tij e ulët lejon furnizime më të holla me energji elektrike, si dhe zvogëlimin e madhësisë së PCB-së ose rritjen e densitetit të paketimit. Kontakti i kullimit në kutinë PowerFlat është një sipërfaqe e madhe metalike e ekspozuar, e cila përmirëson shpërndarjen e nxehtësisë dhe, rrjedhimisht, rrit besueshmërinë. Ky strehim është i aftë të funksionojë në intervalin e temperaturës -55 ... 150 ° C.

Transistorët e familjes MDMESH V janë transistorët më të mirë në botë për sa i përket rezistencës së një kanali të hapur në rangun e tensioneve të funksionimit prej 500 ... 650 V. Për shembull, transistorët e serisë STW77N65M5 nga familja MDMESH V kanë një vlerë maksimale Rdson prej 0,033 Ohm për një tension pune prej 650 V dhe një rrymë statike maksimale prej 69 A. Në të njëjtën kohë, ngarkesa e portës së një tranzitori të tillë është vetëm 200 nK. STL21N65M5 -është transistori i parë në familjen MDMESH V në një paketë PowerFlat. Me një tension pune prej 650 V, transistori STL21N65M5 ka një rezistencë të kanalit të hapur prej 0,190 Ohm dhe një rrymë statike maksimale prej 17 A, ndërsa ngarkesa e portës së tij është 50 nK.

Rreth ST Microelectronics

Drejtuesi është një përforcues i fuqisë dhe është krijuar për të kontrolluar 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 të portës së izoluar (MOSFET, IGBT) duhet të plotësojë kërkesat e mëposhtme:

Transistorët MIS dhe IGBT janë pajisje të kontrolluara me tension, megjithatë, 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, duhet të përdoren rezistenca serike në qarkun e portës.

Drejtuesit për menaxhimin e qarqeve komplekse të konvertimit përmbajnë një numër të madh elementësh, prandaj ato lëshohen 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 numri e të tjerëve. Shumë firma prodhojnë një gamë të gjerë funksionesh: drejtues për çelësin e poshtëm të qarkut të urës, drejtues për çelësin e sipërm të qarkut të urës, drejtues për çelësat e 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 ligjin e kontrollit simetrik, drejtuesit për të kontrolluar të gjithë transistorët në qarkun e urës.

Një skemë tipike për ndezjen e drejtuesit të çelësave të sipërm dhe të poshtëm nga International Rectifier IR2110 me një parim të furnizimit me energji bootstrap është paraqitur në Figurën 3.1, a. Të dy çelësat menaxhohen në mënyrë të pavarur. Dallimi midis këtij drejtuesi dhe të tjerëve është se një qark shtesë i konvertimit të nivelit është futur në IR2110 si në kanalet e poshtme ashtu edhe në ato të sipërme, gjë që bën të mundur ndarjen e furnizimit me energji të logjikës së mikroqarkut nga tensioni i furnizimit të drejtuesit sipas nivelit. Përmban gjithashtu mbrojtje nëntensioni për drejtuesin dhe burimin lundrues të tensionit të lartë.

Kondensatorët C D, C C janë krijuar për të shtypur zhurmën me frekuencë të lartë në qarqet e furnizimit me energji të logjikës dhe drejtuesit, përkatësisht. Burimi lundrues i tensionit të lartë është formuar nga një kondensator C1 dhe një diodë VD1 (furnizimi me energji elektrike në 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 konsumuar për kontroll është e papërfillshme, kondensatori C1 mund të përdoret si burim energjie për fazën e daljes, i rimbushur nga një burim energjie U PIT përmes një diodë 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 tranzitorin e sipërm VT1 të raftit të 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, faza e daljes së drejtuesit fillon të fuqizohet ekskluzivisht nga rryma e shkarkimit të kondensatorit C1. Kështu, kondensatori C1 është vazhdimisht "duke ecur" 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 të përballojë një tension të madh të kundërt (në varësi të furnizimit me energji elektrike të qarkut), rryma e lejuar përpara është afërsisht 1 A, koha e rikuperimit t rr = 10-100 ns, domethënë duhet 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 drejtues 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 në fazë). Shfaqja e një sinjali logjik të lartë në hyrjen SD çon në bllokimin e transistorëve të raftit të urës.

Këshillohet që të përdorni këtë mikroqark për të kontrolluar çelësat e një inverteri me rregullim PWM të tensionit të daljes. Duhet mbajtur mend se është e nevojshme të sigurohet vonesa kohore (koha "e vdekur") në sistemin e kontrollit për të parandaluar rrymat gjatë ndërrimit të transistorëve të urës (VT1, VT2 dhe VT3, VT4, Fig. 1.1).

Kapaciteti C1 është një kapacitet bootstrap, vlera minimale e të cilit mund të llogaritet me formulën:

ku P 3 - vlera e ngarkesës së portës së një çelësi të fuqishëm (vlera e referencës);

Unë Pete- konsumi aktual i drejtuesit në modalitetin statik (vlera e referencës, zakonisht Unë Pete ≈ Unë G c Tçelës i fuqishëm);

P 1 - ndryshimi ciklik i ngarkesës së drejtuesit (për drejtuesit 500-600 - 5 nK volt);

V P- tensioni i furnizimit të qarkut drejtues;

- rënia e tensionit në diodën e bootstrap VD1;

T- periudha e ndërrimit të çelësave të fuqishëm.

