Управление Изолированным Затвором IGBT Часть 2

Часть 1 этой статьи размещена здесь...
Управление Изолированным Затвором IGBT Часть 2
Маркус Хермвиль (Markus Hermwille), SEMIKRON INTERNATIONAL GmbH
Андрей Колпаков, ооо «СЕМИКРОН»

В первой части статьи обсуждались общие вопросы, связанные с осо-
бенностями управления силовыми ключами с изолированным затвором.
Предлагаемое вниманию читателей продолжение посвящено следующим
практическим аспектам: методикам расчета режимов работы драйве-
ров, выбору оптимального устройства управления затвором, а также
вопросам моделирования силовых ключей

2.1. Проблема Выбора
На сегодняшний день в мире существует большое количество компаний, предлагающих готовые драйверы MOSFET/IGBT, и вряд ли без особой нужды стоит заниматься разработ-
кой собственной схемы управления. Основной проблемой остается определение правильных критериев выбора, поиск устройства, оптимально удовлетворяющего конкретным требованиям. Главной задачей, решаемой драйвером IGBT, является преобразование сла-
боточного логического сигнала контроллера в сигнал управления, мощности которого должно хватать для быстрого перезаряда емкостей изолированного затвора. Кроме того, поскольку силовые ключи работают при напряжениях, существенно превышающих потенциа-
лы сигналов контроллера, устройство управления должно осуществлять высоковольтный сдвиг уровня или гальваническую изоляцию входных импульсов управления и затворных напряжений.
При выборе схемы необходимо обращать внимание на такие качества как функциональная полнота и гибкость, простота и надежность. В условиях современного рынка силовой электроники только хороший баланс указанных факторов в сочетании с привлекатель-
ной ценой может сделать драйвер конкурентоспособным.
В настоящее время устройства управления изолированным затвором MOSFET/IGBT выпускаются рядом фирм, самыми известными из которых на российском рынке являются IXYS, Motorola, Agilent, International Rectifier, CT-Concept, SEMIKRON. Перечень основных производителей, некоторые популярные типы схем и область их применения показаны на рисунке 9.

Рис. 9. Основные производители и области применения драйверов
При выборе конкретного типа драйвера, прежде всего, необходимо определиться со следующими требованиями:
– мощность преобразователя, рабочий ток силовых ключей;
– конфигурация схемы (одиночный ключ, чоппер, полумост, 3-фазный мост и т.д.);
– требуемые функции защиты и мониторинга;
– необходимость гальванической развязки, напряжение изоляции, стойкость к dv/dt.
Последний из указанных параметров является одним из самых важных, поскольку он во многом определяет надежность работы преобразовательного устройства и его безопасность для обслуживающего персонала. Драйверы, не имеющие гальванической изоляции, в основном предназначены для эксплуатации в диапазоне малых мощностей.
Как правило, это 0,37…3,7 кВт. Хорошо известная в России компания International Rectifier выпускает широкий ряд интегральных схем для подобных применений.
Драйверы IR имеют большой выбор конфигураций, их функциональные возможности перекрывают практически все потребности маломощных применений [4].
Однако подобные устройства, использующие полупроводниковые переходы для высоковольтного сдвига уровня, имеют очевидный недостаток — возможность защелкивания в предельных режимах эксплуатации. Несмотря на технологические улучшения, достигнутые в последние годы, полностью устранить этот эффект пока не удалось. В этой
связи большой интерес представляют интегральные драйверы, разрабатываемые компанией SEMIKRON на основе технологии SOI (Silicon On Insulator) [3]. У этих компонентов полностью подавлена паразитная триггерная структура, приводящая к защелкиванию, они обладают гораздо более высокой стойкостью к наведенным напряжениям обеих полярностей.
В области мощностей до десятков киловатт большой популярностью пользуются интегральные схемы компании Agilent, имеющие гальваническую развязку с помощью оптического барьера и способные формировать двуполярный выходной сигнал. Этим драйверам посвящено достаточно много публикаций и мы не будем останавливаться на
них подробно.
В рамках статьи наибольший интерес представляют высокотехнологичные устройства управления, предназначенные для работы в диапазоне средних и высоких мощностей (до единиц мегаватт), где вопросы надежности стоят наиболее остро. Именно на примере
подобных преобразователей лучше всего проанализировать методы расчета параметров и оптимального выбора, тем более что данные методики являются самыми универсальными.
Если говорить о наиболее полном балансе потребительских качеств в области мощных применений, то в первую очередь следует рассматривать продукцию трех компаний:
CT-Concept, EUPEC/Infineon и SEMIKRON. Только в драйверах, разработанных этими фир-
мами, в качестве обязательной функции присутствует гальваническая развязка сигналов управления, только они имеют в своем составе встроенный изолирующий DC/DC-преобразователь.
Практически все модули высокой мощности, предлагаемые ведущими игроками на рынке силовой электроники (Mitsubishi, EUPEC/Infineon, SEMIKRON), управляются драйверами указанных производителей.
Основными параметрами, на основании которых производится выбор устройства управления, являются пиковое значение выходного тока и допустимая рассеиваемая мощность.

