Силовая электроника №2'2009

Электронные компоненты для силовой электроники от ОАО «НЭВЗ-Союз»

Роман Куландин

Станислав Новотный

Холдинговая компания «НЭВЗ-Союз» многие годы специализируется на выпуске электронных приборов силовой электроники специального назначения, в том числе электронных компонентов для радиотехнических устройств СВЧ-диапазона, высокотехнологичных гибридных интегральных модулей СВЧ, полупроводниковых диодов, ограничителей, транзисторов и других электронных приборов.

В связи с изменением ситуации на рынке, в результате конверсионных процессов на предприятии получили развитие базовые технологии, связанные ранее с производством специальных СВЧ-приборов: это производство вакуумно-плотной алюмооксид-ной керамики и изделий на ее основе; разработка и производство вакуумной коммутационной аппаратуры; производство тугоплавких металлов; разработка и изготовление новых мощных силовых полупроводниковых приборов.

Предпосылки к разработке и освоению на предприятии силовых полупроводниковых приборов таковы:

  • изменение ситуации на рынке силовой электроники в связи с обострением проблемы энергосбережения и увеличением спроса на преобразовательную технику; изменение ситуации на рынке силовой электроники в связи с обострением проблемы энергосбережения и увеличением спроса на преобразовательную технику;

  • переоснащение керамического производства алю-мооксидной керамики на основе высокотехнологичного оборудования, которое позволило освоить и начать поставки высококачественных металло-керамических таблеточных и штыревых корпусов для силовых диодов и тиристоров;

  • наличие на предприятии технологической линии по обработке кремния, которая позволяет с высокой точностью (до единиц нм) выполнять операции по формированию структур кремниевых элементов силовых приборов.

Сотрудничество со специалистами ГУП ВЭИ им. Ленина, г. Москва, наличие в компании опытных разработчиков и технологов, а также современного оборудования, применявшегося ранее в гибридной микроэлектронике, позволило предприятию «НЭВЗ-Союз» выполнить разработки и освоить новый класс силовых полупроводниковых приборов — мощных кремниевых резисторов.

Полупроводниковые кремниевые резисторы предназначены для работы в снабберных RС-цепях преобразователей, силовых установках постоянного и переменного тока, так как выполняют функции защиты и регулирования. Резисторы конструктивно выполнены в таблеточном исполнении, потому что позволяют обеспечить удобный монтаж и использовать единую систему охлаждения с другими силовыми полупроводниковыми приборами — тиристорами и диодами.

Таблица 1. Габаритные размеры

Тип D1, мм D2, мм H, мм Масса, кг, не более № рисунка
РК133M 45 27 14,5 0,09
РК143 58 38 20,5 0,25
РК153 73 51 26 0,6
РК173 105 78 26 1,6
РК273 105 78 26 1,6

По сравнению с другими резисторами, применявшимися ранее для аналогичных целей, таблеточные резисторы имеют ряд преимуществ:

  • Высокая точность поддержания величины сопротивления резистивного слоя в диапазоне температур (10% в интервале 20…125 °С).

  • Низкое значение собственной индуктивности (<5 нГн), что позволяет использовать их в качестве измерительных шунтов при токах до 100 кА со скоростью нарастания >20 кА/мкс.

  • Высокая надежность при эксплуатации приборов обеспечивает ресурс в 2–3 раза выше, чем у сопоставимых по мощности обычных резисторов (ТВО, МОУ, С5-4ОВ).

  • Высокие значения отношения номинальной мощности рассеяния к объему резистора (в 5–6 раз выше, чем в обычных резисторах). Резисторы соответствуют техническим условиям ТУ 6191-014-35568062-2006.

Таблица 2. Основные характеристики резисторов

Основные характеристики РК133М РК143 РК153 РК173 РК273
Диапазон номинальных сопротивлений, Ом, при Т = 25 °С 0,56÷39 0,39÷24 0,27÷12 0,15÷56 0,15÷0,2 0,22÷1,6 1,8÷3,0
Отклонение от номинального сопротивления, %, ≤ ±5 ±5 ±5 ±5 ±5 ±5 ±5
Коэффициент напряжения Ки, %/В, ≤ 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Температурная характеристика сопротивления ТХС, %, ≤:
в интервале 20…125 °С,
в интервале –60…20 °С
±10
±20
Тепловое сопротивление резистивный элемент/корпус, °С/Вт, ≤ 0,05 0,035 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01
Номинальная мощность рассеяния Рном, Вт при Ткорп = 85 °С, ≥ 800 1000 2000 4000 7500 6000 4200
Импульсное рабочее напряжение, Uимп , В 1000, 1500 1000, 1500, 2000 1000, 1500, 2000
Температура резистивного элемента, °С:
max допустимая
min допустимая
125
–60
180
–60
160
–60
140
–60
Усилие сжатия F, Н ±10% 6000 12 000 18 000 25 000 25 000

Указания по применению и эксплуатации

Резисторы предназначены для эксплуатации в атмосфере типа I и II по ГОСТ 15150-69 и атмосферном давлении 650–800 мм рт. ст.

