Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 4’2009<br />
Сило<strong>в</strong>ая элементная база<br />
Интеллектуальная<br />
сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong>:<br />
от настоящего к будущему<br />
Э<strong>в</strong>олюция интегриро<strong>в</strong>анных сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong> — сило<strong>в</strong>ых ключей, микросхем<br />
и модулей — наиболее перспекти<strong>в</strong>ное напра<strong>в</strong>ление интеллектуальной сило<strong>в</strong>ой<br />
электроники. Сегодня эта отрасль раз<strong>в</strong>и<strong>в</strong>ается стремительно — прежде <strong>в</strong>сего,<br />
благодаря успехам <strong>в</strong> со<strong>в</strong>ершенст<strong>в</strong>о<strong>в</strong>ании технологии изгото<strong>в</strong>ления и <strong>в</strong> значительном<br />
улучшении параметро<strong>в</strong> мощных поле<strong>в</strong>ых транзисторо<strong>в</strong> (MOSFET), биполярных<br />
транзисторо<strong>в</strong> с изолиро<strong>в</strong>анным зат<strong>в</strong>ором (IGBT), диодо<strong>в</strong>, сило<strong>в</strong>ых драй<strong>в</strong>еро<strong>в</strong><br />
(микросхем). Интеграция схем упра<strong>в</strong>ления и сопряжения (контроллеро<strong>в</strong>, драй<strong>в</strong>еро<strong>в</strong>)<br />
<strong>в</strong> сило<strong>в</strong>ые ключи (точнее, <strong>в</strong> модули), а затем <strong>в</strong> исполнительные устройст<strong>в</strong>а<br />
и механизмы стала необходимым и естест<strong>в</strong>енным шагом. Широко осущест<strong>в</strong>ляемый<br />
переход от аналого<strong>в</strong>ого упра<strong>в</strong>ления к цифро<strong>в</strong>ому (на базе микропроцессоро<strong>в</strong><br />
и микроконтроллеро<strong>в</strong>) происходит также и <strong>в</strong> интеллектуальной сило<strong>в</strong>ой электронике.<br />
В настоящее <strong>в</strong>ремя и тем более <strong>в</strong> будущем широкое раз<strong>в</strong>итие интеллектуальной<br />
сило<strong>в</strong>ой электроники однозначно предопределено.<br />
Владимир Ланцо<strong>в</strong><br />
vvlantsov@list.ru<br />
Саркис Эраносян<br />
sergera840@mail.ru<br />
Интенси<strong>в</strong>ное раз<strong>в</strong>итие сило<strong>в</strong>ой электроники<br />
<strong>в</strong> конце XX <strong>в</strong>ека было обусло<strong>в</strong>лено глобальными<br />
проблемами энергообеспечения,<br />
обостри<strong>в</strong>шими <strong>в</strong>нимание к проблемам обеспечения<br />
энергоэффекти<strong>в</strong>ности и энергобезопасности, прежде<br />
<strong>в</strong>сего <strong>в</strong> области сило<strong>в</strong>ых устройст<strong>в</strong> (СУ). Гла<strong>в</strong>ным<br />
образом речь идет об усо<strong>в</strong>ершенст<strong>в</strong>о<strong>в</strong>ании <strong>в</strong>сех<br />
систем энергоснабжения (экономичность, бесперебойность<br />
электропитания, надежность и жи<strong>в</strong>учесть<br />
СУ) на фоне постоянного роста потребности<br />
<strong>в</strong> электроэнергии и цен на энергоносители. Поэтому<br />
многие специалисты считают XXI <strong>в</strong>ек <strong>в</strong>еком сило<strong>в</strong>ой<br />
электроники. Работа а<strong>в</strong>торо<strong>в</strong>, пос<strong>в</strong>ященная интеллектуальной<br />
сило<strong>в</strong>ой электронике, написана <strong>в</strong> 2005 г.<br />
и опублико<strong>в</strong>ана <strong>в</strong> начале 2006 г. [1]. За прошедшее<br />
с тех пор <strong>в</strong>ремя это напра<strong>в</strong>ление сило<strong>в</strong>ой электроники<br />
раз<strong>в</strong>и<strong>в</strong>алось очень динамично. Поэтому а<strong>в</strong>торы<br />
считают полезным и необходимым рассказать<br />
о произошедших за мину<strong>в</strong>шие годы изменениях.<br />
Кроме того, <strong>в</strong>ажно еще раз проанализиро<strong>в</strong>ать особенности<br />
и тенденции раз<strong>в</strong>ития интеллектуальных<br />
(интегриро<strong>в</strong>анных) сило<strong>в</strong>ых устройст<strong>в</strong>.<br />
Немного истории<br />
В работе [1] была достаточно подробно прослежена<br />
история раз<strong>в</strong>ития интеллектуальных сило<strong>в</strong>ых<br />
компоненто<strong>в</strong> от их зарождения и до наших дней.<br />
Кратко напомним некоторые <strong>в</strong>ажные <strong>в</strong>ехи. Пер<strong>в</strong>ые<br />
с<strong>в</strong>едения о «разумных» сило<strong>в</strong>ых микросхемах специалисты<br />
<strong>в</strong> СССР получили <strong>в</strong> 1985 г. из журнала<br />
«Электроника» (Electronics): «Начало промышленного<br />
<strong>в</strong>ыпуска «разумных» мощных ИС» (Г. Бирман).<br />
Такие интеллектуальные мощные интегральные схемы<br />
получили наз<strong>в</strong>ание Smart Рower. Их структура<br />
предста<strong>в</strong>ляла собой сочетание на одном кристалле<br />
сило<strong>в</strong>ых элементо<strong>в</strong> <strong>в</strong>месте с логическими и аналого<strong>в</strong>ыми<br />
ИС, а также с отдельными компонентами.<br />
В то <strong>в</strong>ремя рынок сбыта таких микросхем оцени<strong>в</strong>ался<br />
достаточно оптимистично — до $80 млн <strong>в</strong> 1986 г.,<br />
$1,2 млрд — к 1992 г. (по прогнозам специалисто<strong>в</strong><br />
фирмы Siliconix). На практике подобный оптимизм<br />
не опра<strong>в</strong>дался, и <strong>в</strong>се фактически ограничилось<br />
<strong>в</strong>ыпуском сра<strong>в</strong>нительно небольшой номенклатуры<br />
специальных устройст<strong>в</strong>. Для примера можно<br />
указать интеллектуальные сило<strong>в</strong>ые ИС фирмы<br />
STMicroelectronics (ST) семейст<strong>в</strong>а L290 [2]: одноканальный<br />
драй<strong>в</strong>ер для упра<strong>в</strong>ления нагре<strong>в</strong>ательными<br />
и электромагнитными устройст<strong>в</strong>ами по релейному<br />
закону; д<strong>в</strong>ухканальный драй<strong>в</strong>ер — для упра<strong>в</strong>ления<br />
шаго<strong>в</strong>ым д<strong>в</strong>игателем; импульсный стабилизатор<br />
напряжения (или тока) с ШИМ-регулиро<strong>в</strong>анием.<br />
Выходная мощность ИС — до 160 Вт (<strong>в</strong> импульсе)<br />
при напряжении питания 40(46) В и <strong>в</strong>ыходном токе<br />
до 4 А. В микросхемах предусмотрена защита от токо<strong>в</strong>ых<br />
перегрузок, короткого замыкания (КЗ), перегре<strong>в</strong>а<br />
и другие функции; <strong>в</strong>ыходные ключе<strong>в</strong>ые каскады<br />
— на мощных биполярных транзисторах. Можно<br />
также отметить <strong>в</strong>ыпуск моделей Smart Рower фирмы<br />
Siliconix [3]. В частности, Smart Рower-кристалл<br />
ИС типа DG568/569 содержал матрицу, состоящую<br />
из 500 ячеек КМОП(CMOS)-<strong>в</strong>ентилей, а также <strong>в</strong>осемь<br />
мощных поле<strong>в</strong>ых транзисторо<strong>в</strong> с изолиро<strong>в</strong>анным<br />
зат<strong>в</strong>ором (MOSFET) на 200 В. Максимальное<br />
приближение приборо<strong>в</strong> Smart Рower к будущим<br />
интеллектуальным (интегриро<strong>в</strong>анным) сило<strong>в</strong>ым<br />
модулям — Integrated Power Modules (IPM) —<br />
<strong>в</strong> то <strong>в</strong>ремя было достигнуто <strong>в</strong> приборе ОМ9015FS<br />
фирмы Omnirel [4]. Он предста<strong>в</strong>лял собой комбинацию<br />
мощных полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ых приборо<strong>в</strong>, допол-<br />
6 www.power-e.ru
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 4’2009<br />
Сило<strong>в</strong>ая элементная база<br />
ненную схемами упра<strong>в</strong>ления, и был <strong>в</strong>ыполнен<br />
<strong>в</strong> миниатюрных герметичных толстопленочных<br />
модулях. Практически это была пер<strong>в</strong>ая<br />
законченная схема импульсного источника<br />
<strong>в</strong>торичного электропитания (ИВЭ) без моточных<br />
элементо<strong>в</strong>.<br />
Начальный этап раз<strong>в</strong>ития интеллектуальных<br />
сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong> усло<strong>в</strong>но за<strong>в</strong>ершился к<br />
середине 1990-х. Как уже упоминалось, чрезмерный<br />
оптимизм относительно быстрого роста<br />
рынка сбыта этих приборо<strong>в</strong> не опра<strong>в</strong>дался.<br />
Причины этого, по нашему мнению, кроются<br />
<strong>в</strong> следующем:<br />
• неподгото<strong>в</strong>ленность широкого круга специалисто<strong>в</strong><br />
и потребителей к <strong>в</strong>осприятию но<strong>в</strong>ых<br />
идей и продукто<strong>в</strong>, а гла<strong>в</strong>ное — к их применению<br />
(пришлось бы отказаться от наработанных<br />
годами схемно-конструкти<strong>в</strong>ных<br />
решений и гото<strong>в</strong>ых СУ);<br />
• сра<strong>в</strong>нительно не<strong>в</strong>ысокий, по со<strong>в</strong>ременным<br />
<strong>в</strong>оззрениям, уро<strong>в</strong>ень параметро<strong>в</strong> мощных<br />
сило<strong>в</strong>ых ключей с преобладанием <strong>в</strong> их массе<br />
биполярных транзисторо<strong>в</strong>;<br />
• гораздо более <strong>в</strong>ысокие цены на Smart Power,<br />
как на более сложные изделия (зачастую заказные).<br />
В техническом аспекте отметим, что <strong>в</strong> то <strong>в</strong>ремя<br />
уро<strong>в</strong>ень интеграции микросхем и микроузло<strong>в</strong><br />
(РЭА) еще не достиг <strong>в</strong>ысокого уро<strong>в</strong>ня.<br />
В самом деле, <strong>в</strong> <strong>в</strong>ычислительной технике были<br />
еще широко распространены микропроцессоры<br />
пер<strong>в</strong>ого поколения iN86AT (i286AT, i386AT,<br />
i486AT) с рабочими частотами 16–120 МГц<br />
и операти<strong>в</strong>ной памятью 1–16 Мбайт. Пер<strong>в</strong>ые<br />
микропроцессоры iPentium с но<strong>в</strong>ой структурой<br />
<strong>в</strong>ычислений кон<strong>в</strong>ейерного типа (iPentium 66<br />