Figura 3.1. Qarku tipik për ndezjen e drejtuesit IR2110 (a) dhe diagramet e kohës së sinjaleve të tij në hyrjet dhe daljet (b)

V DD - furnizimi me energji i logjikës së mikrocirkut;

V SS - pika e përbashkët e pjesës logjike të drejtuesit;

HIN, LIN - sinjale hyrëse logjike që kontrollojnë përkatësisht transistorët e sipërm dhe të poshtëm;

SD - hyrje logjike për çaktivizimin e drejtuesit;

V CC - voltazhi i furnizimit të drejtuesit;

COM - pol negativ i furnizimit me energji V CC;

HO, LO - sinjalet e daljes së drejtuesit që kontrollojnë transistorët e sipërm dhe të poshtëm, respektivisht;

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 e fituar e kapacitetit të bootstrap duhet të rritet me 10-15 herë (zakonisht C brenda 0,1-1 μF). Duhet të jetë një kapacitet me frekuencë të lartë me një rrymë rrjedhjeje të ulët (idealisht tantal).

Rezistorët R G 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 R 1, R 2 janë të vogla (deri në 0,5 Ohm) dhe barazojnë përhapjen e rezistencave omike përgjatë autobusit të kontrollit të përbashkët (i detyrueshëm nëse një ndërprerës i fuqishëm është një lidhje paralele e transistorëve më pak të fuqishëm).

Kur zgjidhni një drejtues për transistorë të fuqishëm, duhet të merrni parasysh:

Ligji i kontrollit të tranzistorit të fuqisë:

Për ligjin simetrik, drejtuesit me çelës të lartë dhe të ulët dhe drejtuesit gjysmë urë janë të përshtatshëm;

Ligji asimetrik kërkon drejtues të çelësave të lartë dhe të ulët me kontroll të pavarur të çdo çelësi të fuqishëm. Drejtuesit me izolim galvanik të transformatorit nuk janë të përshtatshëm për ligj të pabalancuar.

Parametrat kyç 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 një rrymë deri në 50 A;

I out dr max = 3 A - për të kontrolluar një VT të fuqishëm me një rrymë deri në 150 A (përndryshe koha e ndezjes dhe fikjes rritet ndjeshëm dhe humbjet e fuqisë për ndërrimin rriten), d.m.th. një tranzistor me cilësi të lartë me zgjedhjen e gabuar të drejtuesit humbet avantazhet e tij kryesore.

Kontabiliteti për funksione shtesë.

Firmat lëshojnë drejtues me funksione të shumta shërbimi:

Mbrojtje të ndryshme të fuqishme kryesore;

Mbrojtja nga nëntensioni i furnizimit të drejtuesit;

Me dioda bootstrap të integruara;

Me një kohë vonese të rregullueshme dhe të parregulluar për ndezjen e një VT të fuqishëm në lidhje me momentin kur një tjetër fiket (luftimi përmes rrymave në gjysmë urë);

Me izolim galvanik të integruar ose që mungon. Në rastin e fundit, një mikroqark izolimi galvanik (më shpesh një optobashkues 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).

Me ekuivalencën e disa llojeve të drejtuesve, preferenca duhet t'u jepet 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 shkasit të "kyçjes".

Pas zgjedhjes së llojit të shoferit (dhe të dhënave të tij), kërkohen masa për të luftuar përmes rrymave në gjysmë urë. Mënyra standarde është të fikni menjëherë një çelës të fuqishëm dhe të ndizni me vonesë një çelës të kyçur. Për këtë qëllim, përdoren diodat VD G 1 dhe VD G 2, të cilat, kur VT mbyllet, anashkalojnë rezistorët e portës dhe procesi i mbylljes do të jetë më i shpejtë se zhbllokimi.

Përveç anashkalimit të rezistorëve të portës RG 1 dhe RG 2 duke përdorur dioda (VD G 1, VD G 2, Figura 3.1), për të luftuar përmes rrymave në qarkun P të një kaskade të fuqishme, firmat prodhojnë drejtues të integruar asimetrik në kthesën e daljes -në VT aktuale Unë dr jashtë m ah me radhë dhe jashtë Unë dr jashtë m ah off(Për shembull Unë dr jashtë m ah me radhë= 2A, Unë dr jashtë 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 dhënat e referencës së një drejtuesi specifik.

Për një drejtues simetrik (në rryma), barazia është e vërtetë

Pra, për të parandaluar shfaqjen e rrymave përmes, është e nevojshme të zgjidhni vlerën totale të rezistencave në qarkun e portës (për shkak të
, dhe, në përputhje me rrethanat, duke rregulluar rrymën e ngarkimit të kapacitetit të portës VT), vonesa e ndezjes
transistori është më i madh ose i barabartë me kohën e nevojshme për mbylljen e VT

ku
- koha e prishjes së rrymës së kullimit (vlera e referencës);

- koha e vonesës së fillimit të fikjes së VT në lidhje me momentin kur voltazhi 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, Figura 3.1), rryma e shkarkimit përcaktohet në mënyrë unike nga rezistenca
... Prandaj, për të përcaktuar
vendosni proporcionin e mëposhtëm

(ndeshjet) -

Nëse vlera e korrigjuar
do të jetë një rend i madhësisë më shumë
, atëherë kjo tregon një zgjedhje të gabuar të llojit të shoferit për sa i përket fuqisë (i madh
) dhe kjo korrigjon për keq performancën e çelësave të fuqishëm. Për përcaktimin përfundimtar të vlerës
mund të përdorni të dhënat e referencës teknike të VT-së së fuqishme. Për këtë, përpilohet proporcioni

(ndeshjet) -

(Nëse zgjidhja jep vlerën e 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 përmes, disa prodhues tashmë në fazën e prodhimit sigurojnë që t 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 një diferencë.

Për të luftuar përmes rrymave (për një ligj kontrolli simetrik), mund të zgjidhni drejtuesin e kërkuar të gjysmë urës (nëse i përshtatet parametrave të tjerë), në të cilin koha e vonesës është e rregullueshme në intervalin 0,4 ... 5 μs (për shembull, Drejtues IR të tipit IR2184 ose IR21844), nëse vonesa e tyre është më e madhe ose e barabartë me t off.

Si përfundim, vlen të theksohet se firmat, në vend të modifikimeve të vjetra të drejtuesve, lëshojnë lloje të reja që janë të pajtueshme me të vjetrat, por mund të kenë funksione shërbimi shtesë (zakonisht diodat e integruara, ose më mirë tranzistorë bootstrap që kryejnë funksionin e diodat që më parë mungonin). Për shembull, drejtuesi IR2011 është ndërprerë dhe një IRS2011 ose IR2011S i ri është futur për ta zëvendësuar atë (ka një hyrje të paqartë në manuale të ndryshme).

Artikulli i kushtohet zhvillimeve të Electrum AV LLC për përdorim industrial, për sa i përket karakteristikave të tyre të ngjashme me pajisjet modulare të prodhuara nga Semikron dhe CT Concept.

Konceptet moderne për zhvillimin e elektronikës së energjisë, niveli i bazës teknologjike të mikroelektronikës moderne përcaktojnë zhvillimin aktiv të sistemeve të ndërtuara në pajisje IGBT të konfigurimeve dhe kapaciteteve të ndryshme. Në programin shtetëror "Baza Kombëtare Teknologjike", ky drejtim i kushtohet dy punimeve 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 kufizohet 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, në tregun "elektronik" rus, pajisjet e kontrollit për transistorët e fuqishëm me efekt në terren dhe IGBT përfaqësohen nga Agilent Technologies, IR, Powerex, Semikron, CT Concept. Produktet IR dhe Agilent përmbajnë vetëm një pajisje për gjenerimin e sinjaleve për kontrollin e portës së tranzistorit dhe qarqeve mbrojtëse dhe, në rastin e punës me transistorë me fuqi të lartë ose me frekuenca të larta, për aplikimin e tyre, kërkohen elementë shtesë: fazat e daljes së jashtme për gjenerimin e sinjaleve të kontrollit për portat me pjerrësinë e kërkuar të skajeve, elementët mbrojtës (diodat zener, diodat, etj.), Elementet e ndërfaqes së sistemit të kontrollit (logjika e hyrjes, formimi i një diagrami kontrolli për pajisjet gjysmë urë, sinjalet e statusit të izoluar optikisht të gjendjes së një transistori të kontrolluar, tensionet e furnizimit etj.). Produktet Powerex kërkojnë gjithashtu një konvertues DC/DC dhe nevojiten elementë të jashtëm shtesë për përputhjen me TTL, CMOS dhe FOCL. Mungojnë gjithashtu sinjalet e kërkuara të statusit me izolim galvanik.

Më të kompletuarit nga ana funksionale janë drejtuesit nga Semikron (seri SKHI) dhe CT Concept (llojet Standard ose SCALE). Drejtuesit e konceptit CT të serisë Standart dhe drejtuesit SKHI janë bërë në formën e pllakave të qarkut të printuar me lidhës për lidhje me sistemin e kontrollit dhe transistorë të kontrolluar me elementët e nevojshëm të instaluar në to dhe me aftësinë për të instaluar elementë akordues nga konsumatori. Për nga karakteristikat e tyre funksionale dhe parametrike, produktet janë të afërta.

Nomenklatura e shoferëve SKHI është paraqitur në tabelën 1.

Tabela 1. Nomenklatura e shoferëve SKHI

Lloji i shoferit Semikron	Numri i kanaleve	Tensioni maksimal në kontroll transistor, V	Ndryshimi i tensionit të portës, V	Mach imp. jashtë. 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 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 22B / 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

Drejtuesit e CT Concept SCALE bazohen në një montim bazë hibrid dhe përfshijnë elementët kryesorë për drejtimin e tranzistorëve të fuqishëm në terren ose IGBT, të cilët janë montuar në një tabelë qark të printuar, me aftësinë për të instaluar elementët e nevojshëm akordues. Bordi është gjithashtu i pajisur me lidhësit dhe lojërat e nevojshme.

Nomenklatura e asambleve bazë hibride të drejtuesve SCALE nga CT Concept është paraqitur në Tabelën 2.

Pajisjet drejtuese të prodhuara nga Electrum AV janë pajisje plotësisht të plota, funksionalisht 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, kohët e rritjes dhe vonesat, si dhe nivelet e nevojshme të mbrojtja e transistorëve të kontrolluar në nivele të rrezikshme të tensionit të ngopjes (mbingarkesa aktuale ose qark i shkurtër) dhe tension i pamjaftueshëm i portës. Konvertuesit e aplikuar DC / DC dhe fazat e daljes së tranzitorit kanë fuqitë 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 optoçiftuesit kanë nivele të mjaftueshme izolimi galvanik për aplikime të tensionit të lartë.

