P1010303 (3)

Elementy energoelektroniczne

Do prawidłowej pracy tranzystorów /GBT niezbędne jest równoległe włączenie szybkich diod prostowniczych na zaciski kolektor-emiter. W związku z tym zazwyczaj w jednej obudowie umieszcza się w postaci modułu elektroizolowanego zarówno tranzystor IGBT, jak i odpowiednio wyselekcjonowaną diodę szybką (rys.2.22).

Rys.2.22. Moduł elektroizolowany z tranzystorem IGBT i diodą szybką

2.4. Energoelektroniczne układy scalone

Rozwój mikroelektroniki w ostatnich dwóch dekadach spowodował przełom w technologii wytwarzania sterowanych dyskretnych półprzewodnikowych przyrządów mocy oraz umożliwił realizację układów scalonych mocy PIC (Power Integrated Circuit). Zawierają one w jednej obudowie kompletny układ przekształtnikowy, złożony z obwodu głównego, zbudowanego z półprzewodnikowych przyrządów mocy, oraz odpowiedniego układu sterowania. Układy scalone mocy są nienaprawialne, muszą więc niezawodnie działać. Głównymi zaletami układów scalonych w porównaniu do dyskretnych przyrządów półprzewodnikowych są:

-    większa niezawodność działania,

-    mniejsze wymiary,

-    mniejszy pobór mocy,

-    niższe koszty produkcji na jednostkę funkcjonalną,

-    wykorzystanie podzespołów o znormalizowanych parametrach.

Klasyfikacja układów scalonych obejmuje:

układy monolityczne wykonane w postaci pojedynczej płytki krzemowej, w której zawarte są przyrządy półprzewodnikowe mocy,

stanowiące obwód główny, oraz elementy przeznaczone do realizacji funkcji sterowania. Płytka jest zamykana w hermetycznej obudowie (zwykle z tworzywa sztucznego) z odpowiednimi końcówkami;

- układy hybrydowe zawierają na jednym podłożu pojedyncze dyskretne struktury elementów półprzewodnikowych obwodu głównego oraz zazwyczaj monolityczne struktury układów sterujących i zabezpieczających itp.

Przykładem układu scalonego mocy jest przedstawiony na rysunku 2.23 układ trójfazowego falownika wykonanego z tranzystorów mocy IGBT do zasilania silnika klatkowego z regulacją prędkości kątowej.

Rys. 2.23. Przykład falownika wykonanego z zastosowaniem technologii scalonej

Istotną wadą układów scalonych mocy jest ich stosunkowo wąskie wykorzystanie (nadają się tylko do określonych zastosowań, do których zostały zaprojektowane). Opłacalność produkcji takich układów wzrasta w wypadku dużego zapotrzebowania na dany rodzaj układu (np. przemysł motoryzacyjny). W ostatnich latach pojawiły się na rynku tak zwane inteligentne układy scalone, w których rozszerzono funkcje, jakie one spełniają, o:

-    działania sygnalizacyjne (np. błędy w przełączaniu, przekroczenie temperatury),

-    samodiagnostykę,

-    samozabezpieczenia.

39