Использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней IR2110 — объяснение и примеры схем
Быть может, после прочтения этой статьи вам не придётся ставить такие же по размерам радиаторы на транзисторы.
Перевод этой статьи.
И вот по этим двум пунктам прошу пинать меня в комментариях как можно сильнее.
Теперь поговорим уже больше о теме статьи — при всём многообразии статей о построении различных транспортных средств наземного вида (машинок) на МК, на Arduino, на <вставить название>, само проектирование схемы, а тем более схемы подключения двигателя не описывается достаточно подробно. Обычно это выглядит так:
— берём компоненты
— подсоединяем компоненты и двигатель
— …
— PROFIT!1!
Но для построения более сложных схем, чем для простого кручения моторчика с ШИМ в одну сторону через L239x, обычно требуется знание о полных мостах (или H-мостах), о полевых транзисторах (или MOSFET), ну и о драйверах для них. Если ничто не ограничивает, то можно использовать для полного моста p-канальные и n-канальные транзисторы, но если двигатель достаточно мощный, то p-канальные транзисторы придётся сначала обвешивать большим количеством радиаторов, потом добавлять кулеры, ну а если совсем их жалко выкидывать, то можно попробовать и другие виды охлаждения, либо просто использовать в схеме лишь n-канальные транзисторы. Но с n-канальными транзисторами есть небольшая проблема — открыть их «по-хорошему» подчас бывает довольно сложно.
Поэтому я искал что-нибудь, что мне поможет с составлением правильной схемы, и я нашёл статью в блоге одного молодого человека, которого зовут Syed Tahmid Mahbub. Этой статьёй я и решил поделится.
Во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи верхнего уровня. Также во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи как и верхнего, так и нижнего уровней. Например, в мостовых схемах. В неполных мостовых схемах у нас есть 1 MOSFET верхнего уровня и 1 MOSFET нижнего уровня. В полных мостовых схемах мы имеем 2 MOSFETа верхнего уровня и 2 MOSFETа нижнего уровня. В таких ситуациях нам понадобится использовать драйвера как высокого, так и низкого уровней вместе. Наиболее распространённым способом управления полевыми транзисторами в таких случаях является использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней для MOSFET. Несомненно, самым популярным микросхемой-драйвером является IR2110. И в этой статье/учебнике я буду говорить о именно о нём.
Вы можете загрузить документацию для IR2110 с сайта IR. Вот ссылка для загрузки: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf
Давайте для начала взглянем на блок-схему, а также описание и расположение контактов:
Рисунок 1 — Функциональная блок-схема IR2110
Рисунок 2 — Распиновка IR2110
Рисунок 3 — Описание пинов IR2110
Также стоит упомянуть, что IR2110 выпускается в двух корпусах — в виде 14-контактного PDIP для выводного монтажа и 16-контактного SOIC для поверхностного монтажа.
Теперь поговорим о различных контактах.
VCC — это питание нижнего уровня, должно быть между 10В и 20В. VDD — это логическое питание для IR2110, оно должно быть между +3В и +20В (по отношению к VSS). Фактическое напряжение, которое вы выберете для использования, зависит от уровня напряжения входных сигналов. Вот график:
Рисунок 4 — Зависимость логической 1 от питания
Обычно используется VDD равное +5В. При VDD = +5В, входной порог логической 1 немного выше, чем 3В. Таким образом, когда напряжение VDD = +5В, IR2110 может быть использован для управления нагрузкой, когда вход «1» выше, чем 3 (сколько-то) вольт. Это означает, что IR2110 может быть использован почти для всех схем, так как большинство схем, как правило, имеют питание примерно 5В. Когда вы используете микроконтроллеры, выходное напряжение будет выше, чем 4В (ведь микроконтроллер довольно часто имеет VDD = +5В). Когда используется SG3525 или TL494 или другой ШИМ-контроллер, то, вероятно, придётся их запитывать напряжением большим, чем 10В, значит на выходах будет больше, чем 8В, при логической единице. Таким образом, IR2110 может быть использован практически везде.
Вы также можете снизить VDD примерно до +4В, если используете микроконтроллер или любой чип, который даёт на выходе 3.3В (например, dsPIC33). При проектировании схем с IR2110, я заметил, что иногда схема не работает должным образом, когда VDD у IR2110 был выбран менее + 4В. Поэтому я не рекомендую использовать VDD ниже +4В. В большинстве моих схем уровни сигнала не имеют напряжение меньше, чем 4В как «1», и поэтому я использую VDD = +5V.
