Zasady doboru sterowników bramki w konwerterach mocy

Niemal wszystkie urządzenie elektroenergetyczne stosują konwersję mocy. To rodzi potrzebę wykorzystania sterowników dla tranzystorów. Doradzamy, jakie parametry należy brać pod uwagę przy wyborze sterownika bramkowego w konwerterze mocy.

Jakie funkcje pełnią sterowniki w konwerterach mocy?

Układy scalone sterowników to de facto interfejsy pomiędzy sygnałem sterującym wytwarzanym przez kontroler cyfrowy lub analogowy a różnymi rodzajami przełączników mocy, takimi jak tranzystory IGBT, tranzystory MOSFET czy krzemowe SIC. Pozwalają one na zredukowanie złożoności projektów konwerterów, jak również znacznie zmniejszają czas ich opracowywania. Zwiększają też niezawodność konwertera, dzięki zamontowanym obwodom ochronnym.

Różnice pomiędzy poszczególnymi sterownikami

Sterownik bramkowy musi być dobrze dopasowany do specyfiki tranzystora, by ten mógł w pełni wykorzystywać swoje możliwości. Oferujemy wiele scalonych sterowników bramek do konwerterów mocy. Sterowniki różnią się między innymi sposobem generowania napięcia zasilającego dla układu. Konstruktor przy projektowaniu sterownika powinien wziąć pod uwagę między innymi rozmiar, wymaganą sprawność, częstotliwość przełączania czy dostępność obwodów zabezpieczających.

O czym pamiętać przy doborze sterownika do tranzystora?

Jeśli mówimy o tranzystorach MOSFET i IGBT, to niezbędny do ich załączenia ładunek bramki wpływa na wydajność prądową sterownika dla danej częstotliwości. W tym wypadku przy wyborze należy się kierować pojemnością bramka-źródło sterowanego tranzystora, ale jednocześnie powinno się też uwzględniać wartość pojemności dren-bramka.

Krzemowe tranzystory SIC z węglika krzemu umożliwiają funkcjonowanie konwertera przy wyższej częstotliwości kluczowania, dlatego wymogi dla takiego sterownika dotyczą większej liczby parametrów. Wówczas trzeba wziąć pod uwagę wyższą wydajność prądową. Ponadto sterowniki dla kluczy SiC gwarantują dokładne dopasowanie czasu propagacji sygnału wejściowego dla zminimalizowania czasu martwego podczas przełączania, a związku z tym bezpiecznego zwiększenia wydajności konwertera. Sprawdzić również należy, czy sterownik posiada pełny zestaw obwodów ochronnych, wliczając w to aktywny układ kasowania efektu Millera. Wyklucza on negatywny wpływ pojemności bramka-dren przełącznika na proces komutacji.