Tabela 2. Nomenklatura e montimeve hibride bazë të drejtuesve SCALE nga CT Concept

Lloji i shoferit sipas CT Concept	Numri i kanaleve	Tensioni i furnizimit me energji elektrike të drejtuesit, V	Mach imp. Rryma e daljes, A	Tensioni maksimal në stërvitje. transistor, V	Fuqia dalëse, W	Vonesa, ns	Tensioni i izolimit, V	du / dt, kV / μs	hyrje
IGD 508E	1	± 15	± 8	3300	5	225	5000		Wols
IGD 515E	1	± 15	± 15	3300	5	225	5000		Wols
IGD 608E	1	± 15	± 8	1200	6	60	4000	>50	Transi
IGD608А1 17	1	± 15	± 8	1700	6	60	4000	>50	Transi
IGD 615A	1	± 15	± 15	1200	6	60	4000	>50	Transi
IGD615А1 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
IHD280А1 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		Wols

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 të fuqishëm me efekt në terren: 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, përfshirë në rastin e lidhjes së tyre paralele. Moduli siguron përputhje në nivelet e rrymave dhe tensioneve me shumicën e IGBT-ve dhe transistorëve të fuqishëm me efekt në terren me një tension maksimal të lejuar deri në 1700 V, mbrojtje kundër mbingarkesës ose qarkut të shkurtër, ndaj nivelit të pamjaftueshëm të tensionit në portën e tranzitorit. Drejtuesi gjeneron një sinjal "emergjence" kur shkelet mënyra e funksionimit të transistorit. Me ndihmën e elementeve 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 me një rezistencë me sens aktual. Pajisjet MD115P, MD150P, MD180P përmbajnë një konvertues të integruar DC/DC për të fuqizuar fazat e daljes së drejtuesit. Për pajisjet MD115, MD150, MD180, kërkohet një furnizim i jashtëm i izoluar me energji elektrike.

Detyrë me pin

1 - "probleme +" 2 - "problem -" 3 - "hyrje +" 4 - "hyrje -" 5 - "gropë U +" (vetëm për modelet me indeksin "P") 6 - "gropë U -" ( vetëm për modelet me indeksin "P") 7 - "Përbashkët" 8 - "+ E gropë" 9 - "dalje" - kontrolli i portës së tranzistorit 10 - "–E gropa" 11 - "napr" - hyrja e kontrolli i tensionit të ngopjes së transistorit të kontrolluar 12 - "Rryma" - kontrolli i hyrjes së rrymës që rrjedh nëpër tranzitorin e kontrolluar

Modulet e shoferit IGBT me dy kanale dhe FET-të e fuqisë 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 dhe transistorëve të fuqishëm me efekt në terren në dy kanale, si në mënyrë të pavarur ashtu edhe në lidhje me gjysmë urë, duke përfshirë kur transistorët janë të lidhur paralelisht. Drejtuesi siguron përputhje në nivelet e rrymave dhe tensioneve me shumicën e IGBT-ve dhe transistorëve të fuqishëm me efekt në terren me tensione maksimale të lejueshme deri në 1700 V, mbrojtje kundër mbingarkesave ose qarkut të shkurtër, nivel të pamjaftueshëm të tensionit në portën e tranzitorit. Inputet e drejtuesit janë të izoluara në mënyrë galvanike nga seksioni i energjisë me një tension izolues prej 4 kV. Drejtuesi përmban konvertues të brendshëm DC / DC që gjenerojnë nivelet e nevojshme për të drejtuar portat e transistorëve. Pajisja gjeneron sinjalet e nevojshme të statusit që karakterizojnë mënyrën e funksionimit të transistorëve, si dhe praninë e energjisë. Me ndihmën e elementeve të jashtëm, mënyra e funksionimit të drejtuesit rregullohet për kontrollin optimal të llojeve të ndryshme të transistorëve.

Tabela 4. Përcaktimi i kunjave të modulit drejtues të transistorëve IGBT me dy kanale dhe fuqisë në terren

Pini nr.	Emërtimi	Funksioni	Pini nr.	Emërtimi	Funksioni
14	ВХ1 "+"	Hyrja e drejtpërdrejtë e kontrollit të kanalit të parë	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 tranzitorit me rregullimin e kohës së ndezjes së transistorit të kontrolluar të kanalit të parë
11	Sz	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 tranzistorit me rregullim jashtë kohe të transistorit të kontrolluar të kanalit të parë
10	ST	Dalja e gjendjes së alarmit në transistorin e kontrolluar të kanalit të parë	19	–E gropë
9	BLLOK	Bllokimi i hyrjes	20	I zakonshëm	Daljet e tensioneve të furnizimit të seksionit të energjisë të drejtuesit të kanalit të parë
8		I pa përfshirë	21	+ E gropë	Daljet e tensioneve të furnizimit të seksionit të energjisë të drejtuesit të kanalit të parë
7	+ 5 V		22	+ E gropë "
6		Hyrja për lidhjen e furnizimit me energji të qarkut të hyrjes	23	gjeneral "	Daljet e tensioneve të furnizimit të seksionit të energjisë të drejtuesit të kanalit të dytë
5	ВХ2 "+"	Hyrja e drejtpërdrejtë e kontrollit të kanalit të dytë	24	– E gropë”	Daljet e tensioneve 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 rregullimin e kohës së 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 tranzistorit me rregullimin e kohës së 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	IR1"	Hyrja e kontrollit të tensionit të ngopjes me prag të rregullueshëm dhe kohën e bllokimit të kanalit të dytë
1	ST9	Dalja e gjendjes së alarmit 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 MD1XXX dhe MD2XXX sigurojnë formimin e sinjaleve të kontrollit për portat e transistorëve me një vlerë të rregullueshme veçmas të rrymave të ngarkimit dhe shkarkimit, me parametrat e kërkuar dinamikë, sigurojnë kontrollin e tensionit dhe mbrojtjen e portave të transistorëve në rast të tension i pamjaftueshëm ose i tepërt në to. Të dy llojet e pajisjeve monitorojnë tensionin e ngopjes së tranzistorit të kontrolluar dhe prodhojnë një shkëputje të qetë të ngarkesës emergjente në situata kritike, duke gjeneruar një sinjal opto-bashkues që tregon këtë. Përveç këtyre funksioneve, pajisjet e serisë MD1XXX kanë aftësinë për të kontrolluar rrymën përmes transistorit të kontrolluar duke përdorur një rezistencë të jashtme matëse të rrymës - "shunt". Rezistenca të tilla me rezistenca nga 0,1 në disa mOhm dhe fuqi prej dhjetëra e qindra W, të bëra në baza qeramike në formën e shiritave nikrom ose manganin me gjeometri të saktë me rregullim nominal, janë zhvilluar 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 kryesorë elektrikë