Если по каким-либо причинам в схеме уровень сигнала логической «1» имеет напряжение меньшее, чем 3В, то вам нужно использовать преобразователь уровней/транслятор уровней, он будет поднимать напряжение до приемлемых пределов. В таких ситуациях я рекомендую повышение до 4В или 5В и использование у IR2110 VDD = +5В.
Теперь давайте поговорим о VSS и COM. VSS это земля для логики. COM это «возврат низкого уровня» — в основном, заземление низкого уровня драйвера. Это может выглядеть так, что они являются независимыми, и можно подумать что, пожалуй, было бы возможно изолировать выходы драйвера и сигнальную логику драйвера. Тем не менее, это было бы неправильно. Несмотря на то что внутренне они не связаны, IR2110 является неизолированным драйвером, и это означает, что VSS и COM должны быть оба подключены к земле.
HIN и LIN это логические входы. Высокий сигнал на HIN означает, что мы хотим управлять верхним ключом, то есть на HO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал на HIN означает, что мы хотим отключить MOSFET верхнего уровня, то есть на HO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в HO, высокий или низкий, считается не по отношению к земле, а по отношению к VS. Мы скоро увидим, как усилительные схемы (диод + конденсатор), используя VCC, VB и VS, обеспечивают плавающее питания для управления MOSFETом. VS это плавающий возврат питания. При высоком уровне, уровень на HO равен уровню на VB, по отношению к VS. При низком уровне, уровень на HO равнен VS, по отношению к VS, фактически нулю.
Высокий сигнал LIN означает, что мы хотим управлять нижним ключом, то есть на LO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал LIN означает, что мы хотим отключить MOSFET нижнего уровня, то есть на LO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в LO считается относительно земли. Когда сигнал высокий, уровень в LO такой же как и в VCC, относительно VSS, фактически земля. Когда сигнал низкий, уровень в LO такой же как и в VSS, относительно VSS, фактически нуль.
SD используется в качестве контроля останова. Когда уровень низкий, IR2110 включен — функция останова отключена. Когда этот вывод является высоким, выходы выключены, отключая управление IR2110.
Теперь давайте взглянем на частые конфигурации с IR2110 для управления MOSFETами как верхних и нижних ключей — на полумостовые схемы.
Рисунок 5 — Базовая схема на IR2110 для управления полумостом
D1, C1 и C2 совместно с IR2110 формируют усилительную цепь. Когда LIN = 1 и Q2 включен, то C1 и С2 заряжаются до уровня VB, так как один диод расположен ниже +VCC. Когда LIN = 0 и HIN = 1, заряд на C1 и С2 используется для добавления дополнительного напряжения, VB в данном случае, выше уровня источника Q1 для управления Q1 в конфигурации верхнего ключа. Достаточно большая ёмкость должна быть выбрана у C1 для того чтобы её хватило для обеспечения необходимого заряда для Q1, чтобы Q1 был включён всё это время. C1 также не должен иметь слишком большую ёмкость, так как процесс заряда будет проходить долго и уровень напряжения не будет увеличиваться в достаточной степени чтобы сохранить MOSFET включённым. Чем большее время требуется во включённом состоянии, тем большая требуется ёмкость. Таким образом меньшая частота требует большую ёмкость C1. Больший коэффициент заполнения требует большую ёмкость C1. Конечно есть формулы для расчёта ёмкости, но для этого нужно знать множество параметров, а некоторые из них мы может не знать, например ток утечки конденсатора. Поэтому я просто оценил примерную ёмкость. Для низких частот, таких как 50Гц, я использую ёмкость от 47мкФ до 68мкФ. Для высоких частот, таких как 30-50кГц, я использую ёмкость от 4.7мкФ до 22мкФ. Так как мы используем электролитический конденсатор, то керамический конденсатор должен быть использован параллельно с этим конденсатором. Керамический конденсатор не обязателен, если усилительный конденсатор — танталовый.
D2 и D3 разряжают затвор MOSFETов быстро, минуя затворные резисторы и уменьшая время отключения. R1 и R2 это токоограничивающие затворные резисторы.
+MOSV может быть максимум 500В.
