Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Для ускорения процесса рассасывания носителей заряда параллельно выводам коллектор-эмиттер КСВТ устанавливают специальные демпфирующие цепи нз диодов, конденсаторов, мощных постоянных резисторов и т.д. Этн цепи потребляют энергию, снижая КПД преобразователя.
Улучшить ситуацию можно, применяя регенеративные демпферы, число компонентов и сложность которых значительно превосходит эти показатели у обычных демпферов. 1СВТ используют в качестве электронных ключей в преобразователях сварочных аппаратов, печей индукционного нагрева, их применяют в фильтрах очистки газа, электролизерах, регуляторах вращения электрических двигателей и в прочих мощных устройствах. Достоинством !СВТ является меньшее напряжение насыщения, чем у МОКНЕТ, которые выдерживают высокое напряжение сток-исток, превышающее 400 В.
При напряжении коллектор-эмиттер более 600 В и коммутируемой мощности от нескольких киловатт 1СВТ имеют преимущества и над биполярными транзисторами, и над МОЗгЕТ. Мощные силовые модули 1СВТ отдельных марок могут работать при очень больших токах коллекторов, превышающих 1 000 А, и напряжениях коллектор-эмиттер, достигающих 6 кВ, однако стоимость таких модулей намного превышаег тысячу евро, что следует отнести к недостатку.
Мощные тиристоры, предназначенные для использования в силовых цепях, пока являются конкурентами 1СВТ, обладая большими максимальными токами и более высокими обратными напряжениями. Мы знаем, что входное сопротивление !СВТ, как н у МОЗГЕТ, велико, однако это достоинство неоднозначно. Зарядив затвор, его необходимо на что-то разряжать. Без внешних компонентов разряд затвора будет проходить через очень высокое входное сопротивление, а значит длительность выключения будет чрезвычайно большой: секунды.
Для того чтобы быстро снять заряд с затвора, параллельно выводам затвор-эмнттер 1СВТ или затвор-исток МОКНЕТ включают постоянные резисторы с сопротивлением от сотен ом до нескольких тысяч ом. Сопротивление этого внешнего резистора примерно соответствует входному сопротивлению электронного ключа на 1СВТ или МОЗГУЕТ, которое в результате получается меньшим или та- 90 компоненты источников питания ким же, как у электронного ключа на биполярном транзисторе. Таким образом, достоинство высокого входного сопротивления эфемерно.
К недостаткам 1СВТ относят продолжение протекания тока коллектора после прекращения подачи между затвором и эмиттером напряжения отпирающего импульса, а также уменьшение напряжения насыщения коллектор-эмитгер при увеличении температуры. От характерной величины предельного напряжения коллекторэмиттер зависит типовое напряжение насыщения !СВТ: более высоковольтный транзистор обладает большим напряжением насыщения, что необходимо учитывать при выборе компонентов. Еще одним недостатком 1СВТ является обычно более высокое напряжение насыщения по сравнению с биполярными транзисторами. Максимальная частота, на которой могут функционировать театр зреед 1СВТ, намного ниже, чем у МОЗЕЕТ. Низковольтные высокочастотные и сверхвысокочастотные биполярные транзисторы более быстродействующие, чем 1СВТ любых категорий, но даже между высоковольтными биполярными транзисторами и 1СВТ сохраняется конкуренция при напряжении коллектор-эмиттер около 400 В и токе коллектора до нескольких десятков ампер.
Так, обычные биполярные п-р-л-транзисторы марок 2БС4106 и 2БС4161 допускают максимальное напряжение коллектор-эмиттер при заданном токе коллектора н разорванной цепи базы в 400 В, выдерживают максимально допустимый ток коллектора в 70 А, обладают статическим коэффициентом передачи тока в схеме с общим эмиттером не менее 15 и граничной частотой коэффициента передачи тока в 20 МГц и заключены в типовые корпуса Т0-220АВ. Биполярные и-р-и-транзисторы В!3Х98А выдерживают максимальное напряжение коллектор-эмиттер при заданном токе коллектора и разорванной цепи базы в 450 В, обладают максимально допустимым током коллектора в 300 А, имеют граничную частоту коэффициента передачи тока в 5 МГц и статический коэффициент передачи тока не менее 8, и способны рассеять мощность до 250 Вт, и выполнены в корпусе Т0-204АА.
Биполярные п-р-и-транзисторы М3'тт'16212 выдерживают максимальное напряжение коллектор-эмиттер при заданном токе коллектора и разорванной цепи базы в 800 В, обладают максимально допустимым током коллектора в 100 А и способны рассеять мощность до 150 Вт. Учитывая стоимость 1СВТ и биполярных транзисторов, выбор между ними при постоянном напряжении коллектор-эмитгер от 300 В до 500 В может быть непрост и не всегда в пользу 1СВТ.