и iPentium 75) только начали поя<strong>в</strong>ляться <strong>в</strong> 1990-х.<br />
В аналого<strong>в</strong>ой технике дело не прод<strong>в</strong>инулось<br />
дальше создания сд<strong>в</strong>оенных и счет<strong>в</strong>еренных<br />
операционных усилителей (ОУ), компараторо<strong>в</strong>,<br />
таймеро<strong>в</strong>. В дополнение ко <strong>в</strong>сему а<strong>в</strong>торы<br />
придержи<strong>в</strong>аются мнения, что раз<strong>в</strong>итию этого<br />
напра<strong>в</strong>ления микроэлектроники препятст<strong>в</strong>о<strong>в</strong>али<br />
произ<strong>в</strong>одители «рассыпных» компоненто<strong>в</strong>:<br />
транзисторо<strong>в</strong>, диодо<strong>в</strong>, микросхем и т. п.,<br />
опасаясь уменьшения объемо<strong>в</strong> налаженного<br />
произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>а, потерь прибыли, к тому <strong>в</strong>ремени<br />
немалой. Таким образом, устройст<strong>в</strong>а Smart<br />
power несколько обогнали с<strong>в</strong>ое <strong>в</strong>ремя, но их<br />
разработка и применение заложили осно<strong>в</strong>у<br />
дальнейшего раз<strong>в</strong>ития интегриро<strong>в</strong>анных сило<strong>в</strong>ых<br />
компоненто<strong>в</strong>.<br />
На следующем этапе, то есть к середине<br />
1990-х годо<strong>в</strong>, зарубежные фирмы параллельно<br />
с интеллектуальными сило<strong>в</strong>ыми микросхемами<br />
стали созда<strong>в</strong>ать модели «самозащищенных»<br />
интеллектуальных сило<strong>в</strong>ых ключей.<br />
Такие ключи, также назы<strong>в</strong>аемые IPS (Integrating<br />
Power Switches), созда<strong>в</strong>ались на более со<strong>в</strong>ершенных<br />
мощных и надежных MOSFET, а не на<br />
биполярных транзисторах. К их числу относятся<br />
низко<strong>в</strong>ольтные (50–70 В) IPS: так назы<strong>в</strong>аемые<br />
TOPFET (Temperature and Overload<br />
Protection), PROFET (PROtected) и другие.<br />
В них <strong>в</strong> сило<strong>в</strong>ой MOSFET-ключ был <strong>в</strong>строен<br />
узел защиты от различных перегрузок: токо<strong>в</strong>ое<br />
ограничение сило<strong>в</strong>ого <strong>в</strong>ыхода и защита от КЗ,<br />
защита от перегре<strong>в</strong>а, а также защита от перенапряжений<br />
и КЗ по цепи питания упра<strong>в</strong>ления.<br />
www.power-e.ru<br />
Кроме того, могли быть <strong>в</strong>строены функции<br />
диагностики разры<strong>в</strong>а цепи нагрузки, быстрого<br />
размагничи<strong>в</strong>ания сердечника индукти<strong>в</strong>ной нагрузки<br />
(например, трансформатора). В качест<strong>в</strong>е<br />
примеро<strong>в</strong> можно при<strong>в</strong>ести следующие низко<strong>в</strong>ольтные<br />
IPS: VNP20N07 (STMicroelectronics),<br />
BUK106-50L (Philips), BTS442E2 (Infineon/<br />
Siemens) [5]. Наиболее широко они стали применяться<br />
<strong>в</strong> а<strong>в</strong>томобильной электронике и для<br />
упра<strong>в</strong>ления различными электромеханическими<br />
устройст<strong>в</strong>ами (электрод<strong>в</strong>игатели, соленоиды,<br />
заслонки).<br />
В то же <strong>в</strong>ремя <strong>в</strong>едущие фирмы сило<strong>в</strong>ой<br />
электроники Siemens, Motorola, International<br />
Rectifier и другие начинают <strong>в</strong> большом объеме<br />
произ<strong>в</strong>одить сило<strong>в</strong>ые модули на осно<strong>в</strong>е<br />
MOSFET- и IGBT-транзисторо<strong>в</strong>. Сило<strong>в</strong>ые<br />
модули разделяются на стандартные и интеллектуальные<br />
(интегриро<strong>в</strong>анные) — Integrating<br />
Power Switches (IPM). В статье [6] предложено<br />
определение IPM: устройст<strong>в</strong>о <strong>в</strong>ысокой<br />
степени интеграции, объединяющее <strong>в</strong> одном<br />
корпусе или на одном кристалле сило<strong>в</strong>ой каскад<br />
и схему упра<strong>в</strong>ления зат<strong>в</strong>орами. Модули<br />
предста<strong>в</strong>ляли собой комбинацию (полумосты<br />
и мосты, одно- и трехфазные) только мощных<br />
<strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтных MOSFET (500B) <strong>в</strong>месте с сило<strong>в</strong>ыми<br />
диодами (антипараллельными), произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>о<br />
которых уже было хорошо ос<strong>в</strong>оено.<br />
Аналогично поя<strong>в</strong>ляются сборки но<strong>в</strong>ого<br />
класса сило<strong>в</strong>ых полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ых приборо<strong>в</strong><br />
— биполярных транзисторо<strong>в</strong> с изолиро<strong>в</strong>анным<br />
зат<strong>в</strong>ором IGBT (Insulated Gate Bipolar<br />
Transistor) на напряжение 600–1200 B. Модули<br />
<strong>в</strong>ыполнялись <strong>в</strong> специальных корпусах, <strong>в</strong> которых<br />
<strong>в</strong>се <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>оды электрически изолиро<strong>в</strong>аны<br />
от металлического корпуса (осно<strong>в</strong>ания).<br />
Фирма Power Integrations (PI) <strong>в</strong> раз<strong>в</strong>итие идей<br />
IPS и интеллектуальных сило<strong>в</strong>ых микросхем (но<br />
уже с <strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтным ключом) предложила но<strong>в</strong>ые<br />
продукты для AC/DC-преобразо<strong>в</strong>ателей. Это<br />
были IPS средней «<strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтности» (700 В),<br />
<strong>в</strong> частности, различные модификации так назы<strong>в</strong>аемых<br />
TOP Switches [7]. По с<strong>в</strong>оей структуре<br />
они предста<strong>в</strong>ляют комбинацию MOSFET, интегриро<strong>в</strong>анного<br />
<strong>в</strong> одном SIPMOS-чипе с несложным<br />
ШИМ-контроллером. Также имеется<br />
схема защиты от токо<strong>в</strong>ых перегрузок, перегре<strong>в</strong>а<br />
и перенапряжения на <strong>в</strong>ыходе. Пер<strong>в</strong>ое поколение<br />
семейст<strong>в</strong>а импульсных преобразо<strong>в</strong>ателейстабилизаторо<strong>в</strong><br />
TOPSwitches-204–214 было<br />
<strong>в</strong>ыполнено <strong>в</strong> стандартных транзисторных<br />
корпусах ТО-220 и рассчитано на создание<br />
импульсных ИВЭ на осно<strong>в</strong>е обратноходо<strong>в</strong>ых<br />
преобразо<strong>в</strong>ателей. Рабочая частота 90–110 кГц.<br />
Выходная мощность 10–100 Вт (при <strong>в</strong>ходном<br />
сете<strong>в</strong>ом напряжении 176–264 В, 50(60) Гц).<br />
Модели чет<strong>в</strong>ертого поколения семейст<strong>в</strong>а TOP<br />
Switches-GX (TOP242–250) при частоте преобразо<strong>в</strong>ания<br />
100–130 кГц поз<strong>в</strong>олили реализо<strong>в</strong>ать <strong>в</strong>ыходную<br />
мощность ИВЭ уже от 10 до 260 Вт (при<br />
тех же усло<strong>в</strong>иях).<br />
Обзор со<strong>в</strong>ременного<br />
состояния интегриро<strong>в</strong>анных<br />
сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong><br />
Российский рынок сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong><br />
<strong>в</strong> осно<strong>в</strong>ном заполнен продукцией импортного<br />
произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>а. В работе [8] <strong>в</strong> этом аспекте<br />
для сило<strong>в</strong>ых модулей при<strong>в</strong>одится показатель<br />
95%, хотя при этом сущест<strong>в</strong>уют и российские<br />
аналоги. Поэтому при изложении материала<br />
а<strong>в</strong>торы <strong>в</strong>ынуждены больше опираться<br />
на достижения <strong>в</strong>едущих зарубежных фирм<br />
<strong>в</strong> указанной области, хотя и отечест<strong>в</strong>енным<br />
успехам будет спра<strong>в</strong>едли<strong>в</strong>о уделено <strong>в</strong>нимание.<br />
Пред<strong>в</strong>арительно укажем, что на со<strong>в</strong>ременном<br />
этапе многие фирмы значительно усо<strong>в</strong>ершенст<strong>в</strong>о<strong>в</strong>али<br />
технологию изгото<strong>в</strong>ления (HEXFET,<br />
CoolMOS, TrenchMOS, HiPerFET) мощных <strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтных<br />
(≥500–1200 В) MOSFET и технологии<br />
(SPT, WARP, …) IGBT на напряжения<br />
600, 1200, 1700 В, что поз<strong>в</strong>олило улучшить<br />
их сило<strong>в</strong>ые параметры. Кроме того, удалось<br />
добиться серьезных успехо<strong>в</strong> и <strong>в</strong> улучшении<br />
параметро<strong>в</strong> быстродейст<strong>в</strong>ующих диодо<strong>в</strong>. Все<br />
это также способст<strong>в</strong>о<strong>в</strong>ало успехам <strong>в</strong> раз<strong>в</strong>итии<br />
сило<strong>в</strong>ых модулей, <strong>в</strong> том числе и интеллектуальных.<br />
Интегриро<strong>в</strong>анные сило<strong>в</strong>ые модули<br />
В настоящее <strong>в</strong>ремя объемы <strong>в</strong>ыпуска интегриро<strong>в</strong>анных<br />
сило<strong>в</strong>ых модулей (IPM) непреры<strong>в</strong>но<br />
растут, постоянно расширяются их области<br />
применения:<br />
• пер<strong>в</strong>ичные системы и источники электропитания<br />
(<strong>в</strong>етроэлектроэнергетика, солнечная<br />
электроэнергетика);<br />
• <strong>в</strong>торичные системы и источники электропитания,<br />
<strong>в</strong> том числе системы и источники<br />
гарантиро<strong>в</strong>анного и бесперебойного питания;<br />
• смешанные (гибридные) системы электропитания<br />
(на осно<strong>в</strong>е угле<strong>в</strong>одородных и биотопли<strong>в</strong>ных<br />
элементо<strong>в</strong>);<br />
• железнодорожный и городской рельсо<strong>в</strong>ый<br />
транспорт;<br />
• промышленное оборудо<strong>в</strong>ание (обрабаты<strong>в</strong>ающие<br />
центры, металлургическое электрооборудо<strong>в</strong>ание<br />
и т. д.);<br />
• с<strong>в</strong>арочные агрегаты;<br />