+VCC должен идти с источника без помех. Вы должны установить фильтрующие и развязочные конденсаторы от +VCC к земле для фильтрации.
Давайте теперь рассмотрим несколько примеров схем с IR2110.
Рисунок 6 — Схема с IR2110 для высоковольтного полумоста
Рисунок 7 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с независимым управлением ключами (кликабельно)
На рисунке 7 мы видим IR2110, использованный для управления полным мостом. В ней нет ничего сложного и, я думаю, уже сейчас вы это понимаете. Также тут можно применить достаточно популярное упрощение: HIN1 мы соединяем с LIN2, а HIN2 мы соединяем с LIN1, тем самым мы получаем управление всеми 4 ключами используя всего 2 входных сигнала, вместо 4, это показано на рисунке 8.
Рисунок 8 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с управлением ключами двумя входами (кликабельно)
Рисунок 9 — Схема с IR2110 как высоковольтного драйвера верхнего уровня
На рисунке 9 мы видим IR2110 использованный как драйвер верхнего уровня. Схема достаточно проста и имеет такую же функциональность как было описано выше. Есть вещь которую нужно учесть — так как мы больше не имеем ключа нижнего уровня, то должна быть нагрузка подключённая с OUT на землю. Иначе усилительный конденсатор не сможет зарядится.
Рисунок 10 — Схема с IR2110 как драйвера нижнего уровня
Рисунок 11 — Схема с IR2110 как двойного драйвера нижнего уровня
Если у вас проблемы с IR2110 и всё постоянно выходит из строя, горит или взрывается, то я уверен, что это из-за того, что вы не используете резисторы на затвор-исток, при условии, конечно, что вы всё спроектировали тщательно.
Для дальнейшего чтения я рекомендую это: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf
Я видел как на многих форумах, люди бьются с проектированием схем на IR2110. У меня тоже было много трудностей прежде чем я cмог уверенно и последовательно строить успешные схемы драйвера на IR2110. Я попытался объяснить применение и использование IR2110 довольно тщательно, попутно всё объясняя и используя большое количество примеров, и я надеюсь, что это поможет вам в ваших начинаниях с IR2110.
habr.com
Драйверы для управления силовыми элементами
В этом разделе мы подробно поговорим о таких специфических узлах силовой электроники, как драйверы управления мощными ключевыми элементами, и, в частности, силовыми транзисторами MOSFET и IGBT. Как показывает практика, качественные технические показатели драйверных узлов в значительной степени определяют надежность функционирования статических преобразователей. Почему? Дело в том, что надежная работа электронной техники может быть обеспечена только качеством элементной базы, заложенной при ее проектировании, а также физическим исполнением этой элементной базы. Иными словами, чем меньше номенклатура и количество элементов в составе электронного устройства, тем надежнее его работа. Кроме того, немаловажным для обеспечения надежности является замена дискретных элементов на узлы, выполненные в интегральном (или хотя бы гибридном) исполнении. Хорошо известно, что с появлением интегральных микросхем резко сократилось число незащищенных межэлементных электрических связей, а поэтому стало меньше причин к возникновению отказов. Красноречивое тому свидетельство — стремительное уменьшение масс и габаритов персональных компьютеров при росте их производительности и функциональных возможностей.
К сожалению, узлы силовой преобразовательной техники в большинстве случаев слабо интегрируются, что ведет к дополнительным сложностям при ее разработке, производстве и эксплуатации. Однако и в этой области наметились существенные сдвиги, впрочем, в основном касающиеся схем управления. Разработаны и применяются специализированные интегрированные микроконтроллеры, формирующие управляющие последовательности, осуществляющие плавный пуск, стабилизацию, различные виды защит. Однако следует признать, что элементы силовой части преобразовательной техники по настоящее время разрабатываются на основе дискретной базы, поэтому в конечном итоге качество функционирования разработки зависит не только от качества элементной базы, но также и от того, насколько квалифицированно разработчик соединит эти элементы, насколько полно он учтет влияние паразитных параметров.
Проектируя схему управления силовыми транзисторными сборками, опытный разработчик отлично знает, что:
а) необходимо обеспечивать «плавающий» потенциал управления «верхним» силовым ключом в полумостовой схеме;
б) крайне важно создать быстрое нарастание и спад управляющих сигналов, поступающих на затворы силовых элементов для снижения тепловых потерь на переключение;
в) необходимо обеспечить высокую величину импульса тока управления затворов силовых элементов для быстрого перезаряда входных (затворных) емкостей;
г) в подавляющем большинстве случаев нужна электрическая совместимость входной части драйвера со стандартными цифровыми сигналами TTJI/КМОП (как правило, поступающих от микроконтроллеров).