2.2. Пиковый Ток и Мощность Драйвера
Как было указано в первой части статьи, ток, необходимый для коммутации входных емкостей затвора IG, определяется величиной заряда затвора QG управляемого транзистора по формуле
IG = IGE + IGC = QG/tsw,
где IGE и IъGC — токи заряда входной CGE и обратной CGC емкости,
tsw — время переключения.
Очень важно, чтобы драйвер был способен обеспечить пиковый ток, равный или превышающий расчетное значение. В противном случае уровень динамических потерь может оказаться недопустимо высоким. Кроме того, при недостаточном токе выключения
появляется возможность ложного срабатывания транзистора из-за эффекта Миллера.
При выборе резистора затвора RG необходимо учесть, что его номинал должен быть больше минимально допустимого значения для данного драйвера. Необходимо также принять во внимание, что амплитуда тока управления ограничивается суммарным сопротив-
лением цепи управления, включающим резистор затвора RG и внутренний резистор R_Gint, который, как правило, устанавливается в мощных модулях IGBT при параллельном соединении нескольких кристаллов:

I_Gpeak = (V_Gon — V_Goff)/(R_G + R_Gint)

Мощность, рассеваемая схемой управления, является функцией частоты коммутации и энергии, необходимой для перезаряда затвора. Значение энергии можно определить графически как произведение приращения напряжения на суммарный заряд затвора (площадь
прямоугольника на рисунке 3в в первой части статьи):
E = ∆Q × ∆U.
Например, для модуля SKM400GB126D, характеристика затвора которого показана на рисунке 2б (см. первую часть статьи), энергия, необходимая на один период коммута-
ции, Е = 2500 нКл × 22 В = 55 мкДж.
Рассеваемая драйвером мощность определяется следующим образом:

Рd = E × fsw = ∆Q × ∆U × fsw.

Например, при частоте ШИМ fsw = 10 кГц в рассматриваемом случае на выходных каскадах драйвера будет рассеиваться около 0,55 Вт. При использовании методики вычислений, основанной на значении Cies, формула для Рd имеет следующий вид:

Pd = kC × Cies × (VG(on) — VG(off))2 × fsw.

Средний выходной ток схемы управления Ioutav зависит от мощности и размаха напряжения затвора: I_outav = Pd/∆U. Для определения суммарного потребляемого тока к найденному значению необходимо добавить ток покоя. Допустимое среднее значение тока (или мощности) драйвера всегда должно быть больше расчетной величины.
При выборе схемы управления следует обратить внимание на суммарную емкость в цепи питания выходного каскада — она должна обладать достаточной энергией для управления IGBT.
В документации на драйверы SEMIKRON указывается максимальная величина заряда, который схема может обеспечить за импульс управления.

Программа DriverSel
Несмотря на относительную простоту приведенных методик, неоценимую помощь при проектировании преобразователя могло бы оказать специализированное средство расче-
та, производящее вычисление необходимых характеристик драйвера.
Программа DriverSel, разработанная компанией SEMIKRON, и доступная на сайте www.semikron.com, позволяет не только определить все необходимые параметры цепи управления, но и выбрать конкретный тип устройства для заданных режимов работы.
При вычислениях используются приведенные в статье методики и выражения. Работа с DriverSel доступна специалисту любой квалификации. Важно отметить, что программа способна проводить анализ не только для модулей SEMIKRON, полная номенклатура кото-
рых имеется в базе данных, но и для IGBT других производителей.