• <strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтные модуляторы, рентгено<strong>в</strong>ские<br />
аппараты и лазеры;<br />
• изделия оборонной техники и др.<br />
Конкретные технические реализации аппаратуры<br />
на осно<strong>в</strong>е IPM:<br />
• устройст<strong>в</strong>а регулиро<strong>в</strong>ания электропри<strong>в</strong>ода<br />
постоянного и переменного тока;<br />
• ин<strong>в</strong>ерторы, преобразо<strong>в</strong>атели энергии;<br />
• коммутационная и защитная аппаратура.<br />
В IPM используются следующие полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ые<br />
структуры:<br />
• диодно-тиристорные, <strong>в</strong> том числе с запираемыми<br />
тиристорами (IGCT);<br />
• MOSFET: чопперы, полумосты и мосты<br />
с антипараллельными диодами <strong>в</strong> ключах;<br />
• IGBT: чопперы, полумосты, одно- и трехфазные<br />
(6 IGBT) мосты (с антипараллельными<br />
диодами <strong>в</strong> ключах);<br />
• комбинация <strong>в</strong>ыпрямительного диодного<br />
моста с ин<strong>в</strong>ертором <strong>в</strong> одно- и трехфазном<br />
(6 IGBT) исполнении с доба<strong>в</strong>лением «тормозного»<br />
ключа (7-й IGBT);<br />
• более интегриро<strong>в</strong>анные MOSFET- и IGBTструктуры<br />
со <strong>в</strong>страи<strong>в</strong>анием сило<strong>в</strong>ых упра<strong>в</strong>ляющих<br />
драй<strong>в</strong>еро<strong>в</strong>.<br />
7
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 4’2009<br />
Сило<strong>в</strong>ая элементная база<br />
Таблица 1. Осно<strong>в</strong>ные технические характеристики некоторых интегриро<strong>в</strong>анных IGBT-модулей<br />
Тип, фирма Технология Схема<br />
IGBT<br />
Диоды<br />
U CES , В I C , А P tot , кВт U CE sat , В Q G /E off , мкКл/мДж R th(j–c) , К/Вт I F , А<br />
MII200-12A4 (Ixys) NPT IGBT полумост 1200 270 1,13 2,7 –/21 0,11 300<br />
FF300R12ME4 (Infineon) Trench/ Fieldstop полумост + терморезистор 1200 300 1,6 2,1 2,25/25 0,094 300<br />
FF1400R121P4 (Infineon) Trench/ Fieldstop полумост + терморезистор 1200 1400 7,65 2,05 9,6 0,0195 1400<br />
MK1100-12EB (Ixys) NPT3 IGBT полный мост 1200 115 (80 °С) 2,0 –/10 0,19 200<br />
FS450R1212KE4 (Infineon) Trench/ Fieldstop 3-фазный ин<strong>в</strong>ертор (3 полумоста + терморезистор) 1200 675 2,25 2,1 3,3 0,066 450<br />
MWI450-12E9 (Ixys) NPT3 IGBT То же 1200 640 2,2 2,2 3,3/47 0,057 450<br />
MWI300-17E9 (Ixys) NPT3 IGBT То же 1200 500 2,2 2,3 (тип) 2,6/80 0,057 290 (80 °C)<br />
Интегриро<strong>в</strong>анные сило<strong>в</strong>ые модули на осно<strong>в</strong>е<br />
MOSFET <strong>в</strong>ыпускаются на напряжения<br />
до 600 В и на токи 20–100 А, то есть на мощность<br />
не более 10 кВт. Это объясняется тем,<br />
что их стоимость при напряжениях более<br />
600 В (800–1000 В) сущест<strong>в</strong>енно <strong>в</strong>озрастает —<br />
по сра<strong>в</strong>нению с IGBT-модулями. Поэтому,<br />
если сущест<strong>в</strong>ует необходимость использо<strong>в</strong>ать<br />
IPM на MOSFET на большее напряжение<br />
<strong>в</strong> каких-то применениях, то обычно используется<br />
их последо<strong>в</strong>ательное <strong>в</strong>ключение<br />
по питанию. Для получения больших токо<strong>в</strong><br />
прибегают к параллельному соединению таких<br />
структур. Кстати, подобные решения используются<br />
и при реализации IPM на IGBT<br />
на напряжения 2500 В (3300 В) и <strong>в</strong>ыше <strong>в</strong> некоторых<br />
энергетических устройст<strong>в</strong>ах и системах.<br />
Такой способ может оказаться более<br />
деше<strong>в</strong>ым, а иногда и более надежным.<br />
Ведущие зарубежные фирмы Ixys, Infineon,<br />
APT, IR, Fairchild, Semikron, Mitsubishi и др.<br />
<strong>в</strong>ыпускают широкую гамму IPM на напряжения<br />
600, 1200, 1700, 2500В, 3300, 4500, 6300,<br />
10000 В и токи нагрузки от 30–100 А (мини-<br />
IPM) [6] до 4500 А (IPM большой мощности)<br />
<strong>в</strong> различном исполнении и для различных<br />
применений [9–13].<br />
В этой статье мы ограничимся рассмотрением<br />
классо<strong>в</strong>, параметро<strong>в</strong> и областей конкретного<br />
применения IPM только на осно<strong>в</strong>е перспекти<strong>в</strong>ных<br />
MOSFET- и IGBT-модулей, не затраги<strong>в</strong>ая<br />
диодно-тиристорных и симисторных.<br />
Для иллюстрации <strong>в</strong>озможностей интегриро<strong>в</strong>анных<br />
сило<strong>в</strong>ых модулей рассмотрим некоторые<br />
из них. В таблице 1 при<strong>в</strong>едены особенности<br />
структуры, технология и осно<strong>в</strong>ные<br />
технические характеристики IGBT-модулей<br />
фирм Infineon и Ixys.<br />
В 2004–2008 гг. отечест<strong>в</strong>енные фирмы ос<strong>в</strong>оили<br />
широкий ряд сило<strong>в</strong>ых модулей, <strong>в</strong> том числе<br />
IPM, на <strong>в</strong>ысокие напряжения и большие<br />
токи. Отметим для иллюстрации некоторые<br />
из них. Так, <strong>в</strong> ОАО «Электро<strong>в</strong>ыпрямитель»<br />
(г. Саранск) за последние 10 лет у<strong>в</strong>еличено<br />
произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>о IGBT-модулей с 35 до 300 типо<strong>в</strong><br />
(<strong>в</strong> 10 конструкти<strong>в</strong>ных исполнениях). Эти успехи<br />
стали <strong>в</strong>озможны благодаря помощи, которую<br />
оказали немецкие фирмы Infineon и Eupec,<br />
а также предста<strong>в</strong>ляющая их на российском<br />
рынке компания «Интех Электроникс» [14].<br />
Благодаря сотрудничест<strong>в</strong>у с этими фирмами<br />
ОАО получило доступ к <strong>в</strong>ысоким технологиям<br />
<strong>в</strong> области сило<strong>в</strong>ой IGBT-электроники.<br />
На предприятии разработана и <strong>в</strong>недрена <strong>в</strong> произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>о<br />
серия IGBT-модулей, рассчитанных<br />
на большие напряжения и токи: от 600 В<br />
(50–4800 А) до 6500 В (25–600 А). Модули<br />
ОАО «Электро<strong>в</strong>ыпрямитель» <strong>в</strong>ыпускаются<br />
по схемам одиночных ключей (МТКИ,<br />
МТКИ-1), чопперо<strong>в</strong> (МТКИД, МДТКИ), полумосто<strong>в</strong>ых<br />
(М2ТКИ) и трехфазных ин<strong>в</strong>ерторо<strong>в</strong><br />
(М6ТКИ). Конечно, по определению,<br />
к интеллектуальным модулям можно отнести<br />
только д<strong>в</strong>е последние структуры. Модули соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>уют<br />
международным стандартам и <strong>в</strong>ыпускаются<br />
на осно<strong>в</strong>е системы качест<strong>в</strong>а ISO 9001: 2000.<br />
В таблице 2 при<strong>в</strong>едены некоторые параметры<br />
модулей ОАО «Электро<strong>в</strong>ыпрямитель», <strong>в</strong> частности,<br />
напряжение насыщения U CER и оптимальная<br />
частота работы — <strong>в</strong> за<strong>в</strong>исимости<br />
от технологии и рабочего напряжения [15].<br />
Нетрудно заметить, что с по<strong>в</strong>ышением рабочего<br />
напряжения <strong>в</strong>ыше 1700 В у<strong>в</strong>еличи<strong>в</strong>ается <strong>в</strong>еличина<br />
U CER и заметно снижается оптимальная<br />
частота работы (с 5–20 до 0,5–1,5 кГц), конечно,<br />
с учетом технологии изгото<strong>в</strong>ления.<br />
В ОАО «Электро<strong>в</strong>ыпрямитель» разработаны<br />
и ос<strong>в</strong>оены <strong>в</strong> произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>е IGBT-модули транспортного<br />
типа, предназначенные для преобразо<strong>в</strong>ательного<br />
оборудо<strong>в</strong>ания под<strong>в</strong>ижного<br />
соста<strong>в</strong>а российских железных дорог. Модули<br />
этой серии могут работать <strong>в</strong> усло<strong>в</strong>иях жестких<br />
климатических и механических <strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ий.<br />
По заказу ОАО «Российские железные<br />
дороги» разработаны IGBT-модули с напряжением<br />
электроизоляции 13 кВ. Создание<br />
таких модулей решает проблему преобразо<strong>в</strong>ания<br />
напряжения контактной сети 3000 В<br />
<strong>в</strong> стабильное напряжение борто<strong>в</strong>ого питания<br />
электро<strong>в</strong>озо<strong>в</strong> неза<strong>в</strong>исимо от <strong>в</strong>сех <strong>в</strong>озможных<br />
колебаний и перенапряжений <strong>в</strong> тяго<strong>в</strong>ых сетях.<br />
На их осно<strong>в</strong>е разработаны <strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтные<br />
преобразо<strong>в</strong>атели частоты (ВПЧА) с <strong>в</strong>ыходной<br />
мощностью от 500 до 2000 кВт для электропри<strong>в</strong>одо<strong>в</strong><br />
асинхронных д<strong>в</strong>игателей с напряжениями<br />
6 и 10 кВ.<br />
Отметим также продукцию отечест<strong>в</strong>енной<br />
фирмы «Электрум АВ» [16], которая <strong>в</strong>ыпускает<br />
интеллектуальные сило<strong>в</strong>ые модули<br />
со структурами полумост, д<strong>в</strong>ойной полумост,<br />
трехфазный ин<strong>в</strong>ертор с дополнительным чоппером.<br />
Рабочие напряжения 60, 100, 200, 400,<br />
600, 1200 В, а рабочие токи до 75–100 А. Такие<br />
модули могут содержать <strong>в</strong> с<strong>в</strong>оем соста<strong>в</strong>е, кроме<br />
кристалло<strong>в</strong> MOSFET или IGBT, также низкоомные<br />
(до 1 мОм) безиндукти<strong>в</strong>ные резисторы<br />
для измерения токо<strong>в</strong> <strong>в</strong> шинах питания или<br />
<strong>в</strong> фазных шинах. Для упра<strong>в</strong>ления одиночными<br />
и полумосто<strong>в</strong>ыми модулями <strong>в</strong>ыпускаются<br />
драй<strong>в</strong>еры.<br />
Интегриро<strong>в</strong>анные драй<strong>в</strong>еры<br />
Драй<strong>в</strong>еры для сило<strong>в</strong>ых MOSFET и IGBTключей<br />
<strong>в</strong> начале 1990-х одной из пер<strong>в</strong>ых стала<br />
разрабаты<strong>в</strong>ать фирма International Rectifier<br />
(IR): одноканальные — для одиночного ключа<br />
(низкопотенциального и <strong>в</strong>ысокопотенциального)<br />
и д<strong>в</strong>ухканальные — для полумосто<strong>в</strong>ой<br />
структуры [12]. Затем <strong>в</strong> средине 1990-х фирмой<br />
был создан пер<strong>в</strong>ый драй<strong>в</strong>ер для упра<strong>в</strong>ления<br />
трехфазным ин<strong>в</strong>ертором. Все драй<strong>в</strong>еры<br />
IR21xx <strong>в</strong>ыполнены <strong>в</strong> стандартных корпусах<br />
микросхем (DIP, SOIC, SSOP и т. д.), поэтому<br />
они относительно маломощные. В настоящее<br />
<strong>в</strong>ремя насчиты<strong>в</strong>ается несколько десятко<strong>в</strong><br />
драй<strong>в</strong>еро<strong>в</strong> этой фирмы.<br />
Д<strong>в</strong>ухканальные драй<strong>в</strong>еры для упра<strong>в</strong>ления<br />
полумостами имеют следующие характеристики:<br />
на напряжение 600 В — IR2110, IR2113;<br />
на 1200 В – IR2213, IR2214. Эти драй<strong>в</strong>еры допускают<br />
<strong>в</strong>ыходной ток (<strong>в</strong> импульсе) — от +1,4/<br />
–1,8 А до +2/–3 А <strong>в</strong> за<strong>в</strong>исимости от типа.<br />
Шестиканальные драй<strong>в</strong>еры для упра<strong>в</strong>ления<br />
трехфазными ин<strong>в</strong>ерторами: на напряжение<br />
600 В — IR2133, IR2135, IR2136; на 1200 В —<br />
IR2233, IR2235, IR22361, допускающие <strong>в</strong>ыходной<br />
ток (<strong>в</strong> импульсе) от +0,12/–0,25 А до +0,2/<br />
–0,48 А <strong>в</strong> за<strong>в</strong>исимости от типа. В настоящее<br />
<strong>в</strong>ремя IR предлагает но<strong>в</strong>ые <strong>в</strong>ысокоскоростные<br />
(t on /t off = 80–120 нc) драй<strong>в</strong>еры серии IRS219x<br />
для упра<strong>в</strong>ления «полумостом» на напряжение<br />
600 В и <strong>в</strong>ыходные токи от 0,5 до 4 А.<br />
Другие компании (Eupec, Semikron и т. д.)<br />
осно<strong>в</strong>ное <strong>в</strong>нимание уделяют более мощным<br />
драй<strong>в</strong>ерам, <strong>в</strong>ыполняемым уже на печатных<br />
платах и предназначенным для упра<strong>в</strong>ления<br />
сило<strong>в</strong>ыми IGBT-модулями большой мощно-<br />
Таблица 2. Технология и общие технические характеристики сило<strong>в</strong>ых IGBT-модулей ОАО «Электро<strong>в</strong>ыпрямитель»<br />
Напряжение U CER , В 600 1200 1700 2500 3300 6500<br />
Технология<br />
NPT<br />
Low<br />
Loss<br />
NPT<br />
Standard<br />
NPT<br />
Low<br />
Loss<br />
NPT<br />
Ultra<br />
Fast<br />
Trench<br />
Gate<br />
SPT<br />
NPT<br />
Low<br />
Loss<br />
Trench<br />
Gate<br />
SPT SPT SPT<br />
U CE (sat) , B (25/125 °С) 1,95/2,2 2,5/3,1 2,1/2,4 3,0/3,6 1,7/2,0 1,9/2,1 2,6/3,1 2,0/2,4 2,5/3,1 3,1/3,8 4,2/5,4<br />
Оптимальная частота, кГц 5–20 4–12 1–8 15–25 1–5 2–20 5–20 1–2 1–2 0,5–1,5 ≤0,5<br />
8 www.power-e.ru
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 4’2009<br />
Сило<strong>в</strong>ая элементная база<br />
сти (десятки и сотни кило<strong>в</strong>атт). В частности,<br />
компания Semikron использует популярную<br />
идеологию «ядра» для создания уни<strong>в</strong>ерсальных<br />
модулей упра<strong>в</strong>ления IGBT-модулями.<br />
Например, <strong>в</strong> драй<strong>в</strong>ере SKYPER32 заложена идея<br />
сопряжения IGBT-модуля с интерфейсной платой,<br />
устана<strong>в</strong>ли<strong>в</strong>аемой на его корпус [17]. Ядро<br />
SKYPER32 соста<strong>в</strong>ляют базо<strong>в</strong>ые узлы:<br />
• блок обработки сигнала с изолиро<strong>в</strong>анным<br />
интерфейсом;<br />
• блок защиты и мониторинга;<br />
• <strong>в</strong>ыходные каскады упра<strong>в</strong>ления изолиро<strong>в</strong>анными<br />
зат<strong>в</strong>орами IGBT;<br />
• <strong>в</strong>строенный DC/DC-преобразо<strong>в</strong>атель с <strong>в</strong>ыходными<br />
напряжениями (однополярное<br />
+15 В и д<strong>в</strong>уполярное +15/–7 В);<br />
Осно<strong>в</strong>ные параметры д<strong>в</strong>ухканального<br />
SKYPER32:<br />
• галь<strong>в</strong>аническая раз<strong>в</strong>язка сигнало<strong>в</strong> упра<strong>в</strong>ления<br />
с помощью импульсных трансформаторо<strong>в</strong><br />
(изоляция по стандарту EN50178PD2);<br />
• <strong>в</strong>ыходной пико<strong>в</strong>ый ток — до 15 А;<br />
• напряжение изоляции — 4 кВ;<br />
• <strong>в</strong>иды защит: от <strong>в</strong>ыхода ключа из насыщения<br />
— DESAT (desaturation); UVLO (Under<br />
Voltage Lock Out) — от снижения напряжения<br />
питания драй<strong>в</strong>ера; пода<strong>в</strong>ление коротких<br />
импульсо<strong>в</strong> помех; программируемое<br />
<strong>в</strong>ремя t dt* .<br />
Российская фирма «Электрум АВ» для упра<strong>в</strong>ления<br />
с<strong>в</strong>оими модулями предлагает драй<strong>в</strong>еры<br />
со следующим набором функций [16]:<br />
• галь<strong>в</strong>аническая (оптронная) <strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтная<br />
раз<strong>в</strong>язка сигнало<strong>в</strong> упра<strong>в</strong>ления и состояния;<br />
• контроль насыщения на коллекторе IGBT;<br />
• акти<strong>в</strong>ная защита от перенапряжений на транзисторе;<br />
• регулиро<strong>в</strong>ка <strong>в</strong>ремени <strong>в</strong>ключения и <strong>в</strong>ыключения<br />
транзистора;<br />
• контроль уро<strong>в</strong>ня питающих напряжений<br />
драй<strong>в</strong>ера;<br />
• пла<strong>в</strong>ное <strong>в</strong>ыключение транзистора с блокиро<strong>в</strong>кой<br />
упра<strong>в</strong>ления и другие функции.<br />
Раз<strong>в</strong>и<strong>в</strong>ая идеологию, заложенную <strong>в</strong> SKYPER32,<br />
компания Semikron неда<strong>в</strong>но разработала д<strong>в</strong>ухканальный<br />
драй<strong>в</strong>ер SKYPER52, предназначенный<br />
для упра<strong>в</strong>ления IGBT-модулями с напряжением<br />
до 1700 В на осно<strong>в</strong>е цифро<strong>в</strong>ого способа передачи<br />
данных [17]. Изолирующий барьер формируется<br />
посредст<strong>в</strong>ом трех импульсных трансформаторо<strong>в</strong>,<br />
обладающих очень малыми значениями<br />
паразитной емкости раз<strong>в</strong>язки (единицы пикофарад).<br />
Д<strong>в</strong>а трансформатора используются для<br />
передачи данных, а третий — для упра<strong>в</strong>ления<br />
<strong>в</strong>строенным DC/DC-преобразо<strong>в</strong>ателем, питающим<br />
<strong>в</strong>ыходные каскады драй<strong>в</strong>ера. Осно<strong>в</strong>ные<br />
параметры SKYPER52:<br />
• <strong>в</strong>ыходной пико<strong>в</strong>ый ток — до 50 А;<br />
• напряжение упра<strong>в</strong>ления зат<strong>в</strong>орами — 15 В;<br />
• <strong>в</strong>ыходная мощность — 9 Вт/канал (среднее<br />
значение);<br />
• максимальная рабочая частота —100 кГц;<br />
• мониторинг критического по<strong>в</strong>ышения частоты;<br />
• <strong>в</strong>иды защит: а) динамическая защита от перегрузки<br />
по току и КЗ с инди<strong>в</strong>идуальной<br />
настройкой и функцией intellectual turn-off;<br />
б) UVLO и другие (как <strong>в</strong> SKYPER32);<br />
www.power-e.ru<br />
• изолиро<strong>в</strong>анная передача сенсорных сигнало<strong>в</strong><br />
(например, температура IGBT-модуля);<br />
• цифро<strong>в</strong>ая настройка блока обработки сигнала<br />
ошибки;<br />
• диагностический CAN-интерфейс.<br />
Как <strong>в</strong>идно из <strong>в</strong>ышеизложенного, SKYPER52<br />
на деле предста<strong>в</strong>ляет собой <strong>в</strong>ысокоинтеллектуальный<br />
драй<strong>в</strong>ер, способный обеспечить<br />
надежную работу IGBT-модулей большой<br />
мощности <strong>в</strong> системах с цифро<strong>в</strong>ым упра<strong>в</strong>лением.<br />
IPM для импульсных ИВЭ<br />
Фирмы Ixys [9] и Infineon [10] разработали<br />
и <strong>в</strong>ыпускают осно<strong>в</strong>ные IPM для сете<strong>в</strong>ых ИВЭ<br />
(AC/DC-преобразо<strong>в</strong>ателей): узлы акти<strong>в</strong>ного<br />
корректора коэффициента мощности (ККМ/<br />
PFC) и работающего на него ин<strong>в</strong>ертора с использо<strong>в</strong>анием<br />
MOSFET-ключей. В работе а<strong>в</strong>торо<strong>в</strong><br />
[18] при<strong>в</strong>еден пример схемы импульсного<br />
ИВЭ с <strong>в</strong>ыходной мощностью 1200 Вт (27 В/45 А)<br />
с применением интегриро<strong>в</strong>анных компоненто<strong>в</strong>,<br />
<strong>в</strong> том числе IPM фирмы Ixys. В частности,<br />
применены ККМ-модуль типа VUM33-05N<br />
и MOSFET-модуль однотактного прямоходо<strong>в</strong>ого<br />
преобразо<strong>в</strong>ателя напряжения по схеме<br />
«косого» моста типа VHM40-06P1. Параметры<br />
VUM33-05N следующие: однофазный <strong>в</strong>ыпрямительный<br />
мост (U RRM = 800 В) и чоппер (MOSFET<br />
Boost): U DSS = 600 В, I D = 47 А, R DSon = 0,12 Ом;<br />
диод — U RRM = 600 В. Параметры VHM40-<br />
06P1 (CoolMOS) для каждого из 2-х MOSFET:<br />
U DSS = 600 В, I D = 38 А, R DSon = 0,07 Ом;<br />
t r /t f ) = 95/10 нс. У <strong>в</strong>строенных антипараллельных<br />
диодо<strong>в</strong>: U RRM = 600 В, I FМ = 18,5 А, t rr = 70 нс<br />
(ток 10 А).<br />
Фирма IR предлагает для построения ККМ<br />
но<strong>в</strong>ый интеллектуальный драй<strong>в</strong>ер IR1150S [12],<br />
который поз<strong>в</strong>оляет созда<strong>в</strong>ать ККМ с мощностью<br />
от 75 Вт до 1 кВт (<strong>в</strong> некоторых случаях<br />
до 4 кВт) при значении КМ (cosϕ) не менее<br />
0,99. Драй<strong>в</strong>ер может работать на частотах<br />
50–200 кГц, а его <strong>в</strong>ыходной (пико<strong>в</strong>ый) ток —<br />
до 1,5 А. В комплекте с этим драй<strong>в</strong>ером фирма,<br />
<strong>в</strong> за<strong>в</strong>исимости от мощности, рекомендует<br />
использо<strong>в</strong>ать:<br />
• бустерный диод типа 8ETX06, 15 ETX06<br />
и другие;<br />
• MOSFET типа IRFPS43N50K, IRFP460A<br />
и другие;<br />
• WARP/WARP2NPT IGBT типа IRGP35B60PD,<br />
IRGP50B60PD и другие.<br />
А<strong>в</strong>торы настоящей статьи, <strong>в</strong> с<strong>в</strong>ою очередь,<br />
предлагают для сете<strong>в</strong>ых ИВЭ применять три<br />
наиболее распространенных <strong>в</strong> настоящее <strong>в</strong>ремя<br />
типа схем, а именно:<br />
а) схема на осно<strong>в</strong>е однотактного обратноходо<strong>в</strong>ого<br />
преобразо<strong>в</strong>ателя (flyback DC/DC);<br />
б) схема однотактного прямоходо<strong>в</strong>ого преобразо<strong>в</strong>ателя<br />
(forward DC/DC) с д<strong>в</strong>умя<br />
одно<strong>в</strong>ременно коммутируемыми ключами<br />
(транзисторами);<br />
<strong>в</strong>) сд<strong>в</strong>оенный преобразо<strong>в</strong>атель по схеме (б),<br />
<strong>в</strong> котором ключи работают со сд<strong>в</strong>игом<br />
по фазе на 180° и имеют общий LCфильтр.<br />
При этом целесообразно ограничить количест<strong>в</strong>о<br />
SIPM <strong>в</strong> синтезируемых ИВЭ — не более<br />
четырех типо<strong>в</strong> [19, 20]. Некоторые типы SIPM<br />
применительно к мощному (400 Вт) ИВЭ а<strong>в</strong>торами<br />
теоретически уже проработаны [21].<br />
IPM для регулируемого электропри<strong>в</strong>ода<br />
Еще более быстрыми темпами растет применение<br />
IPM <strong>в</strong> системах электропри<strong>в</strong>ода. Во <strong>в</strong>сем<br />
мире ежегодно <strong>в</strong>ыпускается примерно 7 млн.<br />
электрод<strong>в</strong>игателей, они потребляют около<br />
70% общего количест<strong>в</strong>а произ<strong>в</strong>еденной электроэнергии.<br />
По оценкам специалисто<strong>в</strong> [22],<br />
сектор маломощного (приближенно до 4 кВт)<br />
электропри<strong>в</strong>ода занимает более поло<strong>в</strong>ины<br />
рынка промышленных электропри<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> малой<br />
и средней (до 40 кВт) мощности. То же<br />
можно сказать и про при<strong>в</strong>оды быто<strong>в</strong>ой техники<br />
для холодильнико<strong>в</strong>, стиральных машин,<br />
кондиционеро<strong>в</strong>. Пока IPM имеют реальное<br />
<strong>в</strong>оплощение лишь <strong>в</strong> регулируемом промышленном<br />
электропри<strong>в</strong>оде, раз<strong>в</strong>и<strong>в</strong>ающемся наиболее<br />
быстрыми темпами. В последнее <strong>в</strong>ремя<br />
<strong>в</strong>ыпуск электрод<strong>в</strong>игателей переменного тока<br />
с интегриро<strong>в</strong>анными <strong>в</strong> них преобразо<strong>в</strong>ателями<br />
частоты сущест<strong>в</strong>енно <strong>в</strong>озрастает. Так, если<br />
<strong>в</strong> 1999 г. их <strong>в</strong>ыпустили порядка 40 тыс. штук<br />
(около $46 млн), то <strong>в</strong> 2006 г. их число <strong>в</strong>озросло<br />
примерно до 220 тыс. штук (около $195 млн.).<br />
По данным исследо<strong>в</strong>аний британского института<br />
IMS, доля частотно-регулируемых при<strong>в</strong>одо<strong>в</strong><br />
(ЧРП) соста<strong>в</strong>ляет до 50% миро<strong>в</strong>ого рынка<br />
сило<strong>в</strong>ой электроники [23].<br />
Фирма IR [12] предлагает IPM для электропри<strong>в</strong>одо<strong>в</strong><br />
малой мощности, <strong>в</strong> частности, для<br />
использо<strong>в</strong>ания <strong>в</strong> массо<strong>в</strong>ом промышленном<br />
электропри<strong>в</strong>оде и при<strong>в</strong>оде быто<strong>в</strong>ой техники.<br />
Предложены интеллектуальные сило<strong>в</strong>ые<br />
модули платформы PlugeN&Drive <strong>в</strong> серии<br />
IRAMxxUP60x — трехфазные ин<strong>в</strong>ерторы для<br />
упра<strong>в</strong>ления электропри<strong>в</strong>одом с мощностью<br />
от 600 до 2500 Вт, с параметрами IGBT:<br />
• IRAMS10UP60B: U CES = 600 В, I C = 10 А (25 °С) —<br />
для электропри<strong>в</strong>ода до 750 Вт;<br />
• IRAMY20UP60B: U CES = 600 В, I C = 20 А (25 °С) —<br />
для электропри<strong>в</strong>ода до 2500 Вт.<br />
Также предложены д<strong>в</strong>е <strong>в</strong>ерсии модулей –<br />
«А» и «В». Версия «А» использует трехфазный<br />
мост на IGBT: 6 кристалло<strong>в</strong> 600-<strong>в</strong>ольто<strong>в</strong>ых<br />
IGBT (NPT, 5-го поколения) и 6 обратно<br />
<strong>в</strong>ключенных диодо<strong>в</strong> с открытыми эмиттерами<br />
<strong>в</strong> нижних плечах. Версия «В» — та же структура,<br />
но с <strong>в</strong>ключением сило<strong>в</strong>ого шунта для<br />
контроля тока <strong>в</strong> нуле<strong>в</strong>ом про<strong>в</strong>оде. Для комплексного<br />
использо<strong>в</strong>ания этих IPM предложена<br />
платформа Imotion — интегриро<strong>в</strong>анная<br />
платформа для разработки цифро<strong>в</strong>ого сер<strong>в</strong>опри<strong>в</strong>ода<br />
на базе цифро<strong>в</strong>ых упра<strong>в</strong>ляющих<br />
схем серии IRMCKxxx и программного продукта<br />
ServoDriver. В частности, <strong>в</strong> этих схемах<br />
используется кристалл трехфазного драй<strong>в</strong>ера<br />
типа IR21365 <strong>в</strong> широком диапазоне частот<br />
ШИМ — до 20 кГц [24].<br />
Отметим <strong>в</strong>ажность концентрации усилий<br />
на перспекти<strong>в</strong>ных напра<strong>в</strong>лениях разработки<br />
<strong>в</strong>ысокоэффекти<strong>в</strong>ных IPM для решений но<strong>в</strong>ых<br />
задач <strong>в</strong> области регулируемого электропри<strong>в</strong>ода<br />
большой мощности. С этой целью фирма<br />
Semikron <strong>в</strong> 2004 г. объединила 9 научных<br />
центро<strong>в</strong> <strong>в</strong> Южной Корее, А<strong>в</strong>стралии, США,<br />
Франции, Англии и <strong>в</strong> других странах <strong>в</strong> глобальную<br />
дизайнерскую сеть. Гла<strong>в</strong>ная задача<br />
9
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 4’2009<br />
Сило<strong>в</strong>ая элементная база<br />
этого альянса — создание базо<strong>в</strong>ых конструкций<br />
для осно<strong>в</strong>ных промышленных применений<br />
[23]. Пер<strong>в</strong>ым проектом стала разработка<br />
платформы конфигурации B6U + B6C1,<br />
то есть 3-фазный <strong>в</strong>ыпрямитель + ин<strong>в</strong>ертор.<br />
Платформа SEMIKUBE предназначалась для<br />
построения при<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> мощностью 75–1000 кВт.<br />
Концепция SEMIKUBE поз<strong>в</strong>олила обеспечить<br />
широкий набор мощностей за счет<br />
небольшого набора стандартных базо<strong>в</strong>ых<br />
блоко<strong>в</strong>. Интересно, что <strong>в</strong> дейст<strong>в</strong>ительности<br />
единичный модуль предста<strong>в</strong>ляет собой куб<br />
с размером грани около 40 см. Блок состоит<br />
из сило<strong>в</strong>ого каскада со з<strong>в</strong>еном постоянного<br />
тока, платы драй<strong>в</strong>ера, осущест<strong>в</strong>ляющей<br />
функции упра<strong>в</strong>ления, защиты и мониторинга,<br />
а также набора датчико<strong>в</strong> для осущест<strong>в</strong>ления<br />
этих функций. SEMIKUBE применяется<br />
<strong>в</strong> при<strong>в</strong>одах асинхронных д<strong>в</strong>игателей, а также<br />
<strong>в</strong> системах <strong>в</strong>ыработки электроэнергии. Усло<strong>в</strong>ия<br />
эксплуатации модулей SEMIKUBE: напряжение<br />
питания переменного тока — 3400 В (50 Гц)<br />
или 3460 В (60 Гц); частота ШИМ — 3 кГц;<br />
cosϕ = 0,85; T окр = 40 °С. Выбор класса напряжения<br />
IGBT определяется типом питающей сети.<br />
Например, для сети стандарта 3380 В (50 Гц)<br />
предназначены модули с напряжением 1200 В,<br />
а для сетей 3690 В (60 Гц) — с напряжением<br />
1700 В. У<strong>в</strong>еличение <strong>в</strong>ыходного тока произ<strong>в</strong>одится<br />
с помощью параллельного соединения 2,<br />
4 или 8 модулей IGBT. В блоках SEMIKUBE устана<strong>в</strong>ли<strong>в</strong>аются<br />
IGBT-модули 128-й (технология<br />
SPT) или 176-й (технология Trench) серий:<br />
• SKM300GB128D или SKM400GB128D —<br />
на напряжение 1200 В;<br />
• SKM200GB176D или SKM400GB176D —<br />
на напряжение 1700 В.<br />
Серия миниатюрных модулей MiniSKiiP,<br />
разработанная фирмой Semikron для использо<strong>в</strong>ания<br />
<strong>в</strong> при<strong>в</strong>одах мощностью до 30 кВт, нашла<br />
с<strong>в</strong>ое широкое применение. На е<strong>в</strong>ропейском<br />
рынке доля этих компоненто<strong>в</strong> соста<strong>в</strong>ляет до 46%<br />
для указанного диапазона мощностей [6].<br />
Продолжая это напра<strong>в</strong>ление, компания<br />
Semikron к 2008 г. разработала но<strong>в</strong>ое поколение<br />
IPM с интегральным драй<strong>в</strong>ером на осно<strong>в</strong>е<br />
технологии SOI, полностью исключающей<br />
«защелки<strong>в</strong>ание» IGBT. МiniIPM имеют стандартную<br />
конфигурацию для электропри<strong>в</strong>ода:<br />
<strong>в</strong>ходной трехфазный мосто<strong>в</strong>ой <strong>в</strong>ыпрямитель,<br />
трехфазный IGBT-ин<strong>в</strong>ертор и тормозной чоппер.<br />
Семиканальный драй<strong>в</strong>ер <strong>в</strong> <strong>в</strong>иде <strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтной<br />
интегральной схемы (HVIC) <strong>в</strong>ырабаты<strong>в</strong>ает<br />
упра<strong>в</strong>ляющие импульсы для <strong>в</strong>сех<br />
6 транзисторо<strong>в</strong> ин<strong>в</strong>ертора и еще для чоппера.<br />
Он также осущест<strong>в</strong>ляет защиту от токо<strong>в</strong>ых перегрузок.<br />
Входы упра<strong>в</strong>ления драй<strong>в</strong>ера со<strong>в</strong>местимы<br />
и с ТТЛ-3,3В и КМОП. Драй<strong>в</strong>ер может<br />
работать при напряжении питания 10–17 В.<br />
Время задержки сигнала порядка 300 нс.<br />
И кристаллы транзисторо<strong>в</strong>, и чип драй<strong>в</strong>ера,<br />
и резисторы зат<strong>в</strong>оро<strong>в</strong> устано<strong>в</strong>лены на одной<br />
плате. В таблице 3 предста<strong>в</strong>лены осно<strong>в</strong>ные<br />
характеристики этих Мini-IPM.<br />
Российская фирма ООО «Электрум АВ»<br />
разработала и <strong>в</strong>ыпускает интеллектуальные<br />
малогабаритные модули общепромышленного<br />
и оборонного назначения для упра<strong>в</strong>ления<br />
коллекторными, асинхронными, <strong>в</strong>ентильными<br />
и <strong>в</strong>ентильно-индукторными электрод<strong>в</strong>игателями<br />
мощностью до 10–15 кВт [16].<br />
В соста<strong>в</strong> модулей помимо кристалло<strong>в</strong> MOSFET<br />
или IGBT могут <strong>в</strong>ходить мощные низкоомные<br />
(1 мОм) безиндукти<strong>в</strong>ные токоизмерительные<br />
резисторы, аналого-цифро<strong>в</strong>ое устройст<strong>в</strong>о<br />
упра<strong>в</strong>ления, реализующее алгоритм упра<strong>в</strong>ления<br />
электрод<strong>в</strong>игателем. Такое устройст<strong>в</strong>о содержит:<br />
драй<strong>в</strong>еры транзисторо<strong>в</strong>, источник питания<br />
(DC/DC-преобразо<strong>в</strong>атель), схему ШИМупра<strong>в</strong>ления,<br />
логику упра<strong>в</strong>ления д<strong>в</strong>игателями<br />
и необходимые интерфейсные схемы. В частности,<br />
модули упра<strong>в</strong>ления коллекторными д<strong>в</strong>игателями<br />
переменного тока мощностью до 10 кВт<br />
с рабочими токами 1–20 А обеспечи<strong>в</strong>ают:<br />
• пла<strong>в</strong>ный пуск д<strong>в</strong>игателя;<br />
• стабилизацию скорости <strong>в</strong>ращения д<strong>в</strong>игателя<br />
под нагрузкой и на холостом ходу;<br />
• контроль тока электрод<strong>в</strong>игателя и защиту<br />
от КЗ;<br />
• контроль токо-<strong>в</strong>ременной характеристики<br />
работы д<strong>в</strong>игателя;<br />
• по<strong>в</strong>торный пуск д<strong>в</strong>игателя при преры<strong>в</strong>ании<br />
тока из сило<strong>в</strong>ой цепи;<br />
• защиту по цепи питания;<br />
• защиту от перегре<strong>в</strong>а и др.<br />
Таблица 3. Осно<strong>в</strong>ные характеристики мини-интегриро<strong>в</strong>анных IGBT-модулей (mini-IPM) фирмы Semikron<br />
Тип<br />
IGBT<br />
Выпрямитель<br />
Схема P, кВт U CES , В I C , А I C ном , А U CE (sat) , B R th (j–c) , K/Вт I FSM , A<br />
SKiiP25NAD1066V1 CIB 4,0 600 39 30 1,45 1,35 370<br />
SKiiP26NAD1066V1 CIB 5,5 600 59 50 1,45 0,95 370<br />
SKiiP37NAD1066V1 CIB 7,5 600 79 75 1,45 0,75 700<br />
SKiiP25AC1124V1 6-pack 15 1200 72 50 1,85 0,65 –<br />
Примечание. CIB (Convertor-Invertor-Brake) — трехфазный <strong>в</strong>ыпрямитель <strong>в</strong> комплексе с трехфазным ин<strong>в</strong>ертором, упра<strong>в</strong>ляемым драй<strong>в</strong>ером,<br />
и тормозным чоппером; 6-pack — трехфазный ин<strong>в</strong>ертор, упра<strong>в</strong>ляемый драй<strong>в</strong>ером, и терморезистор.<br />
Встраи<strong>в</strong>ание IPM<br />
непосредст<strong>в</strong>енно <strong>в</strong> электрод<strong>в</strong>игатели<br />
Поя<strong>в</strong>и<strong>в</strong>шаяся <strong>в</strong> 2003–2004 гг. информация о<br />
<strong>в</strong>страи<strong>в</strong>ании IPM и интегриро<strong>в</strong>анных сило<strong>в</strong>ых<br />
драй<strong>в</strong>еро<strong>в</strong> <strong>в</strong> маломощные электрод<strong>в</strong>игатели<br />
(шаго<strong>в</strong>ые д<strong>в</strong>игатели) сра<strong>в</strong>нительно быстро при<strong>в</strong>ела<br />
к практическим результатам, что я<strong>в</strong>ляется<br />
<strong>в</strong>ажным моментом <strong>в</strong> раз<strong>в</strong>итии со<strong>в</strong>ременного<br />
электропри<strong>в</strong>ода. Тогда фирма Animators (США)<br />
анонсиро<strong>в</strong>ала <strong>в</strong>ыпуск семейст<strong>в</strong>а <strong>в</strong>ысоко интегриро<strong>в</strong>анных<br />
шаго<strong>в</strong>ых д<strong>в</strong>игателей (ШД), получи<strong>в</strong>ших<br />
наз<strong>в</strong>ание Smart motor [25]. Фирма Animatics<br />
я<strong>в</strong>ляется пионером и признанным лидером<br />
<strong>в</strong> области интеллектуальных электропри<strong>в</strong>одо<strong>в</strong>.<br />
Семейст<strong>в</strong>о Smart motor серий ST230 и ST340 —<br />
это со<strong>в</strong>ершенные, компактные «интеллектуальные»<br />
ШД со <strong>в</strong>строенными <strong>в</strong> них сило<strong>в</strong>ыми<br />
драй<strong>в</strong>ерами, контроллерами с достаточно большим<br />
объемом памяти (энергонеза<strong>в</strong>исимая —<br />
28 и энергоза<strong>в</strong>исимая — 32 Мб) и с <strong>в</strong>озможностью<br />
<strong>в</strong>нешнего упра<strong>в</strong>ления по интерфейсу<br />
RS232/RS485. Кроме того, <strong>в</strong> них <strong>в</strong>строены инкрементные<br />
декодеры для считы<strong>в</strong>ания угла<br />
по<strong>в</strong>орота <strong>в</strong>ала д<strong>в</strong>игателя. Таким образом, для<br />
функциониро<strong>в</strong>ания таких Smart motor необходимы<br />
только <strong>в</strong>нешние источники питания<br />
(20–80 В) и канал с<strong>в</strong>язи с компьютером для задания<br />
законо<strong>в</strong> и режимо<strong>в</strong> работы. В России достаточно<br />
быстро стали про<strong>в</strong>одиться разработки<br />
аппаратуры с использо<strong>в</strong>анием этих интеллектуальных<br />
электрод<strong>в</strong>игателей для прецизионной<br />
аппаратуры, <strong>в</strong> которой требуется с <strong>в</strong>ысокой точностью<br />
измерять или <strong>в</strong>оспроиз<strong>в</strong>одить угло<strong>в</strong>ые<br />
перемещения.<br />
IPM для а<strong>в</strong>томобильной<br />
сило<strong>в</strong>ой электроники<br />
Важным напра<strong>в</strong>лением <strong>в</strong> раз<strong>в</strong>итии интеллектуальных<br />
сило<strong>в</strong>ых модулей я<strong>в</strong>ляется<br />
их использо<strong>в</strong>ание <strong>в</strong> так назы<strong>в</strong>аемых гибридных<br />
транспортных средст<strong>в</strong>ах — гибридомобилях.<br />
С<strong>в</strong>оим наз<strong>в</strong>анием они обязаны тому, что<br />
используют для д<strong>в</strong>ижения, например, а<strong>в</strong>томобиля<br />
комбинацию д<strong>в</strong>игателя <strong>в</strong>нутреннего сгорания<br />
с электрод<strong>в</strong>игателем. Одной из пер<strong>в</strong>ых<br />
такие модули начала разрабаты<strong>в</strong>ать и <strong>в</strong>ыпускать<br />
фирма Semikron [26]. Модули получили<br />
наз<strong>в</strong>ание SKAI (сначала Semikron Automotive<br />
Inverter, а потом — Semikron Advanced<br />
Integration). Но так как область применения<br />
таких модулей оказалась широкой (подъемники,<br />
транспортеры, погрузчики и другие),<br />
то окончательно за ними <strong>в</strong> некоторых <strong>в</strong>ариантах<br />
закрепилось наз<strong>в</strong>ание SKADS (Semikron<br />
Advanced Drive Systems). В настоящее <strong>в</strong>ремя<br />
прежде <strong>в</strong>сего на Западе (<strong>в</strong> с<strong>в</strong>язи с по<strong>в</strong>ышением<br />
требо<strong>в</strong>аний по топли<strong>в</strong>ной эффекти<strong>в</strong>ности<br />
(энергосбережению), безопасности и экологичности<br />
а<strong>в</strong>томобилей) заметно усилился интерес<br />
к гибридомобилям [27]. Гибридные а<strong>в</strong>томобили<br />
(Hybrid Electric Vehicles — HEV) работают<br />
и на бензине, и на электричест<strong>в</strong>е (электрический<br />
д<strong>в</strong>игатель). Несмотря на присутст<strong>в</strong>ие<br />
их на рынке <strong>в</strong> течение уже многих лет, по оценке<br />
Research&Market объем продаж «гибридо<strong>в</strong>»<br />
не пре<strong>в</strong>ышает 2%, <strong>в</strong> том числе <strong>в</strong> Е<strong>в</strong>ропе —<br />
не более 0,2%. Глобальный экономический<br />
кризис значительно стимулиро<strong>в</strong>ал работы над<br />
ними. Так, согласно отчету «Global Hybrid Car/<br />
MarketForecast to 2010», глобальные продажи<br />
гибридных а<strong>в</strong>томобилей будут у<strong>в</strong>еличи<strong>в</strong>аться<br />
с со<strong>в</strong>окупным среднегодо<strong>в</strong>ым темпом роста порядка<br />
12%; продажи таких а<strong>в</strong>томобилей <strong>в</strong> США<br />
<strong>в</strong> 2012 г. достигнут 1 млн. штук. Уже анонсиро<strong>в</strong>ано,<br />
что пер<strong>в</strong>ые компактные модели таких<br />
а<strong>в</strong>томобилей поя<strong>в</strong>ятся на рубеже 2009–2010 гг.<br />
Миро<strong>в</strong>ые а<strong>в</strong>тогиганты (Toyota, Honda, Nissan,<br />
Ford, General Motors, Daimler, BMW, Merсedes<br />
-Benz и другие) ускоренно разрабаты<strong>в</strong>ают подобные<br />
модели. Гла<strong>в</strong>ные проблемы — создание<br />
экономичных аккумуляторо<strong>в</strong> (литий-ионных)<br />
с <strong>в</strong>озможностью быстрого заряда, организация<br />
сети «электрозапра<strong>в</strong>ок» и постепенное снижение<br />
стоимости таких а<strong>в</strong>томобилей<br />
IPM для других<br />
перспекти<strong>в</strong>ных применений<br />
Глобальный экономический кризис ускорил<br />
темпы реализации и других перспекти<strong>в</strong>ных<br />
применений с использо<strong>в</strong>анием IPM. Так,<br />
<strong>в</strong> а<strong>в</strong>густе 2009 г. <strong>в</strong> средст<strong>в</strong>ах массо<strong>в</strong>ой инфор-<br />
10 www.power-e.ru
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 4’2009<br />
Сило<strong>в</strong>ая элементная база<br />
мации (на телеэкране) было продемонстриро<strong>в</strong>ано<br />
экологически чистое, целиком работающее<br />
на солнечных батареях малое над<strong>в</strong>одное<br />
судно <strong>в</strong>месте с пассажирами. США, Германия,<br />
Великобритания, Япония и другие страны приняли<br />
программы по ускоренному раз<strong>в</strong>итию<br />
и массо<strong>в</strong>ому <strong>в</strong>недрению экологически чистых<br />
источнико<strong>в</strong> энергии, <strong>в</strong> том числе на солнечных<br />
батареях и с использо<strong>в</strong>анием силы <strong>в</strong>етра.<br />
В настоящее <strong>в</strong>ремя <strong>в</strong> Японии и Германии целые<br />
жилые дома используют <strong>в</strong> качест<strong>в</strong>е единст<strong>в</strong>енного<br />
источника энергии только солнечные<br />
батареи и панели. Ветроэлектростанции и <strong>в</strong>етроэлектрогенераторы<br />
широко используются<br />
<strong>в</strong> Германии, Ш<strong>в</strong>еции, Нор<strong>в</strong>егии и других странах.<br />
Естест<strong>в</strong>енно, что <strong>в</strong> целях экономичности<br />
и надежности <strong>в</strong> них <strong>в</strong> различных сочетаниях<br />
широко используются интегриро<strong>в</strong>анные сило<strong>в</strong>ые<br />
модули.<br />
О применении IPM<br />
<strong>в</strong> аппаратуре <strong>в</strong>оенного назначения<br />
Из<strong>в</strong>естно, что уже с начала 2000 г. решением<br />
ВПК и затем Министерст<strong>в</strong>а обороны РФ было<br />
разрешено применение импортных компоненто<strong>в</strong><br />
<strong>в</strong> аппаратуре <strong>в</strong>оенного назначения. Это<br />
было сделано из-за отсутст<strong>в</strong>ия <strong>в</strong> требуемой номенклатуре<br />
отечест<strong>в</strong>енных компоненто<strong>в</strong>, аналогичных<br />
по параметрам, уро<strong>в</strong>ню и качест<strong>в</strong>у.<br />
Такое решение было с<strong>в</strong>язано также и с тем, что,<br />
<strong>в</strong>о-пер<strong>в</strong>ых, <strong>в</strong> России <strong>в</strong>о много раз сократились<br />
объемы <strong>в</strong>ыпуска компоненто<strong>в</strong> с приемкой «5»<br />
и <strong>в</strong>ыше; <strong>в</strong>о-<strong>в</strong>торых, многие предприятия оказались<br />
<strong>в</strong> ближнем зарубежье; <strong>в</strong>-третьих — и это<br />
гла<strong>в</strong>ное — после 1991 г. практически прекратились<br />
разработки и <strong>в</strong>недрение перспекти<strong>в</strong>ных<br />
электронных компоненто<strong>в</strong>. В аспекте рассматри<strong>в</strong>аемого<br />
<strong>в</strong>опроса это касалось <strong>в</strong> том числе<br />
и но<strong>в</strong>ых сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong> (MOSFET,<br />
IGBT), а также сило<strong>в</strong>ых модулей на их осно<strong>в</strong>е.<br />
Поскольку Military-электронные компоненты<br />
<strong>в</strong> Россию не поста<strong>в</strong>ляются, было принято<br />
решение использо<strong>в</strong>ать <strong>в</strong> аппаратуре <strong>в</strong>оенного<br />
назначения импортные компоненты промышленного<br />
исполнения. Пред<strong>в</strong>арительно они проходили<br />
сертификацию <strong>в</strong> соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>ующих организациях<br />
(ЦНИИ-22 МО РФ, г. Моск<strong>в</strong>а, РНИИС<br />
«Электронстандарт», г. Санкт-Петербург и др.)<br />
и <strong>в</strong>ключались <strong>в</strong> соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>ующие ограничительные<br />
перечни применения. Однако <strong>в</strong> настоящее<br />
<strong>в</strong>ремя положение несколько изменилось<br />
<strong>в</strong> лучшую сторону. Отечест<strong>в</strong>енные предприятия<br />
на осно<strong>в</strong>е <strong>в</strong>недрения но<strong>в</strong>ых зарубежных<br />
технологий и со<strong>в</strong>ременного <strong>в</strong>ысокопроиз<strong>в</strong>одительного<br />
оборудо<strong>в</strong>ания <strong>в</strong>полне успешно налажи<strong>в</strong>ают<br />
изгото<strong>в</strong>ление со<strong>в</strong>ременных MOSFET,<br />
IGBT и сило<strong>в</strong>ых, <strong>в</strong> том числе интеллектуальных,<br />
модулей.<br />
Со<strong>в</strong>ременный этап раз<strong>в</strong>ития интеллектуальной<br />
сило<strong>в</strong>ой электроники пройден. Его<br />
осно<strong>в</strong>ные приметы:<br />
• у<strong>в</strong>еренное раз<strong>в</strong>итие Smart Powers;<br />
• начало <strong>в</strong>недрения (<strong>в</strong>страи<strong>в</strong>ания) интеллектуальных<br />
сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong> <strong>в</strong> исполнительные<br />
устройст<strong>в</strong>а и механизмы, <strong>в</strong> частности<br />
<strong>в</strong> электрод<strong>в</strong>игатели на примере ШД (Smart<br />
motor);<br />
• значительные темпы раз<strong>в</strong>ития технологии<br />
произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>а c улучшением параметро<strong>в</strong><br />
www.power-e.ru<br />
сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong> – MOSFET и IGBT,<br />
особенно IGBT;<br />
• со<strong>в</strong>ершенст<strong>в</strong>о<strong>в</strong>ание устройст<strong>в</strong> аналого<strong>в</strong>ого<br />
упра<strong>в</strong>ления (драй<strong>в</strong>еры, контроллеры),<br />
<strong>в</strong>страи<strong>в</strong>аемых <strong>в</strong> Smart Powers;<br />
• начало использо<strong>в</strong>ания цифро<strong>в</strong>ого упра<strong>в</strong>ления<br />
<strong>в</strong> сило<strong>в</strong>ых устройст<strong>в</strong>ах благодаря применению<br />
цифро<strong>в</strong>ых сило<strong>в</strong>ых драй<strong>в</strong>еро<strong>в</strong>, а также<br />
микропроцессоро<strong>в</strong> (микроконтроллеро<strong>в</strong>);<br />
• большее <strong>в</strong>нимание к проблемам по<strong>в</strong>ышения<br />
безотказности и долго<strong>в</strong>ечности, к <strong>в</strong>озможности<br />
применения модулей <strong>в</strong> усло<strong>в</strong>иях жестких<br />
механических и климатических <strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ий<br />
(под<strong>в</strong>ижной соста<strong>в</strong>, аппаратура <strong>в</strong>оенного назначения);<br />
• успехи раз<strong>в</strong>ития отечест<strong>в</strong>енных фирм <strong>в</strong> разработке<br />
и произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>е со<strong>в</strong>ременных IGBTмодулей.<br />
Прогноз дальнейшего<br />
раз<strong>в</strong>ития интегриро<strong>в</strong>анной<br />
сило<strong>в</strong>ой электроники<br />
На осно<strong>в</strong>е имеющейся информации попытаемся<br />
заглянуть <strong>в</strong> будущее интеллектуальной<br />
сило<strong>в</strong>ой электроники. Безусло<strong>в</strong>но, дальнейшее<br />
раз<strong>в</strong>итие получат архитектура (структуры) этих<br />
компоненто<strong>в</strong> и <strong>в</strong>ходящие <strong>в</strong> них узлы и устройст<strong>в</strong>а.<br />
Серьезно <strong>в</strong>озрастут объемы применения<br />
интеллектуальных сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong>: микросхем,<br />
IPS и IPM (SIPM). Следует отметить<br />
последние достижения <strong>в</strong> полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ой<br />
(MOSFET, IGBT, мощные <strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтные диоды<br />
Шоттки) и микроэлектронной (чипы <strong>в</strong>ысокой<br />
степени интеграции, SMD-компоненты<br />
и т. д.) технологии. Оче<strong>в</strong>идны успехи компьютерной<br />
технологии (микроконтроллеры, цифро<strong>в</strong>ые<br />
сигнальные микроконтроллеры, флэшпамять<br />
большого объема), успехи <strong>в</strong> области<br />
полимеро<strong>в</strong>, планарных моточных изделий, «микропечатных»<br />
плат. Все это, наряду с успехами<br />
сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong>, дает мощный импульс<br />
дальнейшему раз<strong>в</strong>итию интеллектуальной сило<strong>в</strong>ой<br />
электроники. Рассмотрим подробнее <strong>в</strong>озможные<br />
напра<strong>в</strong>ления раз<strong>в</strong>ития.<br />
По оценкам специалисто<strong>в</strong>, реально можно<br />
прогнозиро<strong>в</strong>ать, что MOSFET прочно займут<br />
нишу мощностей примерно до 10 кВт при напряжениях<br />
сначала 1500 В, а затем и до 1700–<br />
2000 В. В то же <strong>в</strong>ремя IGBT у<strong>в</strong>еренно ут<strong>в</strong>ердятся<br />
<strong>в</strong> диапазоне мощностей на сотни-тысячи кило<strong>в</strong>атт<br />
при напряжениях до 6000–8000 В [28].<br />
Одно<strong>в</strong>ременно расширится частотный диапазон<br />
их работы, но уже без больших проры<strong>в</strong>о<strong>в</strong>.<br />
Будут предприняты шаги по интеграции<br />
<strong>в</strong> одном модуле сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong> различного<br />
<strong>в</strong>ида, благодаря чему, <strong>в</strong> частности,<br />
поя<strong>в</strong>ились сами IGBT. Уже сегодня <strong>в</strong> некоторых<br />
работах предложено комплексиро<strong>в</strong>ание<br />
MOSFET и IGBT <strong>в</strong> одном корпусе по схеме<br />
параллельного соединения [29]. Такая структура<br />
поз<strong>в</strong>оляет при сра<strong>в</strong>нительно небольших<br />
рабочих токах использо<strong>в</strong>ать канал (плечо)<br />
MOSFET для уменьшения статических потерь<br />
благодаря малой <strong>в</strong>еличине сопроти<strong>в</strong>ления<br />
открытого канала. При этом попутно улучшаются<br />
и динамические параметры сило<strong>в</strong>ого<br />
ключа. В то же <strong>в</strong>ремя при больших токах, <strong>в</strong> том<br />
числе <strong>в</strong> а<strong>в</strong>арийных режимах, дополнительно<br />
используется канал IGBT. Общая рассеи<strong>в</strong>аемая<br />
мощность комбиниро<strong>в</strong>анного ключа меньше,<br />
чем если бы использо<strong>в</strong>ался только один <strong>в</strong>ид<br />
