Транзисторы шестого поколения

батарей

600 20 да – 5, 6.2

600 50/60 да – 4S

1200 20 да – 5; 6.7

1200 50/60 да – 4S

Индукционный нагрев

600 >20 да – 6.2

1200 >20 да – 6.7U

Драйверы плазменных

панелей

330 >20 да да – 6.0; 6.5

600 >20 да да – 6.5

Управление освещением

Электронный балласт

для ксенонового

автосвета

12 600 <400 да – 4S; 6.8S

Источники питания Мостового типа

400 600 >20 да – 5; 6.2

800 1200 >20 да – 5; 6.3

Таблица 7. Требования к параметрам IGBT_транзисторов для различных секторов применения

Силовая Электроника, № 4’2009 Силовая элементная база

www.power_e.ru 31

• электронный балласт в модуле управления

ксеноновым светом автомобильных  фар;

• управление компрессором холодильника;

• формирователь высокого напряжения в ми-

кроволновых печах;

• электропривод компрессоров кондиционера;

• инверторы сварочных аппаратов.

В таблице 7 приведены требования, предъ-

являемые к параметрам IGBT-транзисторов

для различных приложений.

Ниже будут более подробно рассмотрены

примеры использования Trench IGBT, обеспечи-

вающие эффективность готового устройства.

Инвертор 220 В

для солнечных  батарей

В настоящее время солнечные  батареи наш-

ли активное применение как источник элек-

троэнергии, объемы их продаж год от года

неуклонно растут. Солнечные батареи  обра-

зованы из модулей солнечных фотоэлементов,

обеспечивающих напряжение от 12 до 100 В

и рабочие токи до нескольких десятков ампер.

В промышленных применениях (например,

опреснители морской воды) используются

солнечные батареи с выходным напряжени-

ем от 24 до 100 В и мощностью в несколько

киловатт. Схема преобразования солнечной

Рис. 7. Структура инвертора для питания от солнечных батарей

Рис. 8. Инвертор для солнечной батареи мощностью 500 Вт

Рис. 9. Демо_плата 500 Вт 220 В инвертора

для солнечной батареи

Рис 10. Типовая схема интеллектуального привода

для асинхронного двигателя мощностью  от 250 Вт до 2 кВт

Силовая Электроника, № 4’2009 Силовая элементная база

32 www.power_e.ru

энергии такова: солнечная батарея—буферный

аккумулятор—инвертор (DC/AC-конвертор)

220/380 В—промышленная установка, пита-

ющаяся от сети 220/380 В. На рис. 7 показана

структура DC/AC-инвертора для солнечных

батарей.

А на рис. 9 приведен конкретный пример

реализации инвертора мощностью 500 Вт

с использованием силовых элементов IR,

в том числе и Trench IGBT-транзисторов 6-го

поколения, обеспечивающих более высокую

эффективность преобразования солнечной

энергии (рис. 8).

В схеме используются микросхемы и  дис-

кретные транзисторы IR:

• 600 В Trench IGBT-транзистор IRGB4056DPBF;

• 100 В DirectFET транзисторы, IRF6644;

• генератор для управления мостовой схемой

IR2086S;

• 600 В микросхема полумостового драйвера

IRS2184S.

Для синтеза 50 Гц используется частота

ШИМ 20 кГц.

На рис. 9 показана демо-плата инвертора,

собранного по данной схеме. Размер платы

около 100^40 мм.

Управление электроприводом

На рис. 10 показана типовая схема  управления

асинхронным электродвигателем. Модуль управ-

ления может быть использован в стиральных ма-

шинах, компрессорах холодильников или кон-

диционеров. В качестве силовых ключей в схеме

используются Trench IGBT-транзисторы.

Драйверы плазменных

матричных панелей

Для управления поджигом и гашением разряда

в пикселях матричной плазменной панели тре-

буется формирование высоковольтных сигналов

сложной формы. IGBT-транзисторы идеально

подходят в качестве ключевых элементов  для

реализации гибридных многовыходных драй-

веров в плазменной панели. Матричная систе-

ма пикселей плазменной панели с точки зрения

управления представляет собой  емкостную на-

грузку. Ключевые приборы для таких  устройств

должны быстро включаться, обеспечивать вы-

сокие импульсные токи и иметь низкое падение

напряжения в открытом состоянии.

На рис. 11 показана структура плазменной

панели.

На рис. 12 показана схема управления пик-

селем плазменной панели.

Схема обеспечивает синтез сигналов слож-

ной формы с большим диапазоном напряже-

ний (от –150 до +400 В) и импульсных токов.

Заключение

В первую очередь транзисторы Trench IGBT

могут использоваться в качестве альтерна-

тивной замены аналогичных приборов, ра-

нее разработанных компанией International

Rectifier, обеспечивая увеличение эффектив-

ности преобразования энергии и снижение

цены готового устройства.

Транзисторы Trench IGBT могут с успехом

заменять все равноценные по мощности

типы транзисторов 4-го и 5-го поколений

IGBT, если только значение параметра  SCSOA

спецификации — 5 uS окажется приемлемым

для данных применений. Во всех случаях

при замене будет обеспечена лучшая эффек-

тивность преобразования, а также большая

плотность мощности. Транзисторы 6-го

поколения IGBT IR могут использоваться

и в качестве недорогой альтернативы анало-

гичным приборам, выпускаемым другими

производителями. Поколение Trench IGBT

позволяет сбалансировать потери на пере-

ключениях и проводимости и использовать

биполярные транзисторы с изолированным

затвором в области высоких  частот вместо

полевых МОП-транзисторов, одновременно

обеспечивая высокий КПД. Преимущества

IGBT-транзисторов 6-го поколения  позволят

им потеснить, а по мере совершенствования

технологии IGBT и вовсе заменить полевые

МОП-транзисторы в импульсных источни-

ках питания.

Литература

1. Транзисторы Trench IGBT шестого поколе-

ния. Башкиров В. // Новости электроники.

2007. № 7.

2. Силовые IGBT-модули Infineon Technologies.

Анатолий Б. // Силовая электроника.

2008. № 2.

3. IGBT или MOSFET? Проблема выбора.

Евгений Д. // Электронные компо ненты.

2000. № 1.

4. Выбор ключевых транзисторов  для пре-

образователей с жестким переключением.

Александр П. // Современная электроника.

2004. № 4.

5. Транзисторы IGBT. Новинки от  компании

International Rectifier. Волошанская Е. //

Электроника: НТБ. 2005. № 5.

6. AC TIG Welding: Output Inverter Design

Basics. Roccaro A., Filippo R., Salato M.

Application Notes AN-1045

7. IGBT Characteristics. Application Note AN-983.

Рис. 11. Структура плазменной панели

Рис. 12. Схема управления одним пикселем в плазменной панели на базе IGBT_ключей__