Достаточно продолжительное время разработчики были вынуждены проектировать схемы драйверов управления на дискретных элементах. Эти схемы, в зависимости от квалификации и опыта разработчиков, получались более или менее удачными, но, скорее, все-таки «менее». Первым важным событием на пути интеграции драйверов управления стало появление микросхем серий IR21xx и IR22xx (а затем их более современных модификаций IRS21xx, IRS22xx), разработанных фирмой «International Rectifier». Эти микросхемы сегодня нашли широчайшее применение в маломощной преобразовательной технике, поскольку отвечают всем вышеназванным требованиям. Редкий опытный разработчик силовой преобразовательной техники не имеет опыта применения данных микросхем — настолько они популярны.
Но прежде чем рассказать об этих драйверных микросхемах, поясним, в чем заключаются их замечательные свойства, благодаря которым они стали столь популярными у разработчиков. Дело в том, что схема управления силовыми ключами всегда строится так, что ее выходной сигнал (в виде широтно-модулированных импульсов) задается относительно «общего» проводника схемы. Как видно из рис. 2.3.1, а, на котором показан полумостовой силовой каскад, для ключевого транзистора VT2 этого вполне достаточно — сигнал «Упр.2» можно непосредственно подавать на затвор (базу) транзистора через формирователь G2, так как его исток (эмиттер) связан с «общим» проводником схемы, и управление осуществляется относительно «общего» проводника.
Но как быть с транзистором VT1 который работает в верхнем плече полумоста? Если транзистор VT2 находится в закрытом состоянии, а VT1 открыт, на истоке VT1 присутствует напряжение питания UnilT. Поэтомудля коммутации транзистораУТ1 необходимо гальванически развязанное с «общим» схемы устройство G1, которое четко будет переда-
Рис. 2.3.1. К пояснению проблемы управления силовыми ключами в полумостовых схемах
вать импульсы схемы управления «Упр.1», не внося в сигналы искажений. Классическое решение этой проблемы состоит во включении управляющеготрансформатораТ1 (рис. 2.3.1, б), который, с одной стороны, гальванически развязываетуправляющие цепи, асдругой — передает коммутационные импульсы. Не случайно это техническое решение считается «классикой жанра»: оно известно не одно десятилетие. Мы не будем в подробностях рассматривать этот метод, так как он безнадежно устарел, а желающие познакомиться с ним подробнее без труда разыщут литературу по проектированию сигнальных трансформаторов.
Мы обратимся к сравнительно новому способу управления силовыми транзисторными ключами, называемому бутстрепным. Собственно, способ этот был разработан достаточно давно (первые рекомендации по его использованию можно найти в литературе, изданной в начале 80-х гг. XX в.), однако широкое распространение в практических конструкциях он получил после появления драйверных микросхем, поскольку его реализация на дискретных элементах достаточно сложна. Сразу отметим, что бутстрепный метод возможно эффективно использовать только для транзисторов MOSFET и IGBT, которые требуют ничтожных затрат мощности в цепи управления. Микросхемы IRS2110 и IRS2113, выпускаемые фирмой «International Rectifier», построены именно с применением бутстрепной схемотехники, выпускаются в стандартных корпусах для монтажа в отверстие и поверхностно-монтируемые. Внешний вид микросхем показан на рис. 2.3.2.
Входным сигналом служит сигнал микросхемы управления стандартной амплитуды логического уровня, причем с помощью напряжения, подаваемого на вывод Vdd, можно обеспечить совместимость с классической 5-вольтовой «логикой», и более современной 3,3-вольтовой. На выходе драйвера имеются напряжения управления «верхним» и «нижним» силовыми транзисторами. 6 драйвере приняты меры по обеспечению необходимых управляющих уровней, создан эквивалент гальванической развязки (псевдоразвязка), имеются дополнительные функции — вход отключения, узел защиты от понижения напряжения питания, фильтр коротких управляющих импульсов.
