Модули силовых электронных ключей

Для улучшения технико-экономических показателей силовых электронных устройств — преобразователей, регуляторов и других устройств — широко используется интеграция силовых ключей, соединенных, как правило, по типовым, наиболее распространенным схемам. Интегрированные отдельные приборы в одном, обычно пластмассовом, корпусе с теплоотводящим основанием называются маулем. Металлическое основание для отвода теплоты отделяется от токопроводящих элементов специальным электроизоляционным слоем. Этот слой, с одной стороны, обеспечивает необходимую электрическую изоляцию интегрированных элементов, а с другой — хорошую теплопроводность между токопроводящими элементами и металлическим основанием для отвода теплоты из модуля.

Типовые схемы соединения элементов в модулях обычно соответствуют типовым схемам преобразования параметров электрической энергии (например, однофазные и трехфазные мостовые схемы выпрямителей и инверторов, схемы двухтактных ключевых регуляторов и др.).

На рис. 1.35 изображены типовые принципиальные схемы диодных (рис. 1.35, а), тиристорных (рис. 1.35, б) и диодно-тиристорных (рис. 1.35, в) модулей. Аналогичные схемы используют и в транзисторных модулях.

а б в

Рис. 1.35

«Разумные» интегральные схемы. Силовые интегральные схемы (Smart Power Integrated Circuits) или «интеллектуальные» силовые интегральные схемы (ИСИС). По существу, ИСИС являются электронными модулями, объединяющими в одном кристалле (или корпусе) как силовые электронные компоненты, например силовые транзисторы, так и схемы их управления, защиты, диагностики состояния модуля, а также различные интерфейсы рис. 1.36. Для оценки основных характеристик современных приборов использована диаграмма, рис. 1.37, где

Рис. 1.37

1 - тиристоры;

2 - тиристоры GTO;

З - транзисторы IGBT;

4 - МСТ;

5 - биполярные транзисторы;

6 – тиристоры MOSFET.

Из диаграммы видно, что наиболее мощными полностью управляемыми ключами в настоящее время являются запираемые тиристоры GTO и GCT, которым несколько уступают по мощности, но существенно опережают по быстродействию тиристоры типа МСТ и высоковольтные IGBT.

Рис. 1.36