Qarku i hyrjes
	min.	një lloj.	Maks.
Tensioni i furnizimit, V	4,5	5	18
Rryma e konsumit, 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 e kontrollit të hyrjes, mA	jo më shumë se 0.5
Tensioni i daljes st, V	jo më shumë se 15
Rryma e daljes në daljen e st, mA	jo më pak se 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	jo më pak se 50
Tensioni maksimal në transistorin e kontrolluar, V	jo më pak se 1200
Konvertuesi DC/DC
Tensionet e daljes, V	jo më pak se 15
Pushteti, W	jo më pak se 1 jo më pak se 6 (për modelet me indeks M)
Efikasiteti	jo më pak se 80%
Karakteristikat dinamike
Vonesa e daljes së hyrjes t ndezur, μs	jo më shumë se 1
Vonesa e mbylljes mbrojtëse t fikur, μs	jo më shumë se 0.5
Vonesa e aktivizimit të statusit, μs	jo më shumë se 1
Koha e rikuperimit pas aktivizimit të mbrojtjes, μs	jo më shumë se 10
	jo më pak se 1 (të vendosur nga kapacitetet Сt, Сt ")
Koha e përgjigjes së qarkut të mbrojtjes së tensionit të ngopjes kur transistori është ndezur tblock, μs	jo më pak se 1
Tensionet e pragut
	min.	një lloj.	Maks.
Pragu i funksionimit të mbrojtjes për furnizim të pamjaftueshëm E, V	10,4	11	11,7
Qarku mbrojtës për tensionin e ngopjes së transistorit të kontrolluar siguron mbylljen e daljes dhe formimin e sinjalit CT në tensionin në hyrjen "IK", V	6	6,5	7
Izolimi
Tensioni i izolimit të sinjaleve të kontrollit në lidhje me sinjalet e fuqisë, V	jo më pak se 4000 tension alternativ
Tensioni izolues i konvertuesit DC / DC, V	jo më pak se 3000 tension konstant

Drejtuesit e propozuar ju lejojnë të kontrolloni transistorët me frekuencë të lartë (deri në 100 kHz), gjë që ju lejon të arrini efikasitet shumë të lartë të proceseve të konvertimit.

Pajisjet e serisë MD2XXX kanë një bllok të integruar të logjikës hyrëse 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 për portat e tranzistorët dhe duke formuar kohëzgjatjen e vonesës së kalimit të krahut të sipërm dhe të poshtëm të gjysmë urës, gjë që bën të mundur sigurimin e mungesës së rrymave përmes.

Karakteristikat e përdorimit të drejtuesve në shembullin e pajisjes MD2XXX

Shqyrtim i shkurtër

Modulet e drejtuesit MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P janë module kontrolli universale të krijuara për ndërrimin e IGBT dhe transistorëve të fuqishëm me efekt në terren.

Të gjitha llojet e MD2XXX kanë kontakte të pajtueshme reciprokisht dhe ndryshojnë vetëm në nivelin e rrymës maksimale të impulsit.

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 e drejtuesve të serisë MD2XXX përfaqësojnë një zgjidhje të plotë për problemet e kontrollit dhe mbrojtjes për IGBT-të dhe transistorët e fuqishëm me efekt në terren. Në fakt, asnjë komponent shtesë nuk kërkohet as në hyrje, as në dalje.

Veprimi

Modulet e drejtuesit MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P për secilin nga dy kanalet përmbajnë:

një qark hyrës që siguron përputhjen e nivelit të sinjalit dhe një vonesë mbrojtëse të ndërrimit;
izolimi elektrik midis qarkut të hyrjes dhe pjesës së fuqisë (daljes);
qark i kontrollit të portës së tranzistorit; në një tranzistor të hapur;
një qark për monitorimin e tensionit të furnizimit të seksionit të 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 punojnë në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri.

Për shkak të izolimit elektrik të kryer nga transformatorët dhe çiftëzuesit optikë (i nënshtruar një tensioni testimi prej 2650 V AC me një frekuencë prej 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 rritje të mëdha potenciale që ndodhin midis seksionit të energjisë dhe qarkut të kontrollit.

Kohët shumë të shkurtra të vonesës së drejtuesve të serisë MD2XXX lejojnë përdorimin e tyre 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 kur drejtoni urën.

Një nga funksionet kryesore të drejtuesve të serisë MD2XXX është garantimi i mbrojtjes së besueshme të transistorëve të fuqisë së kontrolluar nga qarku i shkurtër dhe mbingarkesa. Gjendja e sigurt e tranzitorit nga dështimi përcaktohet duke përdorur tensionin në kolektorin e tranzitorit të fuqisë në gjendje të hapur. Nëse tejkalohet pragu i përcaktuar nga përdoruesi, transistori i fuqisë fiket dhe mbetet i bllokuar deri në fund të nivelit të 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.