Как видно из структурной схемы (рис. 2.3.3), драйвер состоит из двух независимых каналов, которые предназначены для управления верхним и нижним плечом полумостовых схем. На входе драйвера предусмотрены формирователи импульсов, построенные на основе триггеров Шмита. Входы Vcc и Vdd предназначены для подключения питающего напряжения силовой и управляющей частей схемы, «земляные» шины силовой части и управляющей части развязаны (разные «общие» выводы — Vss и СОМ). В подавляющем большинстве случаев эти выводы просто соединяют вместе. Предусмотрена также возможность раздельного питания управляющей и силовой части для согласования входных уровней с уровнями схемы управления. Вход SD — защитный. Выходные каскады построены на комплиментарных полевых транзисторах. В составе микросхемы имеются дополнительные устройства, обеспечивающие ее устойчивую работу в составе преобразовательных схем: это устройство сдвига уровня управляющих сигналов (VdcyVcc level shift), устройство подавления коротких импульсных помех (pulse filter), устройство задержки переключения (delay) и детектор пониженного напряжения питания (UV detect).
Типовая схема включения драйверов приведена на рис. 2.3.4. Конденсаторы C1 и C3 — фильтрующие. Фирма-производитель рекомендует располагать их как можно ближе к соответствующим выводам. Конденсатор C2 и диод VD1 — бутстрепный каскад, обеспечивающий питание схемы управления транзистора «верхнего» плеча. Конденсатор C4 — фильтр в силовой цепи. Резисторы R1 и R2 — затворные. Эти резисторы также «спасают» драйвер от такого неприятного явления, как защелкивание выходных силовых каскадов микросхемы (не путать с защелкиванием в IGBT транзисторах!). Явление защелкивания выходных каскадов мы разберем чуть позже.
Рис. 2.3.4. Типовая схема включения IRS2110 и IRS2113
Иногда управляющий широтно-модулированный сигнал может быть сформирован не по двум управляющим входам отдельно, а подан на один вход в виде меандра с изменяющейся скважностью. Такой способ управления может встретиться, например, в преобразователях, формирующих синусоидальный сигнал заданной частоты. В этом случае достаточно задать паузу «мертвое время» между закрытием одного транзистора полумоста и открытием второго. Такой драйвер со встроенным узлом гарантированного формирования паузы «мертвое время» в номенклатуре фирмы «International Rectifier» имеется — это микросхема IRS2111. Микросхема выпускается в 8-выводном корпусе DIP (или SOIC). Структурная схема приведена на рис. 2.3.5.
На структурной схеме видно, что драйвер имеет встроенные узлы формирования паузы «мертвое время» (deadtime) для верхнего и нижнего плеч полумоста. Согласно документации производителя, величина «мертвого времени» задана на уровне 650 нс (типовое значение), что вполне достаточно для управления полумостами, состоящими из мощных MOSFET транзисторов. К сожалению, заданная величина «мертвого времени» не подлежит корректировке извне, поэтому использовать этот драйвер для управления транзисторами IGBT в целом не представляется возможным (ну разве что удастся найти экземпляры с небольшой длительностью остаточного токового «хвоста»).
Рис. 2.3.5. Функциональные узлы микросхемы IRS2111
Так как драйверы, выпускаемые фирмой «International Rectifier», широко известны и активно применяются разработчиками силовой техники, мы не будем подробнее останавливаться на других типах драйверных микросхем этой фирмы, а приведем их основные наименования (реально номенклатура выпуска значительно шире), которые, на взгляд автора книги, наиболее интересны для отечественных разработчиков (табл. 2.3.1). Желающие подробностей могут обратиться к оригинальной документации на сайте производителя [27].
Таблица 2.3.1. Параметры некоторых драйверных микросхем серии IRS
Очень важный параметр любого драйвера — это максимальный ток включения/отключения (/0+//0_). От величины этого тока зависит скорость переключения силового прибора, которая, как мы уже знаем, определяется величиной емкости затворов. К величайшему сожалению, драйверы фирмы «International Rectifier» не удается использовать при разработке мощной преобразовательной техники (их удел —преобразователи мощностью до 2…3 кВт). Почему? Во-первых, недостаточные для управления мощными силовыми приборами максимальные токи перезаряда входных (затворных) емкостей. Во-вторых, отсутствие гальванической развязки между управляющей и силовой частями драйвера. В-третьих, возможное возникновение эффекта защелкивания (блокировки) выходных комплиментарных структур драйвера из-за наличия наведенных токов.