На рисунке 10 показано рабочее поле DriverSel, состоящее из трех частей:
-меню ввода данных (Enter Application Parameters),
-результатов расчетов (Calculated Results)
-таблицы типов драйверов, рекомендуемых для заданных режимов работы (Suggestion of
SEMIKRON IGBT Driver).

Рис. 10. Рабочее поле программы DriverSel
Для расчета используются следующие исходные данные:
1. Тип модуля (IGBT Module — в данном случае SEMiX 653GD176HDc). При этом программа получает из базы данных информацию о заряде затвора QG, рабочем напряжении и конфигурации модуля.
2. Количество параллельно соединенных модулей (Number of parallel IGBT modules). Это число позволяет определить суммарный заряд затвора, на основании чего производится расчет мощности, рассеиваемой драйвером.
3. Рабочая частота (Switching frequency fsw). Эта информация также необходима для определения рассеиваемой мощности.
4. Номинал резистора затвора (Gate resistor).
В первом случае не обязательно указывается тип модуля, производимого SEMIKRON. Если выбрать режим User Defined Module Parameters (параметры модуля, определяемые пользователем), то появится дополнительное меню, состоящее из следующих трех окон (см. правую часть рисунка).
1.1. Gate charge per module (заряд затвора модуля в мкКл);
1.2. Collector — Emitter Voltage (напряжение коллектор-эмиттер);
1.3. Number of switches per module (количество ключей в модуле: 1 — одиночный ключ; 2 — полумост; 6 — 3-фазный мост; 7 — 3-фазный мост с тормозным чоппером).
Для корректной работы DriverSel требуется указать два значения заряда
затвора: при напряжении открывания транзистора 15 В и напряжении запирания –8 В.
Величина резистора затвора RG необходима для вычисления пикового тока управления. Полученные данные используются при выборе соответствующего драйвера. Если номиналы
резисторов режимов включения и выключения RGon/RGof f различаются, то следует использовать меньший из них. Рекомендуемое минимальное значение RGmin отображается в результатах расчетов.
Введя требуемые данные, можно получить отчет (Suggestion for SEMIKRON IGBT driver) в виде, представленном в нижней части рисунка:
– Number of Drivers — необходимое для данного модуля количество схем управления (в показанном случае 3 полумостовых драйвера для 3-фазного модуля);
– IoutPEAK — пиковое значение тока управления;
– IoutAVmax, RGmin, VS — справочные значения среднего тока, минимального резистора затвора и напряжения питания для драйвера данного типа.
Программа выдает сообщение A suitable driver could not be found («Невозможно подобрать драйвер»), если для заданных условий не удается корректно выбрать устройство управления. Это может быть в случае, если суммарный заряд затвора оказыва-
ется недопустимо высоким (большое количество параллельно соединенных модулей), слишком велика частота коммутации или указанное в графе Applied Gate Resistor сопротивление меньше минимально возможного значения.

