Управление МОП ПТ И БТИЗ – транзисторами

МОП ПТ и БТИЗ транзисторы - приборы, которые управляются напряжением. Далее рассматриваются особенности управления транзисторами в наиболее сложном случае, т.е. мостовой или полумостовой схемы включения с индуктивной погрузкой.

Управление транзисторами инверторов можно осуществлять через импульсные высокочастотные трансформаторы, но это усложняет конструкцию и принципиальную схему инвертора. Отсутствие тока потребления на управление в статических режимах и низкое общее потребление мощности затворами транзисторов позволяет отказаться от трансформаторных схем питания. Фирмами производителями силовых полупроводников выпускается ряд драйверов управления, которые согласовывают маломощную схему управления с выходными транзисторами верхнего и нижнего плеча силового инвертора. Выходные каскады этих драйверов выполняются, как правило, в виде двухтактных усилителей мощности на полевых транзисторах, обеспечивающих импульсный выходной ток до 2 А. Задача организации питания верхнего плеча инвертора выполняется по схеме зарядного “насоса” показанного на рис. 3.

рис. 3.

Схема формирования, гальванической развязки и усилитель нижнего плеча драйверов питаются от низковольтного вспомогательного источника питания U_н. При включении транзистора нижнего плеча VT2 (в первом полупериоде работы) диод VD1 открывается и заряжает накопительный конденсатор С1, в дальнейшем питающий усилитель верхнего плеча. В каждом полупериоде при открытом транзисторе VT2 C1 подзаряжается, а при открытом VT1 питается выходной усилитель верхнего плеча.

В последнее время фирмами производителями начали выпускаться различные драйверы отдельных транзисторов, полумостовых и мостовых схем, которые выдерживают напряжения до 600 В. Это такие интегральные схемы как:

- IR2125 - драйвер верхнего плеча,

- IR2110, Н1Р25001Р, PWR 200/201- драйверы полумостового инвертора,

- IR2130- драйвер трехфазной мостовой схемы.

- IR2155 – драйвер полумостового инвертора с автогенератором.

Стоимость этих драйверов не велика, они надежно работают и обеспечивают оптимальные параметры в работе с МОП ПТ и БТИЗ транзисторами. Схемы инверторов требуют одного драйвера и нескольких внешних компонентов. Переключение больших токов с высокими скоростями переключения сопряжено с рядом трудностей. Для получения надежно работающих устройств основные усилия должны быть направлены на создание конструкции с минимизированными величинами паразитных индуктивностей. Паразитные индуктивности в силовых шинах тока могут запасать значительное количество энергии и вызывать нежелательные выключения силовых ключей, всплески высокого напряжения, дополнительную мощность рассеяния в силовых транзисторах, ложные срабатывания и т.д.

Микросхема драйвера IR2110 является одной из многих схем для полумостовых высоковольтных инверторов. Полумостовой инвертор на МОП ПТ транзисторах показан на рис. 4. Резисторы R2 и R3 служат для ограничения (уменьшения) скорости переключения силовых транзисторов. Управление затворами мощных БТИЗ или МОП ПТ транзисторов непосредственно от драйвера IR2110 или аналогичного может привести к нежелательно высоким скоростям переключения.

Реальная конструкция инвертора обладает конечными значениями величин индуктивностей соединений, на которых выделяются всплески напряжений при переключениях плеч и чем меньше время переключения, тем больше амплитуда всплеска. Величины резисторов R2 и R3 выбираются таким образом, чтобы длительности переключений не порождали существенных потерь и больших импульсных амплитуд, нарушающих работу инвертора.

рис. 4.

На входы 10 и 12 драйвера должны поступать две импульсные последовательности, причем вход 10 управляет транзистором VT1, а вход 12 – VT2. Вход 11 включает или выключает инвертор и может использоваться для защиты.