Tamura wysteruje Twój MOSFET SiC

Coraz większa popularność i dostępność tranzystorów dużej mocy z materiałów półprzewodnikowych o szerokiej przerwie energetycznej, jak azotek galu i węglik krzemu, powoduje, że na rynku pojawiają się specjalistyczne rozwiązania sterowników (driverów) dla takich elementów. Zapewniają one szybką i pewną komutację tranzystora, mają liczne obwody ochronne i stanowią pomost między stopniem mocy, a elementami sterującymi takimi jak mikrokontroler. W artykule przedstawiamy takie rozwiązania japońskiej firmy Tamura.

Dodaj do ulubionych źródeł w Google
Posłuchaj
00:00

Zadaniem drivera jest zamiana sygnału sterującego dostarczanego przez procesor sygnałowy lub mikrokontroler na sygnał o dużej mocy wymagany do szybkiego i bezpiecznego przeładowania pojemności wejściowej tranzystora dużej mocy. Sterownik taki dostarcza na wyjściu dodatniego napięcia wymaganego do otwarcia kanału oraz napięcia ujemnego wymaganego do szybkiego wyłączenia. Aby zminimalizować czas przełączania i tym samym ograniczyć straty komutacyjne, driver musi mieć dużą wydajność prądową, która jest niezbędna do tego, aby proces przeładowania pojemności bramka- źródło w tranzystorze mocy był jak najszybszy.

 
Rys. 1. Schemat wewnętrzny modułu drivera

Kolejnym zadaniem drivera jest zapewnienie izolacji galwanicznej między wejściem, a więc obwodami dołączonymi bezpośrednio do wrażliwych układów cyfrowych i elementów, do których użytkownik ma dostęp, a obwodami mocy zasilanymi wysokim napięciem sieci energetycznej. Izolacja galwaniczna drivera decyduje o bezpieczeństwie i dlatego jest kluczową funkcjonalnością drivera.

Duże wymagania dla izolacji wynikają też z tego, że większość obwodów mocy budowana jest w układzie mostkowym, a więc zawierają one tzw. górne i dolne tranzystory włączane na przemian. O ile sterowanie dolnego tranzystora, który ma źródło połączone z masą nie jest problemem, o tyle "masa" dla górnego tranzystora jest połączona z wyjściem i jej potencjał nie jest stały. Stąd driver musi przenieść sygnał wejściowy na ten pływający poziom odniesienia.

 
Rys. 2. Przykładowa aplikacja

Ostatni kłopot związany ze sterowaniem górnych tranzystorów w układzie mostkowym jest taki, że napięcie na bramce tego tranzystora w stanie załączenia musi być wyższe o kilkanaście woltów od napięcia zasilania. Stąd driver musi być zasilany wyższym napięciem niż stopień mocy. Z tego powodu w rozwiązaniach niższej mocy stosuje się układ bootstrapu podbijający napięcie za pomocą kondensatora, a w tych o większej mocy driver zawiera wbudowaną przetwornicę zaporową dostarczającą energii do jego działania.

Sterowniki Tamury

 
Rys. 3. Wersja modułu kompletna (2DU, 2DUB)

W ofercie firmy Tamura dostępne są specjalizowane zintegrowane rozwiązania driverów tranzystorów mocy z serii 2DM. Mają one wbudowaną wielowyjściową przetwornicę DC-DC zasilającą oraz układ sterujący z izolacją galwaniczną wytrzymującą napięcie 2,5 kV, przy odstępie izolacyjnym 6 mm (rys. 1). Ich atutem jest niewielka pojemność rozproszona izolacji (typ. 9 pF) i mała pojemność we-wy (tylko 15 pF), co ogranicza przenikanie zakłóceń i sygnałów wspólnych z wyjścia na wejście, małe wymiary (wysokość jedynie 12,5 mm). Jeden driver może sterować dwoma tranzystorami (górnym i dolnym). Izolacja galwaniczna jest realizowana przez sprzężenie magnetyczne, co zapewni mały czas propagacji sygnału, typowo 100 ns, pozwalający na działanie z dużą szybkością kluczowania bez zagrożenia przewodzeniem skrośnym.