Моделирование Характеристик Затвора
Схемотехническое моделирование силовых каскадов является эффективным средством, позволяющим наглядно увидеть и проанализировать процессы, происходящие в ключах, без больших финансовых затрат и риска повреждения дорогостоящей техники. Однако прежде
чем заняться компьютерным анализом схемы, необходимо четко представить себе цель моделирования. Следует также понимать, что точность полученных результатов непосредственно зависит от достоверности используемых математических моделей компонентов, в первую очередь IGBT и антипараллельных диодов, а также от умения пользователя оценивать паразитные распределенные параметры схемы.
Автор статьи убежден, что схемотехническое моделирование не следует применять для вычисления мощности потерь и теплового расчета. Анализ тепловых характеристик, лежащий в основе разработки мощных преобразовательных устройств, должен производиться только с использованием специализированного программного обеспечения. Такие программы выпускаются ведущими производителями силовых модулей: SEMIKRON (SemiSel), Mitsubishi (MelcoSim), EUPEC (IPOSIM), и только они гарантируют высокую
точность результатов, т.к. работают с тепловыми моделями, созданными самими производителями компонентов. В первую очередь сказанное справедливо для режима жесткого переключения (Hard Switching Mode), используемого, например, в приводах.
При работе в нестандартных режимах коммутации, например резонансном, для которого программы теплового расчета неприменимы, компьютерный анализ позволяет определить мощность рассеяния.
При моделировании на системном уровне, когда силовой каскад является функциональным узлом устройства (например, инвертором в следящей системе), вместо IGBT лучше использовать ключи, управляемые напряжением. Такие компоненты входят в состав
библиотек PSPICE, для них задается напряжение включения/выключения и сопротивление в открытом и закрытом состоянии. Используя релейные элементы вместо сложных моделей, вы ничего не потеряете, тогда как скорость расчета повысится на порядок.
По нашему глубокому убеждению, достоверные модели силовых ключей требуются в первую очередь специалистам, занимающимся разработкой устройств управления или анализом
режимов, происходящих в затворных цепях. При проектировании драйвера необходимо иметь возможность исследовать процесс коммутации изолированного затвора с учетом
всех его характеристик. Только тогда вопрос о совместимости выходного каскада драйвера и входа управления транзистора можно решить однозначно.
В последних версиях программ моделирования, работающих на языке SPICE, можно найти достаточно большое количество моделей IGBT и MOSFET, предлагаемых International Rectifier, APT (Advanced Power Technology), EUPEC, Mitsubishi, IXYS, Toshiba. Над их созданием идет постоянная работа, и обновленные библиотеки можно найти на сайтах некоторых фирм-производителей. Однако математические образы транзисторов делаются живыми людьми, и ошибки в них встречаются довольно часто. Кроме того, разработчики моделей не несут ответственности за их качество и всегда предупреждают об этом пользователей. По этой причине специалисту, занимающемуся моделированием, необходимо уметь оценивать достоверность модели и исправлять имеющиеся несоответствия. Грамотный
инженер также должен хорошо понимать, какие из характеристик необходимы для работы, а какие являются избыточными.
Очевидно, что характеристики затвора во многом влияют на поведение силовых ключей в динамических режимах и определяют требования к драйверу. От свойств «биполярной составляющей» IGBT зависит напряжение насыщения и длительность фронтов выходного сиг-
нала.
Для оценки параметров модели используется классический метод, описанный в первой части статьи и основанный на анализе характеристики затвора QG = f(VG), которая является наиболее комплексным критерием качества входной цепи, т.к. ее вид определяется значениями всех паразитных емкостей IGBT. Напомним, что входная емкость CGE задает длительность и наклон первой и третьей части характеристики затвора,
а продолжительность горизонтального участка («плато Миллера») зависит от величины CGC (см. рис. 2 в первой части статьи).
Поскольку заряд является произведением тока на время: QG = IG × t, при питании цепи затвора от источника стабильного тока IG величина QG изменяется пропорционально
времени, как и напряжение затвора VG. Используя IG как масштабный коэффициент и задав его единичное значение, мы получим градуировку по оси абсцисс, соответствующую заряду затвора в Кл.
Для измерений используется стандартная тестовая схема (см. рис. 3а), в которой IGBT-транзистор открывается от источника тока IG = 1 А при нормированном напряжении на коллекторе (VCC = 800 В). Как было указано выше, время на горизонтальной оси численно
оказывается равным заряду затвора.


Рис. 11. а) и б) — характеристика затвора (моделирование, справочные данные); в) и г) — зависимость VCE = f(IC) (моделирование, справочные данные)

