Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego

Układy odciążające przyrządów półprzewodnikowych mocy w pełni sterowalnych.

Wykonał: Marcin Kaczmarczyk

                   Gr. EP B

1.Układy odciążające przyrządów półprzewodnikowych mocy w pełni sterowalnych.

Układy odciążające tranzystorów mocy i tyrystorów wyłączalnych mają za zadanie poprawę warunków pracy tych przyrządów przez zmniejszenie powstających nich strat, a także ochronę od przepiec i przetężeń w procesach przełączania. W kompletnym układzie gałęzi z przyrządów półprzewodnikowych mocy w pełni sterowalnymi można wyróżnić układ Cs-Rs(Ds) odciążający przy wyłączaniu, układ przeciwprzepięciowy Dr-Cr(Rr) oraz układ Dl-Cl polepszający proces włączania. Działanie tych układów zostało przedstawione na przykładzie ochrony tranzystora bipolarnego mocy, który jest przedstawiony na rysunku 1.1a.

W procesie wyłączania napięcie przyżądu, na przykład napięcie kolektor-emiter tranzystora bipolarnego, wzrasta szybko i osiąga wartość maksymalna już wtedy, kiedy prąd kolektora zmniejszył się tylko nieznacznie na rysunku 1.1b

Przyłączenie układu odciążającego Cs-Rs(Ds) powoduje, ze w czasie zmniejszania się prądu kolektora ic tranzystora, prąd ICs w gałęzi z kondensatorem Cs jest równy różnicy prądu obciążenia I(I= Ic), praktycznie stałego w krótkim przedziale czasu wyłączania i prądu kolektora ic, zatem ICs=I-ic.

Prąd ten ładuje kondensator, którego napięcie w przybliżeniu jest równe napięciu uCE. Wzrost napięcia odbywa się wiec w tych warunkach pracy równocześnie ze zmniejszaniem się prądu iC przedstawione na rysunku 1.1c.

Straty mocy w tranzystorze są wtedy mniejsze i ich minimum występuje przy

                                                        1. 1

gdzie tf – czas, w którym prąd ic zmniejsza się do 0.

Układ Rl-Ll ma za zadanie ograniczyć straty w tranzystorze mocy w czasie wyłączania. Jeżeli indukcyjność Ll jest mała to układ ten nie ma praktycznie wpływu, a przebiegi napięcia i prądu wynikają z właściwości wyłączanego prądu przedstawione na rysunku 1.1d. Przy znacznych indukcyjnościach napięcie na tranzystorze jest tak niskie, ze ostrżonosci narastania prądu decyduje niemal wyłącznie Ll. przedstawiony na rysunku 1.1e

Rysunek1.1 Układ odciążający bipolarnego tranzystora mocy: rys.a) schemat układu; rys.b) proces wyłączania bez układu odciążającego; rys.c) proces wyłączania z układami Ds.-Rs-Cs i Dr-Cr; ; rys.d) proces włączenia bez układu odciążającego; rys.e) proces włączenia z układem Dl-Rl.

W przekształtnikach złożonych układy odciążające mogą być wspólne dla całej gałęzi, np. mostka falownika rysunek 1.2.

Rysunek1. 2Układ odciążający i ograniczający przepicia gałęzi fazowych falownika trójfazowego.