Elektronická zařízení potřebují ke své činnosti zdroj elektrické energie a to nejčastěji ve formě stejnosměrného DC výkonu. Postupem času zastarala klasická koncepce napájecích zdrojů proti napájenému zařízení tak mohutně, že disproporce byla nepřiměřená. Proto je možno cca od začátku 70-tých let 20. století pozorovat snahu i renomovaných firem tuto otázku řešit. U nás jsou tyto pokusy spojeny se jménem Ing.Kabeše, ve světě s tak proslulými firmami jako Hewlett§Packard a jiné. Každý napájecí zdroj lze podle Theveninovy věty nahradit sériovým spojením ideálního zdroje napětí a jeho ...
Vydal: FEKT VUT Brno
Autor: UREL - Vlastislav Novotný, Pavel Vorel, Miroslav Patočka
Strana 126 z 139
Vámi hledaný text obsahuje tato stránku dokumentu který není autorem určen k veřejnému šíření.
Historický přehled mezní parametry vysokonapěťových tranzistorů:
Výkonové spínací polovodičové součástky podléhají 90-tých letech velice bouřlivému vývoji, který
byl nastartován 1985 objevem tranzistoru IGBT (Toshiba).. Vše pouzdřeno bezpotenciálových modulech. napětí
měniče.. obou případech hovoříme tzv.
. Natrhu objevují subtilnější součástky 15A 30A 600V /
1,5µs (International Rectifier, Motorola, .126
zařízení). Požadavek docela dobře splněn tranzistorů MOS-
FET tranzistorů IGBT. Kombinace 800A 1200A 3,3kV
jsou menších sériích dostupné (Eupec). Vývojový pracovník uživatel tranzistoru musí uvědomovat, vlastnosti křemíku jsou
využívány samou fyzikální mez, především napěťově.
Požadavek souvisí přepínacími ztrátami, rostoucími přímo úměrně pracovním kmitočtem.
1999: Kombinace parametrů 400A 1200V jsou zcela běžné. Nechceme-li použít síťového transformátoru prioritní požadavek), pak nemůže být
vstupní napětí libovolné, ale musí nabývat jedné dvou možných hladin: buď 300V (usměrněná
jednofázová síť 230V) nebo 540V (usměrněná trojfázová síť 400V).
Všimněme si, zdaleka nejedná dvojnásobnou napěťovou rezervu, odtud plynou zásadní
problémy spolehlivostí. vysokonapěťových tranzistorech. Proto výběrem vhodné součástky,
obvodovým řešením okolí řídicí elektrody obvodovým řešením okolí silových elektrod lze až
řádově ovlivnit spolehlivost.
1997: 1200A 3,3kV 2,2µs (Eupec).
1986: trhu počátečními parametry asi 50A/600V/3µs. případě
ilegálních přepětí nutno uvažovat minimálně 400V, nebo 700V.
1995: Zcela běžně 50A 400A 1200V 1,6µs (Toshiba, ABB, Semikron, Eupec dceřiná
společnost Siemens AEG). Pro zpracování nižší hladiny jsou
nezbytné tranzistory závěrným napětím 550 650V, pro hladinu vyšší jsou určeny tranzistory se
závěrným napětím 1000 1200V.
1985: Ustrnutí vývoje „giant-darlingtonů“ úrovni 400A 1000V 12µs (Toshiba, Mitsubishi,
Fuji, ABB, Semikron), neboť byly zcela zastíněny právě objeveným IGBT.
1999: Lze dosáhnout různých kombinací parametrů 600V 0,8µs 200A 60V 0,8µs. Zásadní potíže všech druhů součástek způsobuje požadavek a), související
se ztrátami sepnutém stavu požadavek d), němž závisí provozní spolehlivost finálního zařízení.
1999: Lze dosáhnout asi 3kA 6kV 15µs.
Vypínatelný tyristor GTO (Gate-Turn-Off):
1983: Vznik (Toshiba), hned vzniku velice robustní prvek extrémních výkonů, avšak velmi
obtížně řiditelný „těžkopádný“.
Tranzistor IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor):
1985: Objev (Toshiba). trakcích energetice.
1996: 800A 1600V 1,6µs (Eupec).
Požadavek vysokých závěrných napětí opět relativní, záleží velikosti vstupního ss.).
Požadavek tedy „relativně splnitelný“ při dostatečně nízkém kmitočtu. Při uvažování legálních
tolerancí sítě musí být tranzistor schopen bezpečně zpracovat hladinu 360V, případně 620V.
Vysokonapěťový MOS-FET:
1983: Vznik (Siemens): 5A, UDSS (BR) 400V, toff 1µs. současnosti jeho čip stále
zdokonalován, užitné parametry rok roku zlepšují. Užití el. U
součástek 3,3kV výhledově počítá, vytlačí tyristory GTO.
1990: Zcela běžně 50A 400A 1000V 1,8µs (Toshiba, ABB, Semikron).
Nejméně potíží činí křemíku požadavek c).
Bipolární tranistor BT:
1979: Vznik prvního skutečně vysokonapěťového tranzistoru BUX (SGS Thomson): 10A,
UCE 350V, UCB 900V, toff 3µs, dodnes nepatrně vylepšenými parametry vyrábí
