Драйвероа MOSFET и IGBT от ОАО «Электровыпрямитель»

July 26, 2013 by admin Комментировать »

На отечественном рынке можно встретить также предложения драйверов от ОАО «Электровыпрямитель» [21], правда, номенклатура их значительно более скудная, нежели производимых ЗАО «Электрум АВ».

Рис. 2.3.31. Структурная схема модуля M13A5

Тем не менее, и эти драйверы используются разработчиками преобразовательной техники достаточно часто, поэтому мы вкратце расскажем и о них.

Драйвер ДЖИЦ.301411.125 разработан для управления одиночным IGBT транзистором с током силовой цепи от 800 до 1200 А и с допустимым напряжением «коллектор—эмиттер» 1200 В. Драйвер, структурная схема которого приведена на рис. 2.3.32, имеет следующие основные узлы:

•  узел защиты от короткого замыкания и перегрузки силовых сборок с помощью плавного аварийного отключения;

•  узел замедления спада тока при выключении (введен в целях защиты от опасных индуктивных выбросов);

•  узел защиты затворов IGBT транзисторов от перенапряжений;

•  узел оптической изоляции входных и выходных цепей;

•  узел питания внутренней схемы с гальванической развязкой от цепей управления;

Рис. 2.3.32. Структурная схема драйвера ДЖИЦ.301411.125

•  узел сигнализации о возникновении аварийного состояния и об аварийном отключении;

•  узел сигнализации о снижении питания внутренних схем драйвера;

•  узел индикации уровня выходного напряжения.

Драйвер имеет несколько сигнальных входов и выходов. Вход сброса (RES) аварийного состояния драйвера активизируется низким уровнем логического сигнала длительностью не менее 2 мкс. Этот сигнал сбрасывает сигнал аварийного запирания модуля (FL) и разрешает управление от входного сигнала силовым транзистором (IN). Входы VDD и GND предназначены для подключения источника питания схемы управления. На эти входы подается напряжение 5 В. В то же время на входы VAC подается меандр частотой 40 кГц и напряжением 40 В для питания выходных цепей драйвера (что, конечно, не слишком удобно для разработчика, так как нужно включать в состав схемы преобразователя формирователь этого меандра).

Выходной сигнал VC сигнализирует о состоянии питания выходных цепей драйвера. При снижении напряжения ниже 25 В сигнал устанавливается в состояние логической единицы. Еще один сигнал аварийного состояния драйвера — сигнал FL. Если спустя промежуток времени 4 мкс после подачи низкого уровня напряжения на вход IN напряжение между коллектором и эмиттером IGBT транзистора не принимает значение ниже 5,5 В, то этот сигнал принимает низкий логический уровень. Таким образом, осуществляется контроль состояния насыщения силового транзистора. Выводы E, G, С соответственно подключаются к эмиттеру, затвору и коллектору управляемого транзистора.

Основные электрические характеристики драйвера ДЖИЦ.301411.125:

•  ток включения (отключения) затворов — 7 (14) А;

•  выходное напряжение управления затворами — +15/-8 В;

© задержка сигналов управления — 0,3 мкс;

•  напряжение изоляции между входом и выходом — 2,5 кВ. Габаритные размеры платы драйвера — 110 x 60 x 18 мм. Конструктивно драйвер выполнен таким образом, что позволяет осуществить установку непосредственно на типовой силовой модуль. Один край платы драйвера крепится непосредственно на силовой модуль, а второй — к металлическим стойкам.

Функциональная схема драйвера ДЖИЦ.301411.125 (а также и других драйверов, производимых ОАО «Электровыпрямитель») приведена на рис. 2.3.33.

Рис. 2.3.33. Функциональная схема драйвера ОАО «Электровыпрямитель»

Напряжение питания через разъемный соединитель X2 и трансформатор гальванической развязки T1 поступает на схему выпрямления RECT1. Схема выпрямления формирует однополярное напряжение 18 В и двуполярное напряжение ±6 В. Компаратор COMPl при номинальных значениях сформированных напряжений поддерживает низкий уровень сигнала на выходах оптопары F3. При высоком уровне сигнала на входе управления IN формируется высокий уровень на выходе оптопары F1. Это является условием включения генератора тока GT2 и отключения генераторов тока GT1 и GT3. Напряжение на конденсаторе C2 имеет отрицательный знак, и через буферный усилитель A1 это напряжение поступает на затвор управляемого транзистора. Открытый ключ KL4 поддерживает отрицательное значение напряжения на входе компаратора COMP3. В случае поступления на вход IN низкого значения управляющего сигнала генератор тока GT2 переводится в отключенное состояние, а генераторы GT1 и GT3 включаются. Конденсатор C2 быстро заряжается до положительного значения напряжения, которое через усилитель A1 поступает на затвор управляемого силового транзистора и открывает его.

При возникновении условия перегрузки силового модуля (напряжение на насыщенном силовом транзисторе выше нормы), напряжение на конденсаторе C3 превышает допустимый порог, и импульс, сформированный компаратором COMP3, включает триггер, выполненный на компараторе COMP2 с положительной обратной связью. После этого замыкаются ключи KL1 и KL3, отключаются генераторы тока GT1 и GT3. Конденсатор C2 разряжается через резистор R1, в результате чего формируется «мягкое» отключение силового транзистора. Выход драйвера из состояния защиты осуществляется подачей низкого уровня на вход RES, который через оптопару F4 возвращает триггер COMP4 в исходное состояние.

Одной из особенностей применения драйверов ОАО «Электровыпрямитель» является необходимость использования в ряде случаев дополнительного устройства, называемого адаптером. Функциональная схема типового адаптера приведена на рис. 2.3.34. Адаптер служит, во-первых, для умощнения сигналов управления затворами транзисторов, а во-вторых, содержит некоторые узлы, дополнительно защищающие IGBT модули от аварийных режимов. Диоды V6 и V7 «обрезают» выбросы напряжения на затворах, тем самым предотвращая опасные режимы в процессе коммутации транзисторов. Двухтактный каскад на транзисторах V3 и V4 увеличивает ток управления затворами. Защитная цепочка R7, V9, V10 защищает IGBT модуль от опас-

ных выбросов напряжения на коллекторе при запирании транзистора, приоткрывая последний на время выброса.

На рис. 2.3.35 показан внешний вид драйвера ДЖИЦ.687252.054, представляющий собой одноканальный вариант с током управления до 5 А и размерами платы 100 x 45 x 17 мм. Незначительно отличается от приведенного драйвер ДЖИЦ.687253.321, который выполнен в двухканальном варианте с двумя независимыми идентичными каналами. Размеры платы этого драйвера — 100 x 90 x 17 мм.

Рис. 2.3.35. Внешний вид драйвера ДЖИЦ.687252.054

На рис. 2.3.36 приведен внешний вид адаптера ДЖИЦ.687252.085, установленный непосредственно на силовой модуль. Данный адаптер по своим характеристикам согласован с драйверами и позволяет увеличить ток управления до 15 А.

Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты