Аналоги драйверов IGBT и MOSFET от Mitsubishi, выпускаемые «Электрум АВ»

На сегодня силовая электроника по части IGBT и MOSFET — это очень обширное понятие. Она начинается с преобразователей мощностью в десятки ватт и заканчивается преобразователя-ми в десятки мегаватт. Причем чем меньше мощность, тем обширнее номенклатура преобразователей, тем больше вариантов схем, тем больше разработчиков и потребителей. Именно поэтому задачи разработки преобразователей для мощностей порядка 1–100 кВт самые распространенные, и именно в этой области требуется самый широкий ассортимент различного рода комплектующих. В то же время производители комплектации на такие, относительно небольшие, мощности не очень-то бравируют своей продукцией и не так известны, как производители, нацеленные на бóльшие мощности. Если взять небезызвестный CT Concept, то о таком мощном драйвере, как 1SC2060P, слышали если и не все, то многие, а вот, например, драйвер 2SC0108T, также производства CT Concept и тоже второго поколения, уже далеко не столь известен. Да и отчего ему быть известным? Обычный, маломощный драйвер; и сказать больше нечего. Однако в подавляющем большинстве задач 1SC2060P избыточен. Такой драйвер имеет смысл использовать для силовых модулей на токи в тысячи ампер, в то время как на токи от десятков до нескольких сотен ампер более чем достаточно 2SC0108. Но и этот вариант не всегда может устроить разработчика. Например, если требуется собрать ПЧ для двигателя в несколько киловатт или даже десятков киловатт, то габариты сборки на драйверах типа 2SC0108 со всем необходимым «обвесом» могут потребовать недопустимо боль-шой площади. В этом случае гораздо удобнее использовать микросхемы драйверов, такие как устройства фирмы Mitsubishi (Powerex, Isahaya) серий VLA или М57. Но если критична цена, требуется стабильность поставок, необходимо использование отечественной комплектации или «маячит» перспектива перехода на приемку «5», то и эти микросхемы разработчика могут не устроить. Здесь и начинается повествование о микросхемах драйверов МД150А и МД1120П-А(1) от «Электрум АВ».

Микросхема (или модуль) драйвера МД150А функционально и конструктивно является полным аналогом драйвера М57962L. Данный драйвер предназначен для управления IGBT и MOSFET мощностью до 600 В/400 А или 1200 (1700) В/200 А. Драйвер имеет встроенную гальваническую развязку цепей управления и схему защиты по ненасыщению управляемого транзистора. В состав драйвера не входит DC/DC-преобразователь. Структурные схемы драйверов МД150А и М57962L идентичны и представлены на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема драйверов МД150А и М57962L

Несмотря на идентичность структурных схем, схемотехника драйвера от «Электрум АВ» отлична от схемотехники аналога от Mitsubishi. В основном это вызвано использованием преимущественно отечественной комплектации, которая, в свою очередь, заложена, во-первых, с целью стабильности поставок и, во-вторых, с целью безболезненного перехода на требования с припиской «специальное назначение». Однако внешне на драйвере это никак не отразилось; все функции и параметры МД150А полностью со-ответствуют М57962L. Более того, при замене одной микросхемы на другую в уже существующей схеме найти разницу в их работе практически невозможно. Забегая вперед, следует сказать, что модуль драйвера МД1120П-А также полностью соответствует VLA500-01, и иллюстрацией тому служат таблицы 1 и 2 (приведены типичные измеренные значения).

Разумеется, некоторые характеристики указанных драйверов отличаются друг от друга более существенно, причем с преимуществом то одного, то другого производителя. Например, рабочая температура драйве-ров «Электрум АВ» составляет –40…+85 °С, в то время как у приборов Mitsubishi этот диапазон всего лишь –20…+60 °С. Но, с дру-гой стороны, устойчивость dU/dt при норме не менее 15 кВ/мкс у «Электрум АВ» типично 22 кВ/мкс, а у Mitsubishi — 30 кВ/мкс. Однако в подавляющем большинстве случаев эти различия на работе схемы в целом вряд ли скажут-ся более или менее существенно.