Qëllimi funksional i kunjave

Përfundimet 14 (ВХ1 "+"), 13 (ВХ1 "-")

Kunjat 13 dhe 14 janë hyrjet e kontrollit të drejtuesit. Menaxhimi kryhet duke i furnizuar ata me nivele logjike TTL. Hyrja In1 "+" është e drejtpërdrejtë, domethënë, kur aplikohet një logjik 1, hapet transistori i fuqisë dhe kur aplikohet 0 mbyllet. Hyrja In1 "-" është e anasjelltë, d.m.th., kur në të aplikohet një logjik 1, transistori i fuqisë mbyllet dhe kur aplikohet 1, hapet. Zakonisht, In1 "-" lidhet me përcjellësin e përbashkët të pjesës hyrëse të drejtuesit dhe kontrollohet nëpërmjet hyrjes In1 "+". Ndezja invertuese dhe jo-invertuese e drejtuesit tregohet 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, përjashtohet mundësia e ndikimit të proceseve kalimtare që lindin në tranzitorin e fuqisë në qarkun e kontrollit.

Tabela 6. Diagrami i gjendjes së një kanali drejtues

Bx1 +	Bx1-	Tensioni në portën e 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, e cila parandalon hapjen e të dy transistorëve të fuqisë së gjysmë urës në të njëjtën kohë. Nëse një sinjal kontrolli aktiv aplikohet në hyrjet e kontrollit të të dy kanaleve, atëherë qarku do të bllokohet dhe të dy transistorët e fuqisë do të mbyllen.

Modulet e drejtuesit duhet të vendosen sa më afër transistorëve të fuqisë dhe të lidhen me to me përçuesit më të shkurtër të mundshëm. Hyrja Bx1 "+" dhe Bx1 "-" 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 Bx1 "+" dhe Bx1 "-" mund të lidhen me qarkun e kontrollit dhe monitorimit duke përdorur një palë 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 minimal të shkurtër.

Përfundimi 12 (ST "+ E gropë")

Pini 12 është një dalje e statusit që konfirmon praninë e furnizimit me energji (+18 V) në pjesën e daljes (energjisë) të drejtuesit. Është montuar sipas qarkut të hapur të kolektorit. Gjatë funksionimit normal të drejtuesit (prania e fuqisë dhe niveli i tij i mjaftueshëm), dalja e statusit lidhet me daljen e përbashkët të qarkut të kontrollit duke përdorur një transistor të hapur. Nëse kjo dalje e statusit lidhet sipas diagramit të paraqitur në Fig. 11, atëherë situata 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.

Përfundimi 11 (Sz)

Një kondensator shtesë është i lidhur me pinin 11, i cili rrit kohën e vonesës midis pulseve hyrëse dhe dalëse t 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 përmes rrymave që dalin në gjysmë ura. Nëpërmjet rrymave bëjnë që transistorët e fuqisë të ngrohen, të shkaktojnë mbrojtjen emergjente, të rrisin konsumin e rrymës dhe të përkeqësojnë efikasitetin e qarkut. Duke futur këtë vonesë, të dy kanalet e drejtuesit të ngarkuar në një gjysmë urë mund të kontrollojnë një sinjal në formën e një valë katrore.

Për shembull, moduli 2MBI 150 ka një vonesë fikjeje prej 3 μs, prandaj, për të përjashtuar shfaqjen e rrymave të përçuara në modul kur kanalet kontrollohen bashkërisht, është e nevojshme të sigurohet 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 një TKE të vogël.

Përfundimi 10 (CT)

Pini 10 është dalja e statusit të emergjencës në tranzistorin 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 dështim. Alarmi 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, drejtuesi bllokohet dhe voltazhi bllokues zbatohet në transistorët e fuqisë. Hyrja e bllokimit është e përbashkët për të dy kanalet. Për funksionimin normal të drejtuesit, një zero logjike duhet të zbatohet në këtë hyrje.

Pini 8 nuk përdoret.

Përfundimet 7 (+5 V) dhe 6 (të zakonshme)

Kunjat 6 dhe 7 janë hyrje për lidhjen e energjisë me drejtuesin. Fuqia furnizohet nga një burim 8 W me një 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 janë më shumë se 25 cm të gjatë, është e nevojshme të vendosni kondensatorë për shtypjen e interferencave midis tyre sa më afër drejtuesit të jetë e mundur (kondensator qeramik me kapacitet 0,1 μF).

Pin 15 (IR)

Pini 15 (kolektor matës) është i lidhur me kolektorin e tranzistorit të fuqisë. Nëpërmjet tij monitorohet tensioni në transistorin e hapur. Në rast të një qarku të shkurtër ose mbingarkesë, voltazhi në transistorin e hapur rritet ndjeshëm. Kur tejkalohet vlera e pragut të tensionit në kolektorin e tranzitorit, tranzistori i fuqisë bllokohet dhe aktivizohet statusi i dështimit ST. Diagramet e kohës së proceseve që ndodhin në drejtuesin kur mbrojtja aktivizohet janë paraqitur në Fig. 7. Pragu i funksionimit të mbrojtjes mund të reduktohet duke lidhur diodat e lidhura në seri me njëra-tjetrën, dhe vlera e pragut të tensionit të ngopjes U sat. por = 7 –n U pr.VD, ku n është numri i diodave, U pr.VD - rënia e tensionit në një diodë të 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 përgjigjes së mbrojtjes mund të rregullohet duke përdorur daljen 16-IR1.

