76. Защита силовых приборов от перенапряжения.

Перенапряжение – переходный процесс, связанный со значительным всплеском напряжения при резком обрыве цепи, содержащей индуктивность. Процессы эти непредсказуемы и пик напряжений может быть кратковременным, но выделяющаяся при этом мгновенная мощность часто оказывается значительной и более чем достаточной для того, чтобы вывести из строя полупроводниковый прибор. В логических микросхемах импульсные помехи приводят к сбоям в работе. Высокочастотные составляющие напряжения помехи могут быть отфильтрованы керамическим конденсатором. Используются два типа устройств для подавления перенапряжения:

1)устройства, не пропускающее короткие высоковольтные напряжения к защищаемому прибору (узкополосные L, C – фильтры низких частот);

2)Диверторы (ограничители напряжения) - стабилитроны, варисторы (со временем характеристики ухучшаются) из карбидо-кремния. Они компактны, работают в нано-секундном диапазоне и рассеивают большие мощности.

Последовательность расчета нелинейных ограничителей напряжения:

1. определить минимальное напряжение на ограничителе;

2. рассчитать выделяемую ограничителем энергию;

3. рассчитать пиковый ток в ограничителе;

4. определить условия рассеивания выделяющейся мощности;

5. определить максимальное напряжение на ограничителе;

6. оценить возможное кол-во срабатываний за время службы аппаратуры.

77. Расчет драйвера igbt-транзистора.

Основной функцией драйверов является защита от перегрузки по току. Причиной ее возникновения чаще всего является короткое замыкание или пробой на корпус. На рис. схема подключения драйвера IR2125. Для защиты от перегрузки используется вывод CS, срабатывает при U=230мВ. R6 для измерения тока эмиттера. C1 определяет время анализа состояния перегрузки (напр. При С1=300пФ, t=10мксек) это время заряда конденсатора до 1,01В. ERR-Error timing, при возникновении ошибки на это время (10мксек) включается схема стабилизации тока коллектора и напряжение на затворе снижается. Если перегрузка не прекращается, то через 10мксек транзистор отключается полностью.

Наиболее важный параметр расчета драйвера – заряд затвора. Заряд затвора вычисляется по формуле Q=∫idt=C·ΔU. Для определения заряда Q измеряют напряжение на затворе и интегрируют полученные результаты. С помощью формулы С_IN=Q/ΔU вычисляют эффективную входную емкость. C_IN=5·C_ISS. C_ISS – значение входной емкости транзистора из справочника. Энергия накопленная во входной паразитной емкости затвора C_IN определяется как W=1/2(C_IN·ΔU²) Так как затвор перезаряжается дважды при прохождении импульса управления, то мощность необходимая для управления: P=f·C_IN·ΔU²

Г де f – частота управляющих сигналов (в наст.вр. более 1КГц). Максимальный выходной ток драйвера должен быть равным или выше максимального тока затвора, который определяется I_GMAX=ΔU/R_GMIN. Значение R_GMIN приводится в описании транзистора.

Подходящии драйвер должен отвечать следующим условиям: 1) Обеспечить достаточную выходную мощность. 2) Максимальный выходной ток должен быть равным или превышать ток затвора.