Силовая электроника №6'2013

Журнал Силовая Электроника №6 за 2013 г.
Компоненты силовой электроники

Новые транзисторы NX6.1 для промышленного применения

Под сегодняшние требования рынка преобразовательной техники вновь были усовершенствованы IGBT-кристаллы, имеющие CSTBT-структуру (Carrier Stored Trench Bipolar Transistor), являющиеся надежной основой силовых модулей и обладающие низкими динамическими и статическими потерями. Модули поколения 6.1, представленные в этой статье, содержат в себе CSTBT-транзисторы и обратные диоды (FwD) и выполнены в корпусе, совместимом с большим количеством промышленных стандартов. Новое поколение модулей отвечает требованиям промышленности по высокой надежности, низким потерям, высокой электромагнитной совместимости и невысокой стоимости.

Снижение уровня динамических потерь: «мягкая» коммутация и снабберы

Продолжение. Начало в СЭ №1’2013
Основным режимом коммутации силовых ключей в промышленных преобразователях средней и высокой мощности является «жесткое» переключение, характеризующееся высоким уровнем динамических потерь и перенапряжений. Как правило, частота коммутации в таких устройствах составляет 1–30 кГц для IGBT и 50–100 кГц для MOSFET. Увеличение рабочей частоты позволяет снизить габариты и вес пассивных аккумулирующих энергию компонентов (дросселей, конденсаторов, трансформаторов, фильтров) и интегрировать их в состав силовых преобразователей. В первую очередь речь здесь идет о таких системах, как зарядные устройства, изолирующие источники бесперебойного питания, мощные импульсные источники и корректоры коэффициента мощности, преобразователи для сварки, индукционного нагрева, рентгеновской техники и т. д. Существуют схемотехнические решения для повышения эквивалентной частоты коммутации. Интерливинг, или чередование фаз, широко применяется в многофазных источниках питания и при параллельном соединении инверторов. Снижение уровня динамических потерь достигается за счет применения снабберных цепей и режимов «мягкой» коммутации, к которым относятся ZVS (переключение при нулевом напряжении) и ZCS (переключение при нулевом токе).

Сравнение новейших HiPerFET MOSFETs с семейством Super Junction MOSFETs

С выпуском третьего семейства P3 HiPerFET силовых MOSFET компания IXYS установила новую планку параметров этих устройств для средних и высоких частот. Применение новых транзисторов позволит создавать продукты, которые с высокой надежностью и эффективностью способны решить самые современные задачи преобразования высокого напряжения.

Интегральный силовой модуль IGBT для трехуровневых инверторов напряжения с повышенной эффективностью преобразования электроэнергии

В статье представлен первый отечественный силовой модуль IGBT трехуровневой топологии, разработанный в ОАО «НПО «ЭНЕРГОМОДУЛЬ». Рассмотрены основные электрические и тепловые характеристики устройства.

EiceDRIVER — семейство микросхем высоковольтных драйверов IGBT и MOSFET

В статье рассмотрено семейство микросхем драйверов компании Infineon Technologies для управления IGBT и MOSFET силовыми ключами инверторных схем с выходной мощностью до нескольких десятков киловатт. Области их применения — промышленные приводы, источники бесперебойного питания, индукционный нагрев, вентиляция, бытовая техника, электроинструменты. Приведены основные функциональные характеристики драйверов. Описаны особенности нового набора микросхем EiceDRIVER Сompact на 600 В, ориентированного на применение в бытовой технике.

Повышение эффективности силовой электроники за счет совершенствования конструкции IGBT-транзисторов

Компания Infineon разработала новую технологическую платформу, названную TrenchStop 5, которая характеризуется специальной конструкцией ячеек и сверхмалой толщиной полупроводниковых пластин, что позволяет одновременно снизить потери на проводимость и на переключение. Последний вариант данной технологии — HighSpeed 5 — предназначен для быстродействующих устройств, в частности ККМ или повышающих преобразователей, а также преобразователей напряжения для солнечных источников энергии, ИБП и DC/DC-преобразователей для сварочных аппаратов. В статье приведены характеристики и результаты тестирования IGBT, созданных по этой технологии.

Второе поколение SiC MOSFET с повышенной эффективностью и сниженной стоимостью

С тех пор как в январе 2011 года компания Cree анонсировала свои первые транзисторы на основе карбида кремния, технология (SiC) MOSFET стала действенным инструментом повышения эффективности преобразователей до уровня, недостижимого с применением прежних кремниевых приборов. В статье подробно рассмотрены приборы второго поколения, приведены их сравнительные характеристики.

Как технологические инновации способны дать новую жизнь тиристорам в XX веке

Компания IXYS продолжает следовать стратегии «больше удельной мощности в меньшем корпусе», открывая новые горизонты в традиционной технологии тиристорных и диодных модулей.

Быстродействующие предохранители Bussmann

В силовой цепи в случае короткого замыкания сверхтоки могут достигать десятков и даже сотен тысяч ампер в то время как полупроводниковые приборы могут выдерживать импульсы токов только в несколько тысяч ампер. Обычные предохранители, соответствующие стандарту IEC 60 269-2, способны защитить только промышленное оборудование, не содержащее полупроводниковых устройств.
Статья рассказывает о быстродействующих моделях предохранителей компании Bussmann разработанных специально для защиты силовых полупроводников.