На рисунках 11а и 11б представлены эпюры, полученные при тестировании модели
BSM200GA120DN из библиотеки OrCAD,и нормированная характеристика затвора модуля. Графики демонстрируют, что«виртуальная» и справочная характеристики отличаются углом наклона и уровнем «плато Миллера» VG(pl): для модели оно примерно на 2 В ниже справочного значения.
Протестируем еще один важный параметр IGBT — зависимость напряжения насыщения VCEsat от тока IC. Для этого на коллектор открытого транзистора через резистор RL (например, 1 Ом) подается линейно возрастающее напряжение (например, 0…400 В). Это напряжение изменяется таким образом, чтобы ток коллектора увеличивался от минимального до максимального значения (0…400 А) в соответствии с графиком,
приведенным в технических характеристиках). Для удобства сопоставления графиков время нарастания напряжения на коллекторе выберем численно совпадающим с током (в нашем случае 400 мкс). Произведя моделирование при различных значениях напряжения затвора, можно получить семейство кривых, аналогичных тем, которые приводятся в
спецификации. При сравнении результатов необходимо поменять местами оси координат, так чтобы напряжение насыщения и ток коллектора располагались, соответственно, по горизонтали и вертикали. Полученные кривые для двух значений VGЕ приведены на рисун-
ке 11в.
Подавая на затвор импульсы управления, можно протестировать динамические свойства ключа: время нарастания и спада сигнала, время задержки и т.д.
Приведенные данные позволяют сделать вывод о достаточно высокой степени соответствия параметров модели реальным характеристикам модуля. Однако такое совпадение является скорее исключением, чем правилом, и тестировать стоит любую модель. В противном случае невозможно быть уверенным в достоверности результатов дальнейших исследований. Даже отмеченная выше разница в напряжении VG(pl) может привести к ошибкам при анализе. Кроме того, при желании использовать модель транзистора, отсутствующую в библиотеке, гораздо проще сделать это на базе существующего математического образа. Как правило, разработка собственной модели занимает гораздо меньше времени, чем ее поиск в интернете. Такую возможность предоставляет подпрограмма Model Editor, входящая в пакет OrCAD. С ее помощью можно изменить параметры существующей модели, а также создать новый элемент и сохранить его в библиотеке.
Для коррекции характеристик или разработки новой модели IGBT служат четыре пункта меню:
– fall time — параметры выключения транзистора;
– transfer characteristic — параметры переходной характеристики;
– saturation — параметры режима насыщения;
– gate charge — характеристика затвора.
Поскольку эта статья посвящена анализу процессов, происходящих в цепи управления IGBT, рассмотрим последнюю из представленных возможностей.

Рис. 12. Окно Gate Charge программы Model Editor
На рисунке 12 показано окно Gate Charge программы Model Editor, предназначенное для настройки характеристик затвора. На данном этапе пользователь может ввести конкретные значения в соответствующие строки меню, где указаны величины заряда паразитных емкостей затвора Qge, Qgc, Qg. Любые параметры IGBT можно настроить непо-
средственно, изменяя свойства модели, например такие как:
– TAU (с) — время жизни носителей в области базы;
– KP (А/В2) — прямая проводимость MOSFET-структуры;
– AREA (м2) — активная площадь перехода;
– AGD (см2) — внутренняя площадь перехода затвор-сток MOSFET структуры;
– WB (м) — ширина области базы.
Обилие и кажущаяся сложность этих параметров не должны пугать работающих с программой специалистов.
Физический смысл каждого из них подробно описан во встроенной справочной системе. Потратив немного времени, можно понять влияние каждой на характеристику затвора и научиться приводить ее в полное соответствие со справочными значениями.
Скорректировать зависимость напряжения насыщения VCEsat коллектор-эмиттер от тока коллектора IC можно с помощью команд меню Saturation. Для аппроксимации этой характеристики достаточно указать в таблице несколько пар точек VCEsat = f(IC). Аналогичная таблица используется и в окне Transfer Characteristic, где для изменения вида переходной характеристики Ic = f(Vge) необходимо ввести несколько пар значений напряжения затвора и соответствующего тока коллектора. Меню Fall Time позволяет настроить время выключения IGBT, а также изменить длительность и величину «хвостового тока».

SKYPER 32 — Ядро Схемы Управления IGBT
На рисунке 13 показана упрощенная функциональная схема и внешний вид изолирующего полумостового драйвера затвора SKYPER 32PRO [6], на примере которого мы рассмотрим основные концепции, используемые при проектировании современных устройств управления мощными IGBT-модулями. Модуль SKYPER 32 является конструктивным «ядром», основой для построения серии драйверов широкого применения. Он содержит набор базовых узлов,
необходимых в большинстве практических применений: блок обработки сигнала с изолированным интерфейсом, устройство защиты, выходные каскады управления затворами и изолирующий DC/DC-преобразователь.

