2020-01-14
99
Перечислим управляемые силовые полупроводниковые приборы (дискретные или использующиеся в модулях и силовых интегральных схемах), которые наиболее широко применяются в настоящее время:
· IGBT;
· МДП – транзистор;
· Биполярный транзистор;
· SIT;
· Тиристор;
· Симистор;
· Запираемый тиристор.
Выпускаемые промышленностью отдельные конкретные типы всех перечисленных выше транзисторов и тиристоров имеют высокие значения максимально допустимых напряжений (сотни вольт) и максимально допустимых токов (сотни ампер).
Существуют конкретные типы тиристоров, запираемых тиристоров и IGBT, для которых максимально допустимое напряжение существенно больше 1000 В, а максимально допустимый ток существенно больше 1000 А.
Рекордные значения максимально допустимого напряжения и максимально допустимого тока по каждому силовому полупроводниковому прибору постоянно растут.
Выбор полупроводникового прибора в качестве основы устройства силовой электроники является ответственным этапом. От этого выбора сильно зависят технико-экономические показатели разрабатываемого устройства.
При выборе прибора часто приходится учитывать большое число факторов. Из технических факторов обычно наиболее важными являются значения: коммутируемых токов; коммутируемых напряжений; выходной мощности разрабатываемого устройства; частоты коммутации (переключения).
Перечислим характерные особенности полупроводниковых приборов. Эти особенности необходимо учитывать при выборе прибора.
МДП – транзистор имеет наилучшие динамические свойства. Он обладает неоспоримыми преимуществами при повышенной (более 100 кГц) частоте коммутации (т.к. другие приборы практически неспособны работать на такой частоте). Другими характерными преимуществами МДП – транзистора является высокая теплостойкость и простота формирования сигналов управления.
IGBT обладает хорошими динамическими свойствами (частота коммутации до 100 кГц). Высоковольтный IGBT имеет меньшее напряжение в открытом состоянии в сравнении с соответствующим МДП – транзистором. IGBT обладает высокой теплостойкостью. Для него несложно сформировать управляющие сигналы.
Биполярный транзистор характеризуется малым напряжением в открытом состоянии. Однако его динамические свойства невысоки (частота коммутации до 10 кГц).
SIT в некоторых случаях имеет меньшее напряжение в открытом состоянии в сравнении даже с биполярным транзистором.
Тиристор способен коммутировать очень большие токи и напряжение, однако он может использоваться при достаточно низкой частоте коммутации (десятки, сотни и, иногда, тысячи герц).
В настоящее время наиболее перспективными силовыми приборами часто называют МДП – транзисторы, тиристоры и IGBT.
Для определения области предпочтительного применения прибора используют координатную плоскость (рис. 2.), откладывая по оси абсцисс частоту f коммутации, а по оси ординат – выходную мощность P устройства силовой электроники.
Рис.2. Области предпочтительного применения прибора
Из выбора и расчета схемы управления нагревателем, а также по соотношениям количественных и качественных характеристик с экономическими, выбираем в качестве силового ключа - полупроводниковый тиристор.
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ
