G5 HVIC - новое поколение высоковольтных силовых управляющих ИС (Принцип работы бутстрепной схемы для полумостового каскада)

Евгений Звонарев
Новости Электроники 7, 2007

Пятое поколение высоковольтных микросхем HVIC (HighVoltage Integrated Circuit) компании International Rectifier для управления транзисторами и мостами имеет ряд дополнительных функциональных возможностей, более высокую степень интеграции, более низкую стоимость. Данная статья поможет разработчику в выборе наиболее подходящей микросхемы для управления мощным силовым каскадом с напряжением питания до 600 или 1200 В.

Драйверы MOSFET- и IGBT транзисторов предназначены для управления мощными полупроводниковыми приборами в выходных каскадах преобразователей электрической энергии. Используются в качестве промежуточного звена между управляющей схемой (контроллером или цифровым сигнальным процессором) и мощными исполнительными элементами, коммутирующими нагрузку. Драйверы – это основная группа высоковольтных ИС International Rectifier. К ней также можно отнести контроллеры электронных балластов.

Этапы развития энергетической (силовой) электроники определяются достижениями в технологиях силовых ключей и схем управления. Динамические и статические параметры силовых приборов постоянно улучшаются, но мощными ключами нужно еще и эффективно управлять. Для сбалансированного взаимодействия между управляющей схемой и выходными каскадами и предназначены новые мощные драйверы MOSFETи IGBT-транзисторов фирмы International Rectifier. Драйверы IR имеют высокие выходные токи (до ±4 А), малые длительности фронта, спада, задержки и другие интересные отличительные особенности. Выпускаемые International Rectifier управляющие микросхемы предназначены для работы в любых конфигурациях силовых каскадов в диапазоне мощности до 3-5 кВт.
...

БУТСТРЕПНАЯ СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Часто из-за слишком большого входного напряжения для транзисторов верхнего плеча применяется относительно простая и недорогая бутстрепная схема управления (схема с «плавающим» источником питания). В такой схеме длительность управляющего импульса ограничена величиной бутстрепной емкости. Кроме того, необходимо обеспечить условия для его постоянного заряда с помощью высоковольтного быстродействующего каскада сдвига уровня. International Rectifier применяет свою запатентованную схему каскада сдвига уровня на высоковольтных транзисторах MOSFET. Каскад сдвига уровня передает логический сигнал схеме управления транзисторам верхнего плеча. International Rectifier выпускает драйверы, рассчитанные на перепад напряжения до 600 В (серия IR21xx и новая серия IRS21xx) и до 1200 В (серия IR22xx и новая серия IRS22xx). Каскад сдвига уровня содержит генератор, формирующий короткие импульсы, совпадающие с фронтами входного логического сигнала, дискриминатор импульсов и RS-триггер (защелку) для формирования сигнала управления выходным транзистором верхнего плеча. Такое построение схемы управления позволяет резко снизить ток потребления верхнего каскада драйвера.

В статье приведена таблица замен для высоковольтных микросхем предыдущего поколения из новых серий G5 HVIC   (IRS2001, IRS2011, IRS2101, IRS2106, IRS21064, IRS2110, IRS2112, IRS2113, IRS2181, IRS2184, IRS2186, IRS21664, IRS2301, IRS2003, IRS2004, IRS20124, IRS20955, IRS2103, IRS2104, IRS2108, IRS21084, IRS2109, IRS21091, IRS21094, IRS2111, IRS2153D, IRS21531D, IRS2166D, IRS2168D, IRS2183, IRS21384, IRS2184, IRS21844, IRS2302, IRS2304, IRS2308, IRS2540, IRS2541, IRS2117, IRS2118, IRS2127, IRS2128, IRS21851, IRS4426, IRS4427, IRS4428, IRS2453D)

Читать далее статью в полном обьеме (pdf)

 

Упрощенная структура полумостового силового каскада с высоковольтным драйвером (HVIC)



Принцип работы бутстрепной схемы для полумостового каскада