Рис. 13. Функциональная схема драйвера SKYPER 32PRO
Связь ядра с силовым модулем осуществляется с помощью платы адаптера, осуществляющей механический и электрический интерфейс. На плате адаптера устанавливаются компоненты, являющиеся специфическими для конкретного применения, например резисторы затвора и элементы, необходимые для регулировки чувствительности схемы защиты. Данное техническое решение обеспечивает простое недорогое и надежное решение для большинства практических применений.
Основные технические характеристики устройств серии SKYPER 32 следующие:
– два канала управления;
– встроенный DC/DC-преобразователь;
– гальваническая изоляция сигналов управления с помощью импульсных трансформаторов;
– выходной ток (пиковый) — 15 A;
– заряд затвора управляемого транзистора — до 6,3 мКл;
– рабочая частота — до 50 кГц;
– напряжение изоляции — 4 кВ;
– виды защиты: DESAT, UVLO, перегрев, подавление коротких импульсов, программируемое время tdt.
Для работы SKYPER 32 требуется один источник напряжения 15 В; двуполярное
напряжение 15/–8 В, необходимое для питания выходных каскадов, генерируется
встроенным DC/DC-преобразователем. Развязка входных логических сигналов (уровень напряжения управления — CMOS) осуществляется с помощью импульсных трансформаторов,
обеспечивающих 4-кВ напряжение изоляции вход-выход. Передача сигналов управления с помощью трансформаторов, использование двунаправленных импульсных фильтров обеспечивает драйверу высокий иммунитет к наведенным со стороны выхода импульсным
перенапряжениям со скоростью нарастания до 50 кВ/мкс.
Отключение силовых транзисторов по выходу из насыщения DESAT (от англ. Desaturation) является наиболее известным и распространенным способом защиты. Контроль напряжения VCEsat позволяет выявить перегрузку по току, вызванную замыканием нагрузки, пробоем выхода на корпус или сквозным током при открывании (или пробое оппозитного транзистора). Данный метод обеспечивает достаточное быстродействие, защиту от электромагнитных помех (в отличие от применения индукционных датчиков тока), он не приводит к дополнительным потерям мощности в отличие от схем защиты с использованием
резистивных шунтов.
Особенностью работы системы DESAT драйвера SKYPER 32 является использование динамического опорного напряжения VCEref, а сама идеология защиты, заложенная в устройстве, носит название DSCP (Dynamic Short Circuit Protection). Характер изменения опорного напряжения, согласованный с кривой спада напряжения коллектор–эмиттер позволяет сократить время реакции (уменьшить Tbl) и снизить риск ложных
срабатываний. Последнее свойство является чрезвычайно важным в связи с массовым переходом на тонкопленочные технологии IGBT и связанным с этим уменьшением допустимого времени КЗ (Shirt Circuit Rated Time).
Все основные функции SKYPER 32 выполняются микросхемой ASIC (Application Specific Integrated Circuit) SKIC 2001, разработанной и выпускаемой SEMIKRON для драйверов и интеллектуальных силовых модулей последних поколений. Благодаря использованию
специализированной интегральной схемы, количество дискретных компонентов на плате SKYPER 32 сведено к минимуму. Простота топологии и небольшое количество элементов обеспечивают высокую надежность и снижение стоимости устройства.
Режим плавного отключения транзисторов при срабатывании защиты (в англоязычной литературе он называется SSD — Soft Shut Down или Soft Turn-off) необходим в тех случаях, когда из-за наличия распределенных индуктивностей силовых шин уровень перенапряжения при мгновенном отключении транзисторов оказывается недопустимо
высоким. Значение перенапряжения dV определяется величиной индуктивности шины Ls и скоростью изменения тока при отключении di/dt: dV = Ls × di/dt. Режим SSD позволяет уменьшить скорость выключения, что достигается с помощью дополнительного резистора затвора.
Драйвер SKYPER 32PRO осуществляет мониторинг первичных и вторичных напряжений питания (UVLO — Under Voltage LockOut), что позволяет исключить переход силового ключа в линейный режим. В схеме предусмотрена регулировка времени задержки пере-
ключения транзисторов полумоста tdt и возможность отключения функции блокировки при подаче двух отпирающих напряжений (interlock).
SKYPER 32PRO отключает выходные транзисторы при подаче логического сигнала на вход PWR_FAIL, при падении напряжений питания ниже порогового значения (UVLO), а также при срабатывании защиты от перегрузки DESAT или перегреве силового модуля. При
этом выход индикации неисправности HALT_OUT принимает значение логической единицы. Одновременно запускается таймер драйвера, формирующий импульс длительностью 3 с. Если после этого времени не обнаруживается никаких аварийных ситуаций и входы TOP
и BOT имеют низкий уровень, драйвер вновь готов к работе. Такая логика удобна для организации автоматического перезапуска системы. В настоящее время в разработке находится новая версия драйвера SKYPER 52 с последовательным интерфейсом, позволяющим
определить конкретный вид неисправности.