При проектировании схем управления обычно считается, что выходной каскад управляющих драйверов состоит из двух комплиментарных полевых транзисторов VT1 и VT2 (рис. 2.3.6), который усиливает ток управления затвором силового ключа и имеет очень низкий выходной импеданс.
Рис. 2.3.6. Условное обозначение выходного каскада драйверной микросхемы
В действительности, благодаря специфике технологии изготовления выходных комплиментарных каскадов (рис. 2.3.7), кроме управляющих полевых транзисторов MPI и MNI в структуре кристалла имеются паразитные биполярные транзисторы QP1, QP2, QN1, QN2, которые образуют паразитную тиристорную р-п-р-п-структуру.
Теперь нам необходимо вспомнить, что в полевых транзисторах не последнюю роль играет эффект Миллера. Мы уже выяснили, что если транзистор коммутируется слишком быстро, а сопротивление цепи управления велико, напряжение на затворе может «подскакивать» на значительную (и даже опасную) величину. Затвор, присоединенный к выходу драйвера, прикладывает это наведенное напряжение к тиристорной р-п-р-п-структуре. Если приложенное напряжение окажется выше напряжения питания управляющего каскада всего-навсего на 0,3 В (величина напряжения «база—эмиттер» биполярного транзистора в открытом состоянии), наступает эффект «опрокидывания» паразит-
Рис. 2.3.7. Реальная структура выходного каскада драйверной микросхемы
ной тиристорной структуры, вывод питания замыкается на «общий» схемы. Защелка не может восстановиться автоматически, пока не будет снято питание с микросхемы, и выходной каскаддрайвера выгорает. Та же самая ситуация может возникнуть, если на выход драйвера будет наведено напряжение, на 0,3 В ниже потенциала «общего» схемы, как показано на рис. 2.3.8. Величина «затекающего» на выход драйвера тока определяется скоростью переключения транзистора — чем скорость больше, тем и ток больше. Максимальное значение «затекающего» тока, при котором драйвер работает устойчиво, для разных микросхем управления может быть разным. Для микросхем серии IRS этот наведенный ток не должен превышать 0,5 А. Повысить устойчивость микросхем управления к защелкиванию от наведенных токов можно двумя способами, и оба они связаны с ограничением скорости переключения транзисторов. Первый способ заключается в применении снаббера (специальной цепочки пассивных компонентов, замедляющей динамические процессы переключения). Второй — в установке между
Рис. 2.3.8. К пояснению защелкивания выходного каскада драйвера от «затекающих токов»
управляющим выводом драйвера и затвором ключевого транзистора небольшого сопротивления, ограничивающего наведенный ток. В этом случае наводимый ток будет замыкаться через емкости Cgd и C^, не «затекая» в микросхему управления. Величина резистора Rg не должна быть слишком большой, чтобы делитель напряжения, образованный указанными емкостями, не способствовал самопроизвольному открытию силового транзистора. В фирменной документации на драйверные микросхемы серии IRS указывается максимальный ток, который может «выдать» на управляющий вывод конкретный тип микросхемы. Если при выборе резистора микросхему использовать по току не более чем на 70—80 % от максимального значения тока, то в большинстве случаев эффект защелкивания проявляться не будет.
Второй причиной, которая может привести к защелкиванию драйвера, обычно является плохая разводка печатных проводников (рис. 2.3.9). Рассмотрим пример неудачной и удачной разводки. На рис. 2.3.9, а показано нижнее плечо полумостового каскада. Общий вывод микросхемы управления подключен не непосредственно к истоку силового транзистора, а так, что ток управления и силовой ток протекают по одному проводнику. Любой проводник, как мы знаем, обладает паразитной индуктивностью (в данном случае обозначим ее как Z/nap). При достаточно быстром изменении падения напряжения на транзисторе (Uds) во времени, скачок напряжения на паразитной индуктивности может «завернуть» точку «А» схемы выше напряжения питания микросхемы управления, типичное значение которого co-
ставляет 15 В. Это, как мы уже знаем, может привести к защелкиванию выходной структуры драйвера.
К счастью, паразитные транзисторы в выходном каскаде драйверной микросхемы обладают очень плохими частотными свойствами, поэтому, если энергия импульсного броска невелика (амплитуда импульса может быть большой при условии малости его длительности), защелкивание может и не произойти — паразитная тиристорная структура просто не успеет отреагировать на такой импульс. Опытным путем установлено, что при длительности наведенного импульса до 1 мкс вероятность защелкивания весьма мала.
