Силовые модули от Vishay Semiconductors

Силовые модули от Vishay SemiconductorsКомпания Vishay Semiconductors выпускает силовые модули на основе разнообразных типов полупроводниковых приборов. Это как проверенные временем диоды и тиристоры, так и более современные биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ, в зарубежной литературе широко используется аббревиатура IGBT от Isolated-gatebipolartransistor).

IGBT представляет собой комбинацию транзисторов: полевого с изолированным затвором и биполярного, выполненных на одном кристалле. В результате получается полупроводниковый прибор, вобравший в себя преимущества как полевого, так и биполярного транзисторов. С одной стороны, IGBT, подобно полевому транзистору, управляется напряжением, а не током, что обеспечивает легкое управление мощной нагрузкой. С другой стороны, IGBT имеет малое сопротивление канала. При этом IGBT никогда не входит в режим насыщения, что обеспечивает большую скорость переключения. Повышение скорости переключения не только позволяет повысить частоту, на которой осуществляется преобразование напряжения, но и повысить КПД за счет того, что практически отсутствует так называемый В«токовый хвостВ» при запирании. Высокий КПД означает малый нагрев модуля, что, в свою очередь, позволяет работать с более мощной нагрузкой.

Модули на диодах и тиристорах

Конструктивно новые силовые модули Vishay Semiconductors на диодах и тиристорах выполнены в пяти наиболее распространенных корпусах: Add-a-Pak, Int-a-Pak, MAPBlock, Magn-A-Pak, SuperMagn-A-Pak. Это упрощает разработку электронных устройств, так как не нужно приспосабливаться к нестандартным корпусам модулей. При этом новинки способны работать с напряжениями до 3000 В и силой тока до 600 А.

В инверторных преобразователях обычно сначала требуется превратить переменный ток в постоянный, для чего используются выпрямители, собранные по мостовой схеме. Также, в ряде случаев, переменный ток на выходе преобразователя нужно выпрямить (например, это делается в сварочных аппаратах, так как дуга на постоянном токе более стабильна), для чего применяются мостовые или полумостовые выпрямители. Использование в качестве двух В«плечВ» моста тиристоров позволяет совместить выпрямление с регулировкой напряжения.

Для реализации указанных функций были созданы диодные и тиристорные модули в корпусе Add-a-PakGenVII (TO-240AA).

Обозначаются эти модули следующим образом:

VSK

Например, VSKD 71/04 — конфигурация с двумя диодами, соединенными последовательно, максимальное значение силы тока около 71 A, максимальное прямое напряжение 400 В.

Предлагаются следующие конфигурации диодных модулей:

  • D — два диода, соединенных последовательно,
  • C — два диода с соединенными катодами,
  • J — два диода с соединенными анодами,
  • E — одиночный диод.

Тиристорные модули предлагаются в следующих вариантах:

  • T — полумостовая схема с управлением обоими полуволнами,
  • H — полумостовая схема с управлением положительной полуволной,
  • L — полумостовая схема с управлением отрицательной полуволной,
  • N — диод и тиристор с соединенными анодами,
  • U — два тиристора с соединенными катодами,
  • V — два тиристора с соединенными анодами.

Максимальное значение силы тока для диодных модулей, в зависимости от модификации, может достигать 100 A, тиристорных — 105 A. Максимальное прямое напряжение у старших моделей ряда составляет 1600 В.

Более мощные модули, выдерживающие силу тока до 236 A, выпускаются в корпусе Int-a-Pak. Система обозначений у них такая же, как и у модулей Add-a-Pak. Доступны конфигурации D, C, J, E для диодных и T, H, L для тиристорных модулей. Максимальное значение силы тока составляет для диодных модулей 166; 196 или 236 А, для тиристорных модулей — 136; 142 или 162 А. Максимальное прямое напряжение, в зависимости от модификации, может достигать 1600 В.

Следует отметить, что в модулях Add-a-Pak и Int-a-Pak компания VishaySemiconductors использует сейчас технологию соединения элементов посредством ленточных проводников, переходящих в выводы. В более мощных модулях применяется так называемая нажимная технология соединения, когда к диодам и тиристорам с усилием приложены диски из молибдена. Это обеспечивает более низкое сопротивление контакта.

Для модулей, работающих с токами 170 – 320 А, используется корпус Magn-A-Pak. Доступны диодные модули с конфигурациями D, C, J, E и тиристорные T, H, L, N, U, V. Значения максимальной силы тока для диодных модулей 240; 270 или 320 А, для тиристорных модулей 170; 230; 250 или 320 А. Максимальное прямое напряжение, в зависимости от модификации, может достигать 2000 B. Но выпускаются также диодные модули на 270 А, прямое напряжение на которых может достигать внушительного значения 3000 В!

Во всех перечисленных модификациях модулей в корпусе Magn-A-Pak применяется нажимная технология соединения, однако, выпускаются и удешевленные тиристорные модули на 250 А в таком же корпусе, где используются ленточные проводники.