Заключение
Понимание процессов, происходящих при коммутации изолированных затворов силовых ключей, необходимо специалистам, работающим в области силовой преобразовательной техники. Драйвер MOSFET/IGBT, являющийся одним из ключевых узлов преобразовательного устройства, во многом определяет его технические характеристики, надежность и электромагнитную совместимость. Без умения анализировать влияние параметров схемы управления на работу преобразователя и вырабатывать требования к ней, невозможно
разобраться в огромной номенклатуре драйверов, предлагаемых промышленностью.
Неоценимую помощь разработчикам при расчете режимов и выборе схемы может оказать программа DriverSel, разработанная компанией SEMIKRON.
DriverSel является простым и эффективным средством, позволяющим подобрать соответствующий драйвер исходя из условий эксплуатации и конфигурации силового модуля. Работа с DriverSel возможна в автономном режиме, файл доступен на сайте SEMIKRON.
Данное вычислительное средство также является составной частью хорошо известной разработчикам программы теплового расчета SemiSel, где выбор схемы управления является одним из этапов проектирования. Пользоваться программой, которая снабжена пояснениями по всем пунктам меню, предельно просто. Для работы требуется минимальная информация о типе силового модуля, частоте переключения и величине резистора затвора.
Гораздо более сложным, но и более информативным является анализ коммутационных режимов силовых ключей с помощью средств схемотехнического моделирования, к которым относится PSPICE. В большинстве случаев разработчик может использовать модели IGBT,
имеющиеся во встроенных библиотеках.
Однако необходимо учитывать, что по ряду параметров характеристики PSPICE-моделей имеют серьезные расхождения со значениями, приведенными в спецификациях. Пользователь должен представлять себе, к чему могут привести такие отклонения, и уметь делать соответствующие коррективы. Ответственность за последствия в любом случае, как и всегда, будет лежать на разработчике.
Литература
1. Markus Hermwille. IGBT Driver Calculation, Application Note AN-7004//SEMIKRON
INTERNATIONAL GmbH, 2007.
2. Markus Hermwille. Gate Resistor — Principles and Applications, Application Note AN-7003//SEMIKRON INTERNATIONAL GmbH, 2007.
3. M. Roßberg, B. Vogler, R. Herzer, 600V SOI Gate Driver IC with Advanced Level Shifter Concepts for Medium and High Power Applications. SEMIKRON Elektronik GmbH.
4. Колпаков А.И. Характеристики и особенности применения драйверов MOSFET и IGBT//Компоненты и технологии №3, 2003 г.
5. Колпаков А.И. Программа теплового расчета SemiSel//Компоненты и технологии
№9, 2002 г.
6. Колпаков А.И. Характеристики и особенности применения драйверов MOSFET/IGBT. //Компоненты и технологии №3, 2003 г.
7. Колпаков А.И. SEMIDRIVER — драйверы на все случаи жизни//Компоненты и технологии»
№6, 2004 г.
8. Колпаков А.И. SEMiX + SKYPER = адаптивный интеллектуальный модуль IGBT.//
Силовая электроника №1, 2005 г.

Уважаемые читатели! При публикации статьи Маркуса Хермвиля и Андрея
Колпакова «Управление изолированным затвором. Часть 1» в ЭК6 было допущено
несколько ошибок: имя автора на с. 43 следует читать как Markus; на с. 47, ст. 1, вместо Сiss должно быть Cies; на с. 47, ст. 2, токи заряда входной и обратной емкости должны обозначаться как ige и igc соответственно, а вместо tsw следует читать tsw. Приносим свои извинения.
Technorati Tag IGBT Skyper SEMIX IGBT Semikron SemiSel DriverSel