Запорожец Издания
строению выпрямителей наметилось два конкурирующих направления [3]: 1. Применение выпрямителей на диодах с падением напряжения, не превышающим 0,5 В, например, на диодах Шоттки. 2. Разработка так называемых синхронных выпрямителей, построенных на базе мощных высокочастотных транзисторов. Диоды Шоттки можно считать наиболее пригодными для сильноточных низковольтных ВПН, т-.за высокого быстродействия и низкого падения напряжения. Современные диоды Шоттки выдерживают обратное напряжение до 50 В и могут коммутировать токи до 100 А. Основным недостатком диодов Шоттки является низкое обратное напряжение. При использовании высокочастотных диодов возможны потери 1ощности именно из-за их высокочастотности по соображениям, изложенным при описании работы транзисторов. При этом к мощным диодам дополнительно предъявляется требование плавного восстановления обратного сопротивления («мягкости выключения»). Некоторые данные современных силовых высокочастотных диодов: Тип Uo6p, В Inp.cp, А Unp, В taoccT.HC КД220 ......4001000 3 1,2 500 КД248 ......6001000 1-3 1,5 200 2Д251 ......100-200 10 1,0 50 2д2153 ......400-800 1-3 1,5 200 2Д252 ......80-1120 Ю 0,9 30 2Д2992 ......200 30 1,0 100 2Д2993 ... . .200 20 1,0 100 2Д2997 ... .200 20 1,0 200 2Д2998 .....,20-40 30 0,7 50 2Д2999 . . . .200 30 1,0 200 «Учитель».....800-1000 10-20 1,0 300 Ограничители напряжения Работоспособность РЭА в значительной степени определяется ее чувствительностью к кратковременным перегрузкам, возникающим в результате переходных процессов и различных высокочастотных помех. Статистические исследования показывают, что в сети -220 В возникают перенапряжения до 500 В и более, возможны короткие импульсы с амплитудой 1 кВ. В сети -380 В могут наблюдаться напряжения амплитудой до 1,5 кВ. Если нет защиты, то эти всплески, проходя через ИВЭП, могут вывести из строя полупроводниковые приборы и микросхемы. Для предотвращения перегрузок по напряжению при переходных процессах применяют специальные схемы, газовые разрядники, варисторы, стабилитроны. Недостаток всех этих приборов - большая межэлектродная емкость, ограничивающая их применение на высоких частотах. Ограничители напряжения (ограничительные диоды - современные высокочастотные приборы), используемые, например, для защиты инверторов на транзисторах, крсм- ниевые ограничительные диоды позволяют надежно защитить/ ВПН и аппаратуру потребителей. По данным [96] в развитых странах выпускают сотни типов ограничительных диодов с напряжениями в диапазоне >1 ... ... 2000 В. Отечественная промышленность выпускает ограничительные диоды с напряжением пробоя до 100 В. Однако для повышения надежности эксплуатации аппаратуры требуется создание высокочастотных ограничительных диодов на напряжения пробоя до 800 В. В настоящее время проводятся работы по созданию таких диодов с импульсной мощностью до нескольких киловатт. Силовые микросборки и интегральные схемы Производство силовых микросборок (CMC) и силовых интегральных схем в значительной степени отстает от производства интегральных схем для маломощных устройств управления ВПН. В настоящее время развитие указанных силовых приборов идет по двум направления.м; создание микросборок с несколькими силовыми элементами, а также введение в микросборку предварительных усилителей либо их части [97]; разработка самозащищенных силовых интегральных схем, называемых также и?1теллектуальными силовыми интегральными схемами (ИСИС) [98-100]. Примерами силовых микросборок могут служить CMC типов НД999, НД997, НТ998. В микросборку НД999 входит шесть диодов, соединенных по схеме моста Ларионова. В микросборку НД997 входят два мощных диодных высокочастотных кристалла, в микросборку НТ998 входит пара кристаллов высоковольтных транзисторов (рис. 6.1, 6.2). W т
VDi .
Рис. 6.1. Модификации силовых микросборок: а - транзисторная; б - входной выпрямитель; в - выходной выпрямитель 112 Рис, 6.2. Конструкция корпуса силовой микросборки -г" Микросборки, называемые диодными модулями, типов МД4155, МПД2555 и другие, включают в себя по два различным образом соединенных кристалла мощных диодов с прямыми токами до 125 а и обратным напряжением в диапазоне 16 ... 125 В. Разработку и производство ИСИС предопределили успехи техно-510ГИИ, в частности, ее постоянное совершенствование в области силовой электроники и расширение областей применения ее изделий. Основное назначение ИСИС - осуществление связи между управляющими маломощными цифровыми или аналоговыми сигналами и мощной нагрузкой. Применение их дает прежде всего снижение массы и габаритов оборудования, трудоемкости его изготовления, повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей. Высокая надежность работы ИСИС достигается качеством изготовления и тестирования, а также наличием встроенной схемы функциональной диагностики (как внутри, так и внесхемной), за счет уменьшения числа отдельных компонентов, сведения к минимуму числа межсоединений. Функциональные возможности оборудования с ИСИС расширяются вводом в состав ИСИС контроллеров, регуляторов, схем защиты от перенапряжений, по току и температуре и возможностью работы с сигналами от микропроцессоров. Поскольку совмещение на одном кристалле силового полупроводникового прибора и слаботочных низковольтных интегральных схем представляет определенные трудности, получили распространение ИСИС двух типов: монолитные и гибридные (модули). У монолитных ИСИС силовой элемент и информационная часть (уп-правление, защита, диагностика) размещаются на одном кристалле. Они более надежны, более дешевы и потому в настоящее время 90% всего производства ИСИС составляют именно монолитные интегральные схемы. Остальные же 10% производства приходятся на долю гибридных интегральных схем, объединяющих в одном корпусе на многослойной структуре несколько кристаллов силовых и информационных частей ИСИС. Отечественные разработки в области интеллектуальных схем представлены в работе [98], в которой приводятся силовые транзисторные защищенные ключи. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 [ 36 ] 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53
|