Завершуючи нашу розповідь про різновиди сучасних драйверів, слід згадати так звані, в складі яких є потужна система діагностики справного стану, а також програмований мікроконтролер, що визначає стратегію роботи та захисту керованого IGBT транзистора Застосування IPS-драйверів виправдане у випадку, якщо вихід з ладу IGBT модуля веде до великих фінансових втрат, наприклад, є сенс їх установки в перетворювачі для тягових двигунів електротранспорту

IPS-драйвери дозволяють індивідуально налаштувати установки цифрової фільтрації вхідних сигналів управління, забезпечити багаторазове плавне відключення по багаторівневим критеріям, легко перенастроювати силову схему при зміні умов експлуатації та забезпечити багаторівневу стратегію управління затворами транзисторів в умовах послідовного підключення затворних резисторів протягом циклу управління

Прикладом IPS-драйвера може служити тіпономінала lIPSD70PW1760A, вироблений фірмою «IN-Power» [35] Зовнішній вигляд плати драйвера показаний на рис 2349 Слід сказати, що фірмою випускаються драйвери на номінальну напругу силового ланцюга до 6500 В в одноканальному і двоканальному виконанні

Основні технічні характеристики драйвера lIPSD70PW17-60A:

• номінальна напруга живлення – 15 В

• мінімальна напруга запуску – 12 В

• вихідна напруга управління – ± 15 В

• вихідний струм управління затворами – до ± 70 А

• максимальна напруга силового ланцюга – 1700 В

• випробувальна напруга ізоляції – 6000 В

• частота перемикання – до 100 кГц

• затримка включення – 400 нс

• затримка вимкнення – 400 нс

• час плавного вимикання – 1 .. 2 мкс

На рис 2350 показана функціональна схема драйвера У складі цифрового блоку управління є програмний фільтр, який дозволяє усунути можливі високочастотні коливання вхідного сигналу Також цифровий блок управління контролює аварійні

Рис 2349 Зовнішній вигляд IPS-драйвера lIPSD70PW17-60A

інформаційні сигнали, обробляє їх і приймає рішення по захисту від аварійних режимів При проходженні переднього фронту сигналу керування цифровий фільтр видає команду на заборону контролю аварійного стану та аналізує форму вхідного сигналу Якщо у вхідному сигналі високочастотні коливання не виявляються, то після закінчення часу 2 мкс включається вихідний драйверного підсилювач і активізується схема контролю аварійного стану Якщо ж відбувається виявлення високочастотних коливань, фільтр автоматично збільшує постійну часу, одночасно аналізуючи причину виникнення коливань

Цікавою особливістю драйвера є 4-х рівневий контроль напруги насичення відкритого силового транзистора з оптимізованим часом контролю насичення Рівні контролю насичення наступні: 1 – 2,5 В (10 мкс) 2 – 4,0 В (5 мкс) 3 – 7,0 В (3 мкс) 4 – 10 В (2 мкс) Час виявлення можна змінити програмно, а рівні контрольованої напруги задаються апаратно, за допомогою резисторів У складі драйвера є панель діагностики рівня напруги насичення, побудована на основі світлодіодних індикаторів Слід зазначити, що алгоритм відключення драйвера також задається програмно

Розєм програмування драйвера встановлений безпосередньо на платі і зєднується з компютером за допомогою вхідного в комплект поставки кабелю через USB-порт або паралельний порт Змінювати програмне Можливо, драйвер не тільки на стадії складання перетворювача, але і коли драйвер вже встановлений в прилад, тобто в процесі його експлуатації

Кілька слів про конструктивному виконанні IPS-драйверів на номінальну напругу силових ланцюгів 6500 В Зверніть увагу на рис 2351, на якому показана плата драйвера 1IPS70PW65-105

Овальні вирізи в друкованій платі – це додаткові електроізоляційні повітряні барєри, за допомогою яких забезпечується електрична міцність ізоляції гальванічно розвязаних ланцюгів до 10 500 В

Прикладом IPS-драйвера може бути анонсована фірмою «Semikron» розробка типу SKYPER 52 з цифровою обробкою керуючої інформації На рис 2352 показаний зовнішній вигляд плати драйвера типу SKYPER 52, а на рис 2353 – структурна схема цього драйвера

Рис 2352 Зовнішній вигляд драйвера SKYPER 52

На момент виходу книги вся представлена ​​інформація по новому драйверу носить статус попередньої Фірма-виробник позиціонує цю розробку як драйвер нового покоління, заснований на повномасштабної цифровій обробці сигналів, що надходять не тільки від контрольованого транзистора, але також і від супутніх датчиків (струму, напруги, температури) Входи датчиків мають гальванічну розвязку з вихідними сигналами, що, на думку фахівців фірми, дозволить розробникам відмовитися від дорогих датчиків з гальванічною розвязкою і спростити силову схему

Технічні характеристики датчика: робота з допустимою напругою «колектор-емітер» силового транзистора до 1700 В 2 гальванічно розвязаних каналу керування для підключення транзисторів «верхнього» і «нижнього» плеча піковий струм затвора до 50 А номінальну напругу управління затворами – до ± 15 В частота перемикання – до 100 кГц стійкість до наростання / спаду напруги силового ланцюга – до 4 кВ / мкс сумісність з управ-

ленням від стандартних логічних сигналів напругою 5 В і 3,3 В напруга живлення – 24 В постійного струму діапазон робочих температур – від мінус 25 до +85 ° С

Рис 2353 Структурна схема драйвера SKYPER 52

Внутрішня схема драйвера має у своєму складі висновки діагностичного інтерфейсу (diagnostic I / O), сумісного з CAN, висновки основного інтерфейсу управління (сумісного з LVDS-логікою), висновки функції «Мякої інтелектуальної захисту» (intelligent soft turn-off), графічний інтерфейс GUI для візуалізації процесу настройки драйвера, інтерфейс для підключення датчиків (sensor signal insulated transmission) Додаткова цифрова обробка сигналів дозволяє компенсувати температурну залежність роботи статичного перетворювача, а також виключити фактори, повязані з тимчасовим старінням компонентів Функція контролю аварійного стану силових транзисторів традиційна і виражається в безперервній оцінці напруги насичення відкритого транзистора, а також стратегії «мякого» відключення, підібраною індивідуально для будь-якого типу силового приладу (ці параметри можуть бути налаштовані в широких межах через інтерфейс користувача) Реалізована цікава функція завдання індивідуальної стратегії відключення, згідно з якою, у разі виявлення аварійного режиму відключення може виконуватися як по команді з керуючого пристрою, так і автоматично, відповідно до закладеного в драйвер алгоритмом Схема діагностики запамятовує не тільки параметр, за яким сталося відключення, а й фіксує його конкретне значення в динаміці, що може служити величезною підмогою в подальшому аналізі виниклої аварійної ситуації

Джерело: Семенов Б Ю Силова електроніка: професійні рішення – М: СОЛОН-ПРЕСС, 2011 – 416 c: Ил