Резисторы должны эксплуатироваться в сжатом состоянии.

Монтаж резистора должен обеспечивать надежный тепловой и электрический контакты с охладителем (теплоотводом) во всем диапазоне температур.

Шероховатость контактной поверхности охладителей — не более 1,6 мкм.

При воздушном охлаждении устройства с резисторами устанавливаются таким образом, чтобы ребра охладителя располагались параллельно набегающему потоку воздуха. Для снижения тепловых сопротивлений между охладителем и контактными поверхностями корпуса рекомендуется применять крем нийорганическую пасту КПТ-8 (ГОСТ 19783).

Надежный тепловой и электрический контакт с охладителем обеспечиваются осевым усилием сжатия.

Наряду с освоением новых полупроводниковых резисторов в компании разработана технология и освоен выпуск традиционных силовых тиристоров широкого применения.

Таблица 3. Рекомендуемые типы охладителей

Тип резистора Тип воздушного охладителя Тип водяного охладителя
РК133М О123-100,
О143-150
ОМ103
РК143 О143-150 ОМ104
РК153 О153-150,
О243-150
ДЖИЦ.432281.011
РК173,273 О173-150 ДЖИЦ.432281.011-01

Области применения низкочастотных тиристоров:

  • управление двигателями постоянного тока;
  • полностью управляемые выпрямительные мосты;
  • регуляторы переменного тока;
  • «мягкий» пуск электродвигателей переменного тока;
  • электроприводы высоковольтных синхронных двигателей мощностью до 6 МВт.
    Области применения быстродействующих тиристоров:
  • мощные электроприводы для промышленности и транспорта;
  • индукционный нагрев;
  • электросварка;
  • источники бесперебойного питания.

В дальнейшем специалисты компании намерены предложить потребителям, наряду с выпуском широкой номенклатуры традиционных, выпускаемых ранее, полупроводниковых диодов, стабилитронов и ограничителей напряжения, современные мощные тиристоры и диоды в таблеточных корпусах на классы напряжений от 24 и выше.

Мы прекрасно понимаем, что задача очень сложна. На рынке России в последнее время конкуренция обострилась. Поставщики предлагают широкий выбор силовых приборов зарубежного производства, в частности китайских, и по низким ценам. Но мы также считаем, что сможем предложить потребителям приборы более высокого качества, с гарантией надежной работы и необходимым сервисом.

Основанием для такой уверенности является накопленный опыт по обеспечению качества военных изделий, а также проведенная в 2007 году сертификация системы обеспечения качества компании на основе стандартов ISO 9001:2000 TUV-Cert.

Таблица 4. Параметры низкочастотных тиристоров

Тип элемента UDRM URRM (В) IT(AV), при Tjmax (А) ITSM 10 мс (кA) UT(TO) (В) rT при Tjmax (мОм) tq (мс) Tjmax (°C) Rht(j-c) (°C/Вт)
Т133-400600–20004105,70,920,881001250,08
Т133-500400–6005007,20,840,51001250,08
Т133-630800–20006509,00,910,581001250,05
Т133-800400–60096012,50,850,251001250,04
Т243-6302200–240079010,11,040,612001250,031
Т143-8001600–200099017,80,980,321501250,031
Т143-1000600135024,40,80,141501250,031
Т243-8002200–2400147020,00,950,2833001250,021
Т253-12501000–2000174533,50,930,172001250,021
Т153-2000400231042,50,830,0772001250,021

Таблица 5. Параметры быстродействующих тиристоров

Тип элемента UDRM URRM (В) IT(AV), при Tjmax (А) ITSM 10 мс (кA) UT(TO) (В) rT при Tjmax (мОм) tq (мс) tq min/max (мс) Tjmax (°C) Rht(j-c) (°C/Вт)
ТБ333-250400–12003905,851,050,88<1010/301250,08
ТБ333-32012003705,261,170,92<1220/301250,08
ТБ333-400400–12005157,951,440,57<1210/301250,05
ТБ333-500400–80062011,01,440,57<1210/301250,05
ТБ343-630400–80094020,01,090,32<1210/201250,031
*  *  *

Другие статьи по этой теме


Скачать статью в формате PDF

Скачать статью в формате PDF 2009_2_20.pdf  

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо