ЖУРНАЛ «СТА» №2/2004

1000 А/2500 В ( ∅ 75 мм); 1200 А/3300 В ( ∅ 85 мм); 1200 А ( ∅ 85 мм), 1500 А, 2100 А ( ∅ 125 мм)/ 4500 В [8]. IEGTмо- дули прижимной конструкции предна- значены для применения в энергетике (высоковольтные линии передачи по- стоянного тока, статические компенса- торы реактивной мощности), сверх- мощных промышленных электропри- водах, а также для высокоскоростного электрифицированного транспорта. IEGTмодули паяной конструкции ре- комендуются для применения в про- мышленных электроприводах. П УТИ РАЗВИТИЯ ПРИБОРОВ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ Совершенствование новых поколе- ний силовых полупроводниковых приборов (в основном классов MOSFET и IGBT) будет основываться на следующих возможных ключевых технологиях : ● технология тонких пластин (thin wafer technology); в настоящее время для приборов силовой электроники до 1200 В уже применяются крем- ниевые пластины диаметром 150 мм (включая и эпитаксиальные) толщи- ной 100 мкм. К 2006 году станет воз- можным использование 150 мм пла- стин толщиной 60 мкм, а к концу де- сятилетия — пластин диаметром 200 мм с такими толщинами; ● технология суперпереходов; в на- стоящее время для создания высоко- качественных переходов широко ис- пользуются технологии ионной им- плантации, утопленных каналов (trenchgate) и т.п. В последующие годы они будут совершенствоваться с целью сокращения стоимости конеч- ных приборов; ● технология кремния на изоляторе (SOI) предназначена в основном для диапазона малых мощностей, для создания силовых интегральных схем, включая интеллектуальные и высоковольтные. Основная пробле- ма — снижение стоимости; ● применение новых полупроводнико- вых материалов; к концу десятилетия возможно промышленное примене- ние кремниевых пластин диаметром до 200 мм, полученных методом бес- тигельной зонной плавки. Проблемы использования карбида кремния для приборов силовой электроники бу- дут описаны далее. Появления первых приборов сило- вой электроники на основе GaN или алмазных пленок следует ожидать не ранее конца текущего десятилетия. Основная идея развития приборов силовой электроники заключается в переходе от использования дискретных компонентов к силовым электронным системам . К современному и перспективному преобразовательному оборудованию практически все области применения предъявляют требования: ● снижения стоимости; ● увеличения надёжности; ● уменьшения размеров и веса; ● создания конструкций и функцио- нальных возможностей, обеспечи- вающих легкое использование в раз- личных применениях; ● быстрого выхода на рынок. Кардинальным решением для обес- печения этих требований является сис- темная интеграция — объединение в едином конструктиве, подсистеме или всей системе функций силовой и ин- формационной электроники, датчи- ков, электрических аппаратов и т.п. Системная интеграция развивается в двух направлениях — монолитном и гибридном. Монолитная интеграция объединяет на одном кристалле силовые ключи, драйверы и схемы диагностики и защи- ты. В настоящее время реализована для блокирующих напряжений до 500 В и токов до 5 А. Этот диапазон мощно- стей будет расширяться медленно. Причина заключается в том, что неэко- номично получать мощные высоко- вольтные и сильноточные ключи в еди- ном технологическом процессе с соз- данием низковольтных цифровых и аналоговых элементов управляющей части монолитного прибора. Гибридная интеграция получила большее развитие и имеет 4 уровня: 1)модуль; 2)интеллектуальный модуль (IPM); 3)интеллектуальная подсистема; 4)интеллектуальная силовая электрон- ная система. На рис. 4 показаны уровни гибрид- ной системной интеграции на примере электропривода автомобиля: 1)силовой шестиключевой модуль (трёхфазный мост); 2)интеллектуальный силовой модуль (IPM), объединяющий силовую часть (шестиключевой модуль) со схемами управления (драйверы), защитами и датчиками (например, температуры); 3)интеллектуальная подсистема, объе- диняющая IPM с охладителем, ши- ной постоянного тока с конденсато- ром, датчиками тока, источником питания для собственных нужд; 4)интеллектуальная силовая электрон- ная система, в которой к интеллекту- альной подсистеме добавлены мик- ропроцессорный контроллер управ- ления и регулирования электропри- вода. Внешними для такой системы являются только первичный источ- ник и исполнительный механизм (электродвигатель с датчиком скоро- сти или без него). ОБ ЗО Р / АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А 23 СТА 2/2004 www.cta.ru ШИМ-микроконтроллер управления Шина DC Охладитель Система охлаждения Мотор Датчики скорости Источник питания Схемы заряда Первичная батарея Коммутатор Шестиключевой силовой модуль Датчик температуры Датчики тока Драйверы Защиты Условные обозначения: модуль; IPM; интеллектуальная подсистема; интеллектуальная силовая электронная система. Рис. 4. Уровни гибридной системной интеграции