Наконец, мощнейшие модули, способные работать с токами вплоть до 600 А, Vishay Semiconductors выпускает в корпусах SuperMagn-A-Pak. Диодные модули с конфигурациями D, C, J, E выпускаются в варианте на максимальную силу тока 600 А и напряжениями до 2500 В. Тиристорные модули T, H, L, N, U, V — максимальная сила тока 430; 500 или 570 А, максимальное напряжение, в зависимости от модификации — до 2000 В.

Все перечисленные диодные и тиристорные модули допускают установку напрямую на теплоотвод.

Модули на основе IGBT

Наиболее универсальными модулями на основе IGBT выпускаются Vishay Semiconductors в корпусе SOT-227. В ассортименте представлены модули переключателей и прерывателей на IGBT.

Для возможности создания инвертора полностью из модулей одного типа корпуса, серия дополнена модулями мостового и полумостового диодного выпрямителей. В этих модулях используются диоды FREDPt и HEXFRED, отличающиеся повышенным быстродействием.

На модулях SOT-227 можно выполнить такие элементы инверторного преобразователя напряжения как входной выпрямитель, корректор коэффициента мощности, генератор, стабилизатор и выходной выпрямитель.

Диодные модули выпускаются в модификациях на максимальное прямое напряжение 200 или 1200 В, максимальное значение силы тока от 80 до 280 А. Модули на IGBT выдерживают, в зависимости от модификации, напряжение до 600 или 1200 В, силу тока от 50 до 175 А.

Новые модули SOT-227 позволяют создавать мощные инверторы, работающие на частотах от 1 до 150 кГц. Ранее столь мощные инверторы работали в основном на частотах не более 50 кГц.

Кроме SOT-227, Vishay Semiconductors выпускает IGBT вкорпусах Int-a-Pak и Dual Int-a-Pak.

Применения силовых модулей

Новые силовые модули VishaySemiconductors имеют самые разнообразные применения, от бытовой техники до электромобилей. Но особенно следует отметить два из них: источники бесперебойного питания (ИБП) и электросварка.

Неотъемлемыми элементами любого ИБП, включаемого в сеть переменного тока, являются выпрямитель (после него получается постоянное напряжение, которым можно заряжать аккумулятор) и инвертор (преобразует постоянный ток, который дает батарея, в переменный и, при необходимости, повышает напряжение). Эти узлы могут быть выполнены на модулях VishaySemiconductors.

В ИБП типа On-line питание нагрузки постоянно осуществляется от инвертора, даже если напряжение в сети находится в норме. Но в случае аварийной ситуации, когда нагрузка слишком велика или же ИБП перегрелся, должна быть предусмотрена защита, заключающаяся в переключении нагрузки непосредственно на вход ИБП. При этом если не будет сбоя в электросети, можно какое-то время питать нагрузку, пока не будут устранены причины возникновения аварийной ситуации, или ИБП не остынет.

Переключение в аварийный режим происходит путем создания перемычки между входом и выходом ИБП. Эта перемычка должна быть создана максимально быстро, так что предпочтительно использование электронных переключателей, а не реле. Данную перемычку можно реализовать с помощью тиристорных модулей Vishay Semicondutors. Переключение произойдет столь быстро, что нагрузка, можно сказать, В«ничего не почувствуетВ», а это важно если, например, к ИБП подключен сервер с критически важными данными.

Электросварочные аппараты сейчас обычно делают с инверторными преобразователями — такие аппараты компактнее и меньше весят, чем аппараты с обычными трансформаторами. На выходе получается постоянный ток с напряжением в пределах 12 – 50 В, что является оптимальным вариантом с точки зрения обеспечения стабильности электрической дуги.

В недалеком прошлом инверторные сварочные аппараты работали на частоте преобразования в пределах 2 – 40 кГц. Повышение частоты преобразования позволит сделать аппарат еще более компактным. Использование силовых модулей VishaySemiconductors делает реальностью частоты преобразования выше 50 кГц. В том случае, если сварочный аппарата питается от однофазной сети переменного тока 220 В, для построения преобразователя используются модули с максимальным напряжением 600 В. При питании от трехфазной сети 380 В используются модули, выдерживающие до 1200 В.

Сварочный аппарат можно очень легко собрать из модулей SOT-227. Но в Vishay Semiconductors пошли еще дальше. Анонсированный в этом году модуль VS-ETM060Y60U, содержит в себе все основные элементы типичного сварочного аппарата с питанием от однофазной сети. Модуль будет иметь корпус EMIPAK2B, который является на рынке стандартом де-факто, его поддержали такие ведущие игроки как Fairchild, Fujitsu и Infineon. Изделие имеет контакты, которые вставляются в гнезда. Благодаря этому облегчается ремонт сварочного аппарата — в большинстве случаев достаточно просто заменить модуль. Это важно для строительных компаний и ряда производств, где простой оборудования несет за собой значительные убытки. В качестве дополнительных преимуществ производитель модуля отмечает В«экологичностьВ» его крепления, так как не используется свинец, ведь нет пайки. При этом особая форма контактов обеспечивает надежное электрическое соединение.

Источник: КОМПЭЛ


Размещено компанией КОМПЭЛ [19.07.2014]



комментарии (0)

Нет комметариев

Чтобы оставить комментарий к статье, необходимо авторизоваться на портале или зарегистрироваться.

последние статьи

Найдено:
0 статей