Pin 16 (IR1)

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 së tensionit të ngopjes në një transistor të hapur. Kjo vonesë është e nevojshme për të eliminuar ndikimin e ndërhyrjes në qark. Për shkak të lidhjes së kondensatorit, koha e reagimit të mbrojtjes rritet në proporcion me kapacitetin bllokues t = 4 C U sat. por., ku C është kapaciteti i kondensatorit, pF. Kjo kohë i shtohet kohës së vonesës së brendshme të drejtuesit t off (10%) = 3 μs. Si parazgjedhje, drejtuesi ka një kapacitet C = 100 pF, prandaj, vonesa e funksionimit të mbrojtjes është t = 4 100 6.3 + t off (10%) = 5.5 μs. Nëse është e nevojshme, kjo kohë mund të rritet duke lidhur kapacitetin midis kunjit të 16-të dhe telit të përbashkët të furnizimit me energji të njësisë së energjisë.

Përfundimet 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. Nëpërmjet kunjit 17 (nga 2), një potencial pozitiv (+18 V) furnizohet në portën e modulit të kontrolluar, dhe përmes pinit 18 (nga 1) - një potencial negativ (–5 V). Nëse është e nevojshme të sigurohen skajet e kontrollit të pjerrët (rreth 1 μs) dhe fuqia e ngarkesës jo shumë të lartë (dy module 2MBI 150 të lidhur paralelisht), lidhja direkte e këtyre daljeve me daljet e kontrollit të moduleve është e lejueshme. Nëse keni nevojë të shtrëngoni skajet ose të kufizoni rrymën e kontrollit (në rastin e një ngarkese të rëndë), atëherë modulet duhet të lidhen me kunjat 17 dhe 18 përmes rezistorëve kufizues.

Në rast se voltazhi i ngopjes tejkalon nivelin e pragut, ndodh një ulje e qetë mbrojtëse e tensionit në portën e transistorit të kontrollit. Koha e uljes së tensionit në portën e transistorit në nivelin 90% t off (90%) = 0,5 μs, në nivelin 10% t off (10%) = 3 μs. Një ulje e qetë e tensionit të daljes është e nevojshme për të përjashtuar mundësinë e rritjes së tensionit.

Kunjat 19 (–gropë E), 20 (e zakonshme) dhe 21 (+ gropë E)

Kunjat 19, 20 dhe 21 janë daljet e furnizimit me energji elektrike të seksionit të energjisë së drejtuesit. Këto kunja furnizohen me tension nga konverteri DC / DC i drejtuesit. Në rastin e përdorimit të drejtuesve të tillë si MD215, MD250, MD280 pa konvertues të integruar DC / DC, furnizimet e jashtme të energjisë janë të lidhura këtu: pin 19 –5 V, pin 20 - i zakonshëm, 21 kunja +18 V për rrymë deri në 0,2 A.

Llogaritja dhe zgjedhja e shoferit

Të dhënat fillestare për llogaritjen janë kapaciteti i hyrjes së modulit C në modul ose ngarkesa ekuivalente Q in, rezistenca e hyrjes së R në modul, lëkundja e tensionit në hyrjen e modulit U = 30 V (të dhëna në informacionin e referencës së modulit) , frekuenca maksimale e funksionimit në të cilën funksionon moduli f max.

Është e nevojshme të gjendet rryma e impulsit 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 kapaciteti i portës dhe rezistenca kufizuese.

Nëse të dhënat fillestare vendosin ngarkesën Q në, atëherë është e nevojshme ta rillogaritni atë në kapacitetin ekuivalent të hyrjes C in = Q in / D U.

Fuqia reaktive e alokuar në kapacitetin hyrës të modulit llogaritet me formulën Pc = f Q në D U. Fuqia totale e konvertuesit DC / DC të drejtuesit P është shuma e fuqisë së konsumuar nga faza e daljes së drejtuesi Pout dhe fuqia reaktive e alokuar në kapacitetin hyrës të modulit PC: P = P out + Ps.

Frekuenca e funksionimit dhe lëkundja e tensionit në hyrjen e modulit u morën si maksimale në llogaritjet, prandaj, fuqia maksimale e mundshme e konvertuesit DC / DC u mor gjatë funksionimit normal të drejtuesit.

Duke ditur rezistencën e rezistencës kufizuese R, mund të gjeni rrymën e impulsit që rrjedh përmes drejtuesit: I max = D U / R.

Bazuar në rezultatet e llogaritjeve, është e mundur të zgjidhni drejtuesin më optimal të kërkuar për të kontrolluar modulin e energjisë.

Transistorët e fuqishëm me efekt në terren MOSFET janë të mirë për të gjithë, përveç një nuance të vogël - shpesh është e pamundur t'i lidhni ato drejtpërdrejt me kunjat e mikrokontrolluesit.

Kjo, së pari, për faktin se rrymat e lejuara për kunjat e mikrokontrolluesit rrallë tejkalojnë 20 mA, dhe për MOSFET-ët me ndërrim shumë të shpejtë (me skaje të mira), kur duhet të ngarkoni ose shkarkoni shumë shpejt portën (e cila ka gjithmonë njëfarë kapaciteti ), rrymat nevojiten një rend të madhësisë më shumë.

Dhe, së dyti, furnizimi me energji i kontrolluesit është zakonisht 3 ose 5 volt, gjë që, në parim, bën të mundur kontrollin e drejtpërdrejtë vetëm të një klase të vogël punëtorësh në terren (të cilët quhen niveli logjik - me një nivel kontrolli logjik). Dhe duke pasur parasysh që zakonisht furnizimi me energji i kontrolluesit dhe furnizimi me energji i pjesës tjetër të qarkut kanë një tel negativ të përbashkët, kjo klasë reduktohet ekskluzivisht në lojtarët e fushës së "nivelit logjik" të kanalit N.