Источники питания

Особенности построения импульсных преобразователей с гальванической развязкой

Обеспечение качественным и безопасным питанием электрооборудования судов ставит перед проектировщиками задачу использования приборов с применением гальванической развязки. Использование гальванической развязки — одно из обязательных требований технических заданий на создание преобразовательной техники для обеспечения безопасности эксплуатации аппаратуры.

Новые схемы термостойких, высоконадежных сетевых электронных балластов и регулируемых вторичных источников тока для газоразрядных и зарядно-накопительных устройств

Предложены две новые схемы термостойких, высоконадежных сетевых электронных балластов (СЭБ) и вторичных источников тока (ВИТ) для питания широкого класса газоразрядных, заряднонакопительных, нагревательных и других устройств. Схемы также пригодны для использования в качестве однофазных и трехфазных выпрямительных устройств с промежуточным трансформаторным звеном высокой частоты и могут входить в состав обратимых трансформаторных импульсных конвертеров с широким диапазоном регулирования выходного напряжения.

Основные принципы создания преобразователей постоянного напряжения в стабилизированное переменное напряжение синусоидальной формы сетевой частоты

В работе рассматриваются основные принципы создания преобразователей постоянного напряжения в переменное для создания автономной солнечной электростанции. Наиболее тщательно проанализирована схема основного узла — параллельного инвертора со стабилизацией выходного напряжения.

Оптимизация инверторного источника знакопеременного тока повышенной частоты по критерию КПД

Транзисторные инверторы широко применяются при построении вторичных источников электропитания различного назначения, в том числе и в качестве источников сварочного тока. Одним из главных показателей таких устройств является их КПД. В данной статье на примере транзисторного сварочного источника с ШИМ-регулированием тока решается задача определения зоны оптимального КПД с учетом двух факторов режима работы: рабочей частоты и скважности импульсов тока.

Оптимизация качества источников питания, работающих с динамически меняющейся нагрузкой

Современные интегральные схемы (ИС) работают все быстрее и быстрее. Повышение скорости ведет к тому, что потребляемая мощность резко изменяется в большом динамическом диапазоне. Это порождает проблемы тестирования с применением программируемых источников питания (ИП). Высокая скорость изменения тока может приводить к провалам напряжения в цепи питания ИС. Если они достаточно чувствительны, то провал напряжения может «сбросить» микропроцессор или создать аномалии в результатах измерений. В статье поясняются причины появления провалов напряжения и предлагаются способы их минимизации за счет оптимального выбора соединительных проводов и ИП, а также за счет применения блокировочного конденсатора в обходной цепи.

Источник питания электросчетчика без электролитических конденсаторов

В последние годы происходит активное внедрение смарт-счетчиков электроэнергии. Они обладают большими функциональными возможностями и содержат в своем составе импульсный источник питания мощностью около 4 Вт. В зависимости от условий применения к такому источнику могут предъявляться особые требования, в частности работа в широком температурном диапазоне при значительных температурных перепадах. Причем должен быть гарантирован долгий ресурс, исчисляемый десятками лет. В таком случае электролитические конденсаторы являются ограничивающим фактором. Автором статьи был разработан источник, не содержащий электролитических конденсаторов. Он имеет три изолированных выхода — 12 В/300 мА, 2×7 В/40 мА и работает от входного напряжения 85–460 В.

Обеспечение электропитанием узлов радиоаппаратуры средней мощности. Рекомендованное меню

В статье рассматриваются основные линейки устанавливаемых на печатную плату новых DC/DC-преобразователей мощностью 20–60 Вт производства Mean Well, PEAK Electronics, RECOM, TDK-Lambda, Chinfa, поставляемых компанией КОМПЭЛ.

Оборудование

Повышение качества измерений характеристик обратного восстановления высоковольтных тиристоров для последовательных сборок

К тиристорам в составе последовательных сборок предъявляется ряд специфических требований, к числу наиболее важных из них относятся требования синхронности функционирования всех тиристоров в сборке при включении и в процессе обратного восстановления. В статье описан комплекс оборудования, применяемый «Протон-Электротекс» для испытаний тиристоров, адаптированных для последовательных сборок.

Системы охлаждения

Охлаждение силовых модулей: проблемы и решения.
Часть 3

Продолжение. Начало в №3’2012
Удельное значение мощности потерь, рассеиваемой в современных силовых модулях, достигает сотен Вт/см2, потери на кристаллах скоростных микроконтроллеров оказываются не намного меньше. Стремление к снижению габаритов и увеличению плотности мощности преобразовательных устройств неизбежно создает серьезные проблемы, связанные с отводом тепла. Достижения технологий IGBT последних лет привели к появлению кристаллов с предельно высокими значениями плотности тока, диапазон их рабочих температур расширен до 175 и даже 200 °С. В результате этого все более возрастает значение теплового перехода «корпус–радиатор–окружающая среда», а характеристики системы охлаждения становятся решающими при проектировании конструкции преобразователя.

Технологии

В преддверии возрождения постоянного тока.
Часть 3

Продолжение. Начало № 4’2013
В последней части статьи продолжаем рассматривать отдельные аспекты эволюции электроэнергетических DC-технологий и возможные сферы их распространения, сформулируем выводы и попытаемся дать прогноз на ближайшее будущее.

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

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