Себестоимость 1СВТ выше, чем МОЗЕЕТ с аналогичными параметрами, что также является недостатком. Наиболее полные сведения о 1СВТ даны в книгах [! 73, с. 76 — 88! и особенно— в (191, с. 153 — 177]. 2.8. Тиристоры Первые серийно изготавливаемые тиристоры были созданы фирмой Сепега1 Е!есббс в 1957 году. С тех пор тиристоры широко используют в силовой аппаратуре, например: в импульсных преобразователях для печей индукционного нагрева, электропоездах (локомотивах), устройствах дистанционного управления турбинами и пр.
В связи с тем, что в силовых тиристорах рассеивается значительная мощность, их обычно монтируют на радиаторы, зачастую — с водяным охлаждением. Тиристором называют четырехслойный полупроводниковый компонент структуры р-п-р-п, имеющий три р-и-перехода. Внешнюю область и-тнпа проводимости и вывод от нее именуют катодом, внешнюю область р-типа и соответствующий вы- 2.а. Тиристоры 91 вод — анодом.
Внутренние р- и и-области называют базами тиристора, К одной из баз (например, к внутренней р-области) подключают вывод, называемый управляющим электродом. Следует заметить, что у тиристоров всегда есть анод и катод, а управляющий электрод может и отсугствовать (дииисторы). Материалом для изготовления тиристоров служит кремний. Наиболее распространены динисторы, триодные тиристоры, симисторы, запираемые тиристоры, фототнристоры и др. Динисторы (диодные тиристоры) имеют всего два вывода: анод и катод. Они переходят в открытое состояние в том случае, если приложенное к указанным выводам напряжение превышает некоторое напряжение открывания.
Для запирания динисторов необходимо уменьшать приложенное к ним напряжение до тех пор, пока сила тока через них не станет ниже силы тока удержания. Тиристоры (триодные тиристоры или тринисторы) — это частично управляемые приборы. Если к выводам анод-катод приложить постоянное напряжение, меньшее, чем максимально допустимое для конкретной марки прибора, то тиристор будет закрыт до тех пор, пока по управляющему электроду не потечет ток (т.е. пока между управляющим электродом и катодом не подадут отпирающее напряжение). При этом тиристор перейдет в открытое состояние, и через него потечет прямой ток. Прямой ток через триодный тиристор течет от анода к катоду, но не наоборот. Если триодный тиристор был открыт, то уже не нужно тратить мощность на поддержание его работы в этом состоянии.
Для закрытия триодного тиристора недостаточно обесточить управляющий электрод. Дополнительно необходимо уменьшить ток, протекающий через открытый тиристор, до уровня ниже тока удержания или же поменять полярность напряжения анод-катод, приложив к этим выводам небольшое обратное напряжение 172, с. 35~. В качестве примера обычного триодного тиристора можно указать отечественный прибор Т173-1250. Он допускает повторяющееся импульсное напряжение в закрьпом состоянии 3 кВ, максимально допустимый действующий прямой ток 2 кА и прямой ударный неповторяющийся ток в течение 10 мс 30 000 А. Корпус тиристора Т173-1250 — таблеточной формы, металлокерамический, масса — 1,6 кг. С целью уменьшения потерь от протекания токов через управляющие электроды триодных тиристоров и снижения длительностей переходов триннсторов из закрытого состояния в открытое на управляющие электроды подают импульсы специфической формы, близкой к прямоугольной (рис.
2.11). Рис. 2.11. Импульс управления тиристором Фронт каждого импульса должен быть как можно более крутым, а его амплитуда раза в два превышать усредненную амплитуду импульса. Именно этот начальный всплеск отпирает тиристор, а весь оставшийся импульс, который обычно длится несколько десятков микросекунд, необходим для поддержки процесса отпирания, чтобы не позволить тиристору снова перейти в закрытое состояние. Срез импульса может быть крутым, но главное, чтобы сигнал уменьшался, переходил уровень нуля 92 Компоненты источников питания и для облегчения перехода в закрытое состояние на управляющий электрод тиристора был подан небольшой запирающий сигнал, амплитудой примерно 0,5..2 В. Если скорость нарастания напряжения ойй на запертом тринисторе превысит определенный порог, то он может перейти в открытое состояние.
Во избежание этого параллельно выводам анод-катод тиристоров традиционно включают демпфирующие КС-цепи. Симисторы обладают пятислойной структурой, и, в отличие от триодных тиристоров, проводят прямой ток анод-катод в обоих направлениях при подаче на управляющий электрод отпирающего сигнала. Вольтамперная характеристика симисторов симметрична. Симисторы часто используют в регуляторах мощности.
При этом нагрузки включают последовательно с симисторами. К сожалению, обычно падение напряжение на открытом симисторе больше, чем на открытом триодном тиристоре одной мощности, одной ценовой группы и в целом при прочих равных условиях. Запираемые тиристоры можно переключать в запертое состояние путем подачи на управляющий электрод прибора сигнала противоположной полярности, что приведет к рассасыванию носителей зарядов в базах. Однако для запирания таких тиристоров необходимо подать на управляющий электрод очень большой обратный ток, часто превышающий прямой ток анод-катод запираемого тиристора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