Një nga zgjidhjet, në këtë situatë, është përdorimi i mikroqarqeve speciale - drejtuesit, të cilët janë krijuar pikërisht për të tërhequr rryma të mëdha nëpër portat e punëtorëve në terren. Sidoqoftë, ky opsion nuk është pa të meta. Së pari, shoferët nuk janë gjithmonë të disponueshëm në dyqane, dhe së dyti, ata janë mjaft të shtrenjtë.

Në lidhje me këtë, lindi ideja për të krijuar një drejtues të thjeshtë, buxhetor të lirë, i cili mund të përdoret për të kontrolluar punonjësit në terren si me kanalin N ashtu edhe me kanalin P në çdo qark me tension të ulët, të themi deri në 20 volt. një ftohës radio i vërtetë, në pjesa më e madhe e çdo mbeturinash elektronike, prandaj, pas një sërë eksperimentesh, lindi skema e mëposhtme:

R 1 = 2,2 kOhm, R 2 = 100 Ohm, R 3 = 1,5 kOhm, R 4 = 47 Ohm
D 1 - diodë 1N4148 (fuçi qelqi)
T 1, T 2, T 3 - transistorë KST2222A (SOT-23, duke shënuar 1P)
T 4 - transistor BC807 (SOT-23, duke shënuar 5C)

Kapaciteti ndërmjet Vcc dhe Out simbolizon lidhjen e operatorit të fushës së kanalit P, kapaciteti midis Out dhe Gnd simbolizon lidhjen e operatorit të fushës së kanalit N (kapacitetet e portave të këtyre operatorëve të fushës).

Vija me pika ndahet në dy faza (I dhe II). Në këtë rast, faza e parë funksionon si një përforcues i fuqisë, dhe faza e dytë si një përforcues aktual. Funksionimi i qarkut përshkruhet në detaje më poshtë.

Kështu që. Nëse një nivel i lartë sinjali shfaqet në hyrjen In, atëherë transistori T1 ndizet, transistori T2 fiket (pasi potenciali në bazën e tij bie nën potencialin në emetues). Si rezultat, transistori T3 mbyllet, dhe transistori T4 hapet dhe përmes tij rimbushet kapaciteti i portës së drejtuesit të fushës së lidhur. (Rryma bazë e tranzistorit T4 rrjedh përgjatë shtegut E T4 -> B T4 -> D1-> T1-> R2-> Gnd).

Nëse një nivel i ulët sinjali shfaqet në hyrjen In, atëherë gjithçka ndodh anasjelltas - mbyllet transistori T1, si rezultat i të cilit rritet potenciali bazë i tranzitorit T2 dhe ai hapet. Kjo, nga ana tjetër, bën që transistori T3 të ndizet dhe transistori T4 të fiket. Rimbushja e kapacitetit të portës së drejtuesit të fushës së lidhur ndodh përmes transistorit të hapur T3. (Rryma bazë e tranzistorit T3 rrjedh përgjatë rrugës Vcc-> T2-> R4-> B T3 -> E T3).

Kjo është, në përgjithësi, i gjithë përshkrimi, por disa pika, me siguri, kërkojnë shpjegime shtesë.

Së pari, për çfarë shërbejnë transistori T2 dhe dioda D1 në fazën e parë? Gjithçka është shumë e thjeshtë këtu. Jo më kot shkrova më lart shtigjet e rrymave bazë të transistorëve të daljes për gjendje të ndryshme të qarkut. Shikoni ato përsëri dhe imagjinoni se si do të ishte nëse nuk do të kishte transistor T2 me një rrip. Në këtë rast, tranzistori T4 do të zhbllokohej me një rrymë të madhe (që nënkupton rrymën bazë të tranzitorit) që rrjedh nga dalja në dalje përmes T1 dhe R2 të hapura, dhe transistori T3 do të zhbllokohej nga një rrymë e vogël që rrjedh përmes rezistencës R3. Kjo do të çonte në një skaj shumë të zgjatur kryesor të pulseve të daljes.

Epo, dhe së dyti, me siguri shumë do të jenë të interesuar pse nevojiten rezistorët R2 dhe R4. I ngjita ato në mënyrë që të paktën të kufizoj pak rrymën e pikut nëpër bazat e transistorëve të daljes, si dhe në fund të shkurtoj skajet kryesore dhe pasuese të pulseve.

Pajisja e mbledhur duket si kjo:

Drejtuesi është i lidhur për komponentët smd dhe në mënyrë të tillë që të mund të lidhet lehtësisht me tabelën kryesore të pajisjes (në një pozicion vertikal). Kjo do të thotë, në bordin kryesor, ne mund të kemi një gjysmë urë, ose diçka tjetër, dhe tashmë në këtë tabelë, gjithçka që mbetet është të mbyllni bordet e drejtuesit vertikalisht në vendet e duhura.

Paraqitja ka disa veçori. Për të zvogëluar në mënyrë drastike madhësinë e bordit, na u desh të lidhnim "pak të gabuar" instalime elektrike transistorin T4. Para se ta bashkoni në tabelë, duhet ta ktheni me fytyrë poshtë (shënjimin) dhe të përkulni këmbët në drejtim të kundërt (në dërrasën).

Siç mund ta shihni, kohët e rritjes janë praktikisht të pavarura nga niveli i tensionit të furnizimit dhe janë pak më shumë se 100 ns. Shumë mirë për një dizajn të tillë buxhetor, për mendimin tim.