Обезопасить свою разработку от защелкивания, вызванного плохим монтажом, возможно. Для этого необходимо разрабатывать топологию печати по следующему правилу: вывод «общий» микросхемы управления должен быть непосредственно присоединен к истоку мощного ключевого транзистора, а затем эта точка присоединяется к отрицательной клемме сетевого блокировочного конденсатора сглаживающего фильтра (рис. 2.3.9, б).
Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.
nauchebe.net
Драйверы
Автор: admin19 Июн
MAX14914 — это драйвер, конфигурируемый в качестве ключа верхнего плеча или двухтактного каскада, поддерживающий функции промышленного цифрового входа (DI) или промышленного цифрового выхода (DO).
Устройство поддерживает работу от источника питания напряжением до 40 В. Рабочий ток ключа верхнего плеча устанавливается пользователем при помощи резистора в пределах от 135 мА до 1.3 А. Сопротивление открытого канала ключа верхнего плеча составляет 120 мОм (тип.) при температуре окружающей среды +125°C. Альтернативная конфигурация MAX14914 в качестве двухтактного каскада позволяет работать с кабельными соединениями и обеспечивает быструю разрядку нагрузочной емкости.
Читать далее »
6 Май
Новые драйверы семейства EiceDRIVER™ доступны в корпусе для поверхностного монтажа шириной 300 mil (0.3 дюйма) с увеличенной длиной пути тока утечки, улучшенными тепловыми характеристиками и оптимальным расположением выводов.
1EDIxxx12AH выполнены по разработанной компанией Infineon технологии трансформаторов без сердечника, благодаря которой удалось обеспечить стойкость к переходным синфазным помехам не менее 100 кВ/мкс. Независимые выходы для втекающего и стекающего токов, каждый с рабочим током до 6 А, идеально подходят для использования драйверов совместно с IGBT-транзисторами в таких приложениях, как инверторы фотоэлектрических элементов, зарядные станции для электротранспорта, промышленные приводы, сварочное оборудование, системы индукционного нагрева, источники питания серверов и телекоммуникационного оборудования.
Читать далее »
- Комментарии отключены
- Рубрика: Infineon
22 Мар
Драйверы NCD570x представляют собой сильноточные высокопроизводительные автономные устройства для управления затворами IGBT-транзисторов в приложениях высокой мощности: солнечных инверторах, схемах управления электродвигателями и источниках бесперебойного питания.
NCD5700 и NCD5701x предлагают экономически выгодное решение, позволяя отказаться от использования большинства внешних компонентов. Набор встроенных функций защиты включает прецизионную схему отключения при недопустимом падении входного напряжения (UVLO), схему активного подавления эффекта Миллера, вход сигнала разрешения (EN), схему защиты от превышения допустимого уровня напряжения насыщения и выход сигнала ошибки с низким активным состоянием.
Читать далее »
18 Июл
ACPL-32JT интегрирует обратноходовой контроллер для построения схем DC/DC преобразователей с гальванической развязкой, схему обнаружения момента рассасывания основных носителей заряда и возникновения неисправностей, схему защиты от недопустимого падения входного напряжения (UVLO) с плавным отключением, а также схему активного подавления тока Миллера.
Малое время задержки распространения сигнала и короткие длительности фронтов импульсов обеспечивают превосходное управление временными параметрами устройства и его эффективностью. Новый, многофункциональный оптрон доступен в компактном корпусе SO-16 для поверхностного монтажа и предназначен для инверторов тяговых силовых агрегатов, преобразователей мощности, зарядных устройств, схем управления двигателем в кондиционерах воздуха и масляных насосах для транспортных средств с гибридным и электрическим приводом.
Читать далее »
- Комментарии отключены
- Рубрика: Avago, Broadcom
27 Июн
Микросхема обладает меньшим выходным сопротивлением, что в два раза снижает энергопотребление и рассеиваемую мощность, а также механический шум и вибрацию.