Drivery są zasilane napięciem stałym o wartości 13–28 V, a wbudowany konwerter DC-DC z izolacją dostarcza dwa napięcia zasilające podawane do elementów połączonych z górnym i dolnym tranzystorem mocy.

Drivery z rodziny DM mają wbudowane wszechstronne zabezpieczenia. Są to obwody nadprądowe, zabezpieczenie termiczne, blokada UVLO. Realizują też neutralizację efektu Millera i wykrywają możliwość niepełnego nasycenia tranzystorów mocy. Jest też wyjście ready/fault.

 
Rys. 4. Moduł 2DMB bez elementów z otoczenia tranzystorów mocy

Moduł sterownika sprzedawany jest w postaci niewielkiej płytki drukowanej, na której zamontowana jest przetwornica DC-DC oraz sterowniki tranzystorów. Całość stanowi gotową do implementacji konstrukcję.

Kompletna rodzina sterowników firmy Tamura zawiera ponadto rozwiązania modułów w wersji gotowej, a więc z rezystorami ograniczającymi maksymalny prąd bramki tranzystorów, kondensatorami (rys. 3). Jest też wersja uniwersalna, do której te elementy można dołączyć z zewnątrz (rys. 4).

Dystrybutorem Tamury w Polsce jest firma Glyn.

 

Glyn
tel. 71 782 87 58, www.glyn.pl

Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ElektronikaB2B do ulubionych źródeł
Powiązane treści
Podzespoły dla energoelektroniki są przepustką w nowoczesność
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Projektowanie i badania
Projektowanie wielokanałowe w Altium Designer Agile Teams – optymalizacja projektów PCB
Komponenty
Nowe przemysłowe złącza okrągłe marki euro-block w ofercie Contrans TI – niezawodne połączenia do e-mobility i trudnych warunków pracy
Elektromechanika
Lakier zabezpieczający BLOC JELT – skuteczna ochrona i plombowanie połączeń śrubowych
Pomiary
Zaawansowana diagnostyka komunikacji w bramkach Moxa MGate MB3000-G2
PCB
Optymalna liczba prototypowych płytek PCB w procesie projektowym
Komponenty
Opaski kablowe ze stali nierdzewnej: porównanie rozwiązań ABB i HellermannTyton
Zobacz więcej z tagiem: Komponenty
Prezentacje firmowe
Nowe przemysłowe złącza okrągłe marki euro-block w ofercie Contrans TI – niezawodne połączenia do e-mobility i trudnych warunków pracy
Prezentacje firmowe
Opaski kablowe ze stali nierdzewnej: porównanie rozwiązań ABB i HellermannTyton
Gospodarka
Kingston zdominował światowy rynek modułów DRAM - firma osiągnęła 62% udziału

Zobaczyć obiekt oczami radaru, czyli dlaczego potrzebujemy laboratorium do pomiarów RCS?

Radar postrzega świat inaczej niż człowiek. Zamiast obrazu tworzonego przez światło widzialne rejestruje echo wysłanej fali elektromagnetycznej. Na odpowiedź radarową obiektu wpływają nie tylko jego rozmiary, lecz także kształt, zastosowane materiały, częstotliwość oraz kierunek obserwacji. Dlatego dwa przedmioty o podobnych wymiarach mogą być dla radaru widoczne zupełnie inaczej. Jak zatem sprawdzić, co radar rzeczywiście "widzi"? Służą temu pomiary RCS, prowadzone między innymi w specjalistycznych laboratoriach, które zapewniają kontrolowane i powtarzalne warunki oraz umożliwiają uzyskanie dokładności wymaganej w danym zastosowaniu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów