Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение (3000,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

УДК 621.316.54:621.314.632 ББК 31.264 В75 Воронин П.А. В75 Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. Изд. 2е, перераб. и доп. — М.: ДМК Пресс, 2015. — 382 c. ISBN 978 5970602669  Представлена эволюция развития семейств мощных ключевых приборов. Приведены базовые структуры полупроводниковых ключей, их характеристики, методы управления и защиты. Рассмотрены особенности их применения в устройствах энергетической электроники. Исправлены опечатки и неточности, обнаруженные в первом издании книги. Существенно переработан раздел 7.1, представляющий самые современные достижения в области разработок силовых ключей. В книгу включен также материал по созданию перспективных ключевых приборов на основе карбида кремния. Внесены соответствующие изменения и в приложения к книге, представляющие справочные данные по силовым ключам. Для специалистов, занимающихся разработкой силовых схем и применением мощных ключевых приборов. УДК 621.316.54:621.314.632 ББК 31.264 ISBN 978 5941200870 (Додэка) ISBN 978 5970602669 (ДМК Пресс)  © Издательский дом «ДодэкаXXI» © Издание, ДМК Пресс, 2015

Стр.3

СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ .........................................................................................................7 ГЛАВА 1 Эволюция развития силовых полупроводниковых ключей...................................9 1.1. В круге первом ...................................................................................................10 1.2. Воплощение идей в жизнь ..................................................................................13 1.3. Первое «обустройство» транзистора ..................................................................15 1.4. В единстве всегда сила.......................................................................................18 1.5. Соты нужны не только пчелам.............................................................................21 1.6. У каждой потайной двери есть свой ключ ...........................................................28 1.7. Kто на новенького? .............................................................................................40 ГЛАВА 2 Базовые структуры силовых полупроводниковых ключей..................................51 2.1. Введение ............................................................................................................52 2.2. Транзисторы.......................................................................................................54 2.2.1. Силовые биполярные транзисторы...........................................................54 3

Стр.4

СОДЕРЖАНИЕ 2.2.2. Мощные МДПтранзисторы......................................................................62 2.2.3. Биполярные транзисторы с изолированным затвором ............................71 2.2.4. Статические индукционные транзисторы..................................................78 2.3. Тиристоры ..........................................................................................................83 2.3.1. Однооперационные тиристоры.................................................................84 2.3.2. Запираемые тиристоры............................................................................92 2.3.3. Индукционные тиристоры.........................................................................99 2.3.4. Полевые тиристоры ................................................................................102 ГЛАВА 3 Характеристики и параметры силовых ключей .................................................111 3.1. Выбор ключевого элемента схемы....................................................................112 3.2. Основные группы справочных данных по силовым ключам ...............................113 3.2.1. Характеристики ключей и режим работы схемы......................................123 3.2.2. Влияние температуры на параметры силовых ключей ............................143 3.3. Предельные характеристики полупроводниковых ключей.................................148 3.3.1. Области безопасных режимов ................................................................149 3.4. Тепловые характеристики полупроводниковых ключей .....................................158 3.4.1. Потери в силовых ключах........................................................................160 3.4.2. Тепловые сопротивления........................................................................164 3.4.3. Допустимые режимы работы ключей ......................................................175 ГЛАВА 4 Управление полупроводниковыми ключами......................................................179 4.1. Формирователи управляющих импульсов в структуре систем управления преобразователями .......................................................................180 4.2. Основные типы формирователей импульсов управления .................................185 4.3. Формирователи импульсов управления с совместной передачей энергии и формы управляющего сигнала........................................188 4.3.1. Трансформаторные ФИУ биполярных транзисторов...............................188 4.3.2. Трансформаторные ФИУ для ключей с изолированным затвором ..........191 4.3.3. Трансформаторные ФИУ тиристоров......................................................195 4.4. Формирователи импульсов управления с раздельной передачей энергии и информационного сигнала.............................................................................199 4.4.1. Потенциальная развязка информационного сигнала ..............................199 4.4.2. Драйверы силовых транзисторов............................................................201 4.4.3. Подключение драйверов к входным цепям силовых транзисторов ..........................................................................................208 4.4.4. Драйверы тиристоров.............................................................................216 4.5. Источники питания драйверов ..........................................................................219 4

Стр.5

СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВА 5 Методы и схемы защиты полупроводниковых ключей .....................................223 5.1. Основные виды перегрузок по напряжению и току............................................224 5.2. Методы защиты от помех..................................................................................227 5.3. Защитные цепи силовых ключей .......................................................................233 5.3.1. Цепи формирования траектории рабочей точки транзисторов ...............233 5.3.2. Защитные цепи тиристорных ключей......................................................238 5.3.3. Защитные цепи силовых модулей...........................................................241 5.4. Защита силовых ключей от режимов короткого замыкания ..............................244 5.5. Силовые ключи с интегрированной системой защиты ......................................251 ГЛАВА 6 Применение мощных полупроводниковых ключей в силовых схемах.............259 6.1. Основные области применения ключевых приборов.........................................260 6.2. Типовые схемы транзисторных ключей .............................................................265 6.2.1. Kлюч на биполярном транзисторе ..........................................................265 6.2.2. Ключ на мощном МДПтранзисторе........................................................271 6.2.3. Kлюч на биполярном транзисторе с изолированным затвором...............274 6.2.4. Kлюч на статическом индукционном транзисторе...................................276 6.3. Тиристорные ключи...........................................................................................282 6.3.1. Kлюч на тиристоре с электростатическим управлением .........................282 6.3.2. Kлючи на тиристорах с регенеративным включением .............................284 6.3.3. Особенности запирания тиристорных ключей ........................................289 6.4. Применение ключевых транзисторов в схемах электронных балластов.....................................................................................299 6.5. Применение мощных МДПтранзисторов в импульсных источниках питания ....................................................................304 6.5.1. МДПтранзисторы в отнотактных схемах импульсных преобразователей..............................................................305 6.5.2. МДПтранзисторы в двухтактных схемах импульсных преобразователей..............................................................309 6.5.3. МДПтранзисторы в схемах синхронных выпрямителей .........................313 6.6. Применение мощных ключей в схемах управления электродвигателями переменного тока ............................................................316 6.6.1. Основные режимы работы силовых ключей в ШИМинверторах для асинхронных электродвигателей ......................................................316 6.6.2. Особенности применения IGBT в схемах с индуктивной нагрузкой.........322 6.6.3. Переключение полевых тиристоров МСТ в мостовых схемах ..................326 6.6.4. GTO и GCTключи в силовых инверторах с двигательной нагрузкой ......329 5

Стр.6

СОДЕРЖАНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ .......................................................................................................333 1. Биполярные транзисторы с интегрированной схемой ограничения насыщения .................................................................................335 2. Мощные низковольтные МДПтранзисторы ....................................................336 3. Мощные высоковольтные МДПтранзисторы..................................................338 4. Высокочастотные биполярные транзисторы с изолированным затвором.............................................................................342 5. Мощные полупроводниковые ключи технологии Trench Gate ........................................................................355 6. IGBTмодули с улучшенной конструкцией корпуса..........................................357 7. Сверхмощные полупроводниковые ключи новых технологий ...........................................................................................359 8. Интегральные оптроны для драйверов дискретных ключей .........................................................................................362 9. Интегральные драйверы транзисторов ...........................................................365 10. Интегральные драйверы силовых модулей ...................................................367 Словарь терминов...................................................................................................370 Список литературы..................................................................................................374 Список фирм—изготовителей полупроводниковых приборов .................................380

Стр.7