TC78S122FNG представляет собой двухканальный драйвер шагового двигателя с пакетным ШИМ-управлением. Устройство выполнено на основе двух пар H-мостовых силовых каскадов и способно управлять двумя двигателями постоянного тока или одним шаговым двигателем одновременно. Также возможно параллельное включение двух драйверов для управления четырьмя коллекторными двигателями постоянного тока. В TC78S122FNG предусмотрено два режима работы – нормальный и усиленный. В последнем случае H-мосты драйвера включаются таким образом, что общее выходное сопротивление прибора уменьшается до 0.3 Ом. Среди функций защиты можно выделить такие, как обнаружение перегрузки по току (ISD), защита от перегрева с отключением (TSD) и схемы сброса напряжения на двигателе при включении.
Читать далее »
- Комментарии отключены
- Рубрика: Toshiba
27 Июн
ACNW3410/ACNW3430 оснащены входным светодиодом, оптически связанным с интегральной схемой фотоприемника выходного силового каскада.
Новые оптроны идеально подходят для управления затворами IGBT и силовых MOSFET транзисторов, применяемых в промышленных инверторах и драйверах электроприводов. Высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала (CMR), не менее 100 кВ/мкс, предотвращает нештатное срабатывание схемы управления в жестких условиях электромагнитного излучения промышленных приложений. Широкий диапазон рабочих напряжений и выходной пиковый ток ACNW3410/ACNW3430 позволяют напрямую управлять затвором IGBT-транзистора без использования дополнительной схемы выходного буфера и создавать компактные, недорогие и высоконадежные решения.
Читать далее »
- Комментарии отключены
- Рубрика: Avago, Broadcom
13 Апр
MAX14912, MAX14913 интегрируют 8 интеллектуальных ключей верхнего плеча с рабочим током до 640 мкА, поддерживающих также режим работы двухтактного (push-Pull) драйвера в высокочастотных схемах коммутации.
Максимальное время задержки распространения сигнала от входа до драйвера верхнего/нижнего ключа составляет 1 мкс. Каждый транзистор верхнего ключа обладает сопротивлением открытого канала RDS(ON) не более 230 мОм при токе нагрузки 500 мА и температуре окружающей среды +125°C.
Читать далее »
28 Мар
Двухкаскадная схема накачки заряда формирует необходимый ток управления затвором для любых внешних MOSFET-транзисторов со сверхмалым значением сопротивления открытого канала.
Устройство обеспечивает широкий набор функций защиты и диагностики: от перегрузок по току и напряжению, от короткого замыкания, недопустимого падения входного напряжения, перегрева и др. LV8907UW поддерживает режимы управления скоростью с открытой и замкнутой петлей регулирования, а также конфигурирование пользователем параметров стартового режима, установки скорости и коэффициентов управления — пропорциональный и интегральный (PI). Благодаря этому прибор подходит для широкого спектра схем управления электродвигателями и нагрузками в различных комбинациях.
Читать далее »
1 Мар
Применение светодиодов в автомобильных фарах позволяет значительно снизить мощность энергопотребления и создавать различные новые световые решения и приложения, например, системы матричных лучей или лазерные источники света с высокой плотностью светового потока.
С целью соответствовать современным требованиям рынка автомобильных источников света, компания Infineon Technologies AG выпустила два драйвера сверхмощных светодиодов, специально разработанных для применения в автомобильных фронтальных фарах. Новые устройства серий LITIX Power Flex и LITIX Power обеспечивают максимальную гибкость при разработке схемы преобразования постоянного напряжения и могут управлять светодиодными системами мощностью до 50 Вт и выше. В качестве целевого решения способны выступать самые различные приложения: от линейки светодиодов средней мощности с общим рабочим напряжением цепи до 55 В до систем, состоящих из нескольких высокомощных светодиодов с рабочим током 3 А и более.
Читать далее »
- Комментарии отключены
- Рубрика: Infineon
15 Авг
FL77944 — новый светодиодный драйвер компании Fairchild с непосредственным питанием от сети переменного тока с минимальным количеством внешних RC-компонентов. В базовой конфигурации устройству необходимо подключение одного резистора для регулировки выходной мощности и одного конденсатора, стабилизирующего напряжение для внутреннего шунтирующего источника смещения.
В FL77944 для регулировки яркости светодиодов используется схема на основе тиристора с фазовой отсечкой (на обоих концах светодиодной цепи), обеспечивающая широкий диапазон, плавность и отличные возможности регулирования яркости.
Читать далее »
- Комментарии отключены
- Рубрика: Fairchild
www.ebvnews.ru