Особенностями драйвера МД150А в сравнении с драйвером М57962L, которые стоит от-метить, являются расширенный диапазон напряжения питания (что, в частности, позволяет использовать питания +15/–0 В и +15/–15 В) и возможность настройки задержки срабатывания защиты по ненасыщению, которая у драйвера от Mitsubishi отсутствует. На схеме включения МД150А (она же схема включения М57962L) значок емкости настройки данной задержки выделен жирным (рис. 2).

Рис. 2. Схема включения драйверов МД150А и М57962L

Вышеописанный драйвер не всегда удобно использовать, и неудобство это связано, прежде всего, с отсутствием встроенного DC/DC-преобразователя. Если в схеме разработчика имеется многоканальный преобразователь напряжения питания, то в этом нет ничего страшного, более того, так получается выигрыш в габаритах; однако драйвер со встроенным DC/DC-преобразователем тоже вещь нужная. Именно поэтому дальнейшим развитием драйвера МД150А является драйвер МД1120П-А, который, в свою очередь, является полным аналогом драйвера VLA500-01 от Mitsubishi. Структурная схема данных устройств представлена на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема драйверов МД1120П-А(1) и VLA500-01

Помимо встроенного DC/DC-преобразователя, драйвер МД1120П-А отличается и большей функциональностью, поскольку позволяет настраивать не только напряжение срабатывания защиты по ненасыщению (в сравнении с М57962L), но и задержку срабатывания этой защиты, а также длительность плавного аварийного выключения (конденсаторы Сtrip и Сs соответственно на схеме включения — рис. 4). Если учесть, что МД1120П-А позволяет управлять IGBT и MOSFET мощностью до 600 В/400 А или 1200 (1700) В/400 А и обладает всеми необходимыми настройками для корректной защиты управляемого силового транзистора, то этот драйвер можно уже смело сопоставлять со «взрослыми» одноканальными драйверами от того же CT Concept или SEMIKRON первого поколения. Отличия этих драйверов, в общем-то, сводятся к нюансам конструкции и не слишком существенным особенностям включения. Единственным более или менее серьезным недостатком МД1120П-А остается отсутствие сигнального статусного выхода на входной (управляющей) стороне драйвера; для передачи сигнала перегрузки по току необходимо устанавливать внешний оптрон. Этого недостатка лишен МД1120П-А1.

Рис. 4. Схема включения драйверов МД1120П-А и VLA500-01

В отличие от вышеперечисленных, модуль МД1120П-А1 не является полным аналогом какого-либо из драйверов Mitsubishi, хотя и имеет в своей основе все тот же МД1120П-А (VLA500-01). Единственное отличие — данный драйвер имеет в своем составе опторазвязку (на рис. 3 выделено жирной линией), передающую статусный сигнал на гальванически развязан-ную входную часть драйвера. Таким образом, МД1120П-А1 можно назвать полностью за-конченным устройством, не требующим для своего включения дополнительных микросхем или источников питания. Схемы включения МД1120П-А и МД1120П-А1 представлены на рис. 4 и 5 соответственно.

Рис. 5. Схема включения драйвера МД1120П-А1

Драйверы серий M57 и VLA были разработаны Mitsubishi более десяти лет назад и по меркам сегодняшнего прогресса силовой электроники уже устарели. Однако они до сих пор пользуются большой популярностью. И причина их популярности не в невероятном выходном токе, удивительном быстродействии или необычайной красоте, а в простоте, надежности и удобстве; это, если можно так сказать, рабочие лошадки в преобразователях малой и средней мощности. По своим характеристикам вышеописанные драйверы подходят для решения подавляющего большинства задач, ставящихся перед разработчиком силовых преобразователей всех мастей. А по конструкции микросхемы МД150А и МД1120П-А(1) зачастую более удобны, нежели модули драйверов с конструктивом CT Concept и т. п.

В заключение следует сказать, что среди продукции «Электрум АВ» заслуживают внимания не только три вышеописанных драйвера. В принципе, без сколь-либо существенных затрат времени и средств компания может освоить вы пуск практически всех аналогов драйверов от Mitsubishi, тем более что схемотехнически все они очень близки. Можно от-ладить драйвер под требования заказчика или под какой-то конкретный силовой модуль или осуществлять поставку драйверов с приемкой ПЗ. Много чего можно — свои ж люди.