транзисторо<strong>в</strong>. Следует ожидать, что <strong>в</strong> сило<strong>в</strong>ую<br />
часть модулей большой и очень большой<br />
мощности будет дополнительно <strong>в</strong>строен ряд<br />
датчико<strong>в</strong> для диагностики работоспособности.<br />
Возможны и другие <strong>в</strong>арианты со<strong>в</strong>ершенст<strong>в</strong>о<strong>в</strong>ания<br />
собст<strong>в</strong>енно сило<strong>в</strong>ой части IPS и IPM.<br />
При дальнейшем раз<strong>в</strong>итии следующее поколение<br />
этих и других IPM мы, <strong>в</strong>ероятно, будем<br />
усло<strong>в</strong>но назы<strong>в</strong>ать сило<strong>в</strong>ыми модулями <strong>в</strong>ысшей<br />
степени интеграции (Super IPM или SIPM).<br />
Скорее <strong>в</strong>сего, они будут предста<strong>в</strong>лять собой полностью<br />
«самозащищенные» сило<strong>в</strong>ые ключи.<br />
Нас ожидает переход IPM от аналого<strong>в</strong>ого<br />
на цифро<strong>в</strong>ое упра<strong>в</strong>ление при использо<strong>в</strong>ании<br />
более «прод<strong>в</strong>инутых» драй<strong>в</strong>еро<strong>в</strong> и контроллеро<strong>в</strong>.<br />
Номенклатура и <strong>в</strong>озможности сило<strong>в</strong>ых<br />
драй<strong>в</strong>еро<strong>в</strong> с цифро<strong>в</strong>ой передачей данных (таких<br />
как SKYPER52 фирмы Semikron) будет расширяться.<br />
Более широкое применение получит<br />
использо<strong>в</strong>ание микроконтроллеро<strong>в</strong> с раз<strong>в</strong>итой<br />
«инфраструктурой» (обрамлением) и большим<br />
объемом памяти. Это поз<strong>в</strong>олит реализо<strong>в</strong>ать некоторые<br />
функции, которые сейчас <strong>в</strong>ыполняются<br />
<strong>в</strong> простейшем <strong>в</strong>иде или <strong>в</strong>ообще отсутст<strong>в</strong>уют.<br />
Для примера укажем на работу [30], <strong>в</strong> которой<br />
описан <strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтный импульсный источник<br />
питания большой мощности с упра<strong>в</strong>лением<br />
от микропроцессора. Источник типа<br />
ВИП35-350 предназначен для питания рентгено<strong>в</strong>ской<br />
трубки БХВ-18 и обеспечи<strong>в</strong>ает на <strong>в</strong>ыходе<br />
импульсное однополярное напряжение<br />
до 35 кВ, анодный ток — до 350 мА. Сило<strong>в</strong>ая<br />
часть <strong>в</strong>ыполнена на IGBT-модуле типа<br />
BSM300GA120DN2 (Infineon) или МТКИ2-<br />
300-12(ОАО «Электро<strong>в</strong>ыпрямитель»). И подобные<br />
применения не будут единичными.<br />
То же самое можно сказать и о цифро<strong>в</strong>ых<br />
сигнальных процессорах (DSP-контроллерах),<br />
которые фирма Texas Instruments успешно<br />
прод<strong>в</strong>игает для упра<strong>в</strong>ляемого интеллектуального<br />
электропри<strong>в</strong>ода [31]. Изменение пра<strong>в</strong>ил<br />
и алгоритмо<strong>в</strong> функциониро<strong>в</strong>ания интеллектуальных<br />
сило<strong>в</strong>ых объекто<strong>в</strong> осущест<strong>в</strong>ляется<br />
не аппаратно, а путем изменения программ,<br />
записы<strong>в</strong>аемых <strong>в</strong>о флэш-память.<br />
Дальнейшее расширение сферы<br />
применения интеллектуальных<br />
сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong><br />
Интеллектуальные сило<strong>в</strong>ые компоненты<br />
станут при<strong>в</strong>ычными электронными компонентами<br />
для разработчика, такими, какими<br />
на сегодняшний день я<strong>в</strong>ляются дискретные<br />
MOSFET, IGBT, драй<strong>в</strong>еры, ШИМ, ЧИМ и ККМ/<br />
PFC-контроллеры. В идеале можно предположить,<br />
как это ранее было показано на примере<br />
Smart motor, что для организации а<strong>в</strong>томатизиро<strong>в</strong>анных<br />
сило<strong>в</strong>ых систем потребуются<br />
только персональный компьютер (компьютерный<br />
комплекс), каналы с<strong>в</strong>язи (<strong>в</strong> том числе<br />
беспро<strong>в</strong>одные), источник(и) электропитания<br />
(при необходимости) и программное обеспечение.<br />
Возможно <strong>в</strong>страи<strong>в</strong>ание <strong>в</strong> IPM (SuperIPM)<br />
и модулей Ethernet, которые сегодня уже интегрируются<br />
<strong>в</strong> промышленные компьютеры.<br />
11
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 4’2009<br />
Сило<strong>в</strong>ая элементная база<br />
В качест<strong>в</strong>е примеро<strong>в</strong> укажем такие перспекти<strong>в</strong>ные<br />
сферы широкого применения интеллектуальных<br />
сило<strong>в</strong>ых компоненто<strong>в</strong>:<br />
• источники и системы <strong>в</strong>торичного электропитания<br />
— низко<strong>в</strong>ольтные и <strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтные,<br />
<strong>в</strong> том числе системы гарантиро<strong>в</strong>анного<br />
и бесперебойного электропитания;<br />
• электропри<strong>в</strong>оды различного назначения<br />
со <strong>в</strong>страи<strong>в</strong>анием IPM (SIPM) и сило<strong>в</strong>ых драй<strong>в</strong>еро<strong>в</strong>,<br />
<strong>в</strong> том числе цифро<strong>в</strong>ых, непосредст<strong>в</strong>енно<br />
<strong>в</strong> корпуса электрод<strong>в</strong>игателей;<br />
• интеллектуальные исполнительные механизмы<br />
и устройст<strong>в</strong>а (электромагнитные,<br />
пне<strong>в</strong>мо- и гидроклапаны, заслонки, <strong>в</strong>ибропитатели<br />
и прочие) со <strong>в</strong>строенными интеллектуальными<br />
сило<strong>в</strong>ыми компонентами,<br />
что особенно <strong>в</strong>ажно при работе <strong>в</strong> тяжелых<br />
усло<strong>в</strong>иях эксплуатации;<br />
• а<strong>в</strong>томобильная сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong> — гибридомобили;<br />
• от<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>енное промышленное оборудо<strong>в</strong>ание<br />
(прокатные станы, обрабаты<strong>в</strong>ающие<br />
центры, подъемно-транспортные устройст<strong>в</strong>а,<br />
кон<strong>в</strong>ейеры, компрессоры и другие);<br />
• солнечная, биотопли<strong>в</strong>ная и <strong>в</strong>етроэлектроэнергетика;<br />
• быто<strong>в</strong>ые электроприборы и устано<strong>в</strong>ки (кондиционеры,<br />
холодильники, стиральные машины,<br />
электроинструмент);<br />
• робототехнические системы и устройст<strong>в</strong>а.<br />
Последнее применение очень <strong>в</strong>ажно для<br />
по<strong>в</strong>ышения качест<strong>в</strong>а продукции, а также<br />
для по<strong>в</strong>ышения произ<strong>в</strong>одительности труда.<br />
Интенси<strong>в</strong>ное раз<strong>в</strong>итие данного напра<strong>в</strong>ления<br />
наблюдается сейчас <strong>в</strong> Японии, которая <strong>в</strong>ынуждена<br />
<strong>в</strong>се больше конкуриро<strong>в</strong>ать с промышленностью<br />
Китая с его огромными резер<strong>в</strong>ами<br />
деше<strong>в</strong>ой рабочей силы. Не менее <strong>в</strong>ажно это<br />
и для России при склады<strong>в</strong>ающейся <strong>в</strong> ней неблагоприятной<br />
демографической ситуации,<br />
а также <strong>в</strong> с<strong>в</strong>язи с <strong>в</strong>ыходом на миро<strong>в</strong>ой рынок<br />
(<strong>в</strong>ступление <strong>в</strong> ВТО). Как раз интеллектуальная<br />
сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong> и я<strong>в</strong>ляется одним<br />
из реальных напра<strong>в</strong>лений hi-tech и инно<strong>в</strong>аций,<br />
о чем так много го<strong>в</strong>орят и пишут на самых <strong>в</strong>ысоких<br />
уро<strong>в</strong>нях.<br />
Вместе с тем применение но<strong>в</strong>ой интеллектуальной<br />
сило<strong>в</strong>ой электроники поста<strong>в</strong>ит<br />
перед разработчиками, технологами и произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>енниками<br />
но<strong>в</strong>ые серьезные задачи<br />
и предъя<strong>в</strong>ит к ним по<strong>в</strong>ышенные требо<strong>в</strong>ания.<br />
В этом контексте, прежде <strong>в</strong>сего, отметим следующее:<br />
• Интеграция <strong>в</strong> одном корпусе очень мощных,<br />
<strong>в</strong>ысоко<strong>в</strong>ольтных сило<strong>в</strong>ых ключей и низко<strong>в</strong>ольтной<br />
упра<strong>в</strong>ляющей микроэлектроники<br />
предъя<strong>в</strong>ляет по<strong>в</strong>ышенные требо<strong>в</strong>ания к обеспечению<br />
качест<strong>в</strong>а электрической раз<strong>в</strong>язки<br />
(изоляции) сило<strong>в</strong>ой и упра<strong>в</strong>ляющей частей,<br />
<strong>в</strong> том числе и <strong>в</strong> динамических режимах (du/dt<br />
и di/dt), а также к их электромагнитной со<strong>в</strong>местимости<br />
(помехоустойчи<strong>в</strong>ости, помехозащищенности).<br />
• Потребуется сущест<strong>в</strong>енно по<strong>в</strong>ысить инженерную,<br />
технологическую и произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>енную<br />
культуру, поскольку эти изделия будут<br />
сложными и дорогими. В этой с<strong>в</strong>язи, <strong>в</strong> частности,<br />
изгото<strong>в</strong>ители интеллектуальных сило<strong>в</strong>ых<br />
компоненто<strong>в</strong> еще больше <strong>в</strong>нимания<br />
должны будут уделять рекомендациям<br />
по применению с<strong>в</strong>оих изделий.<br />
• Станет еще более актуальной необходимость<br />
<strong>в</strong> принятии дополнительных мер по обеспечению<br />
надежности функциониро<strong>в</strong>ания при<br />
<strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ии экстремальных <strong>в</strong>нешних факторо<strong>в</strong>:<br />
несанкциониро<strong>в</strong>анные <strong>в</strong>ключенияотключения,<br />
<strong>в</strong> том числе при техногенных<br />
а<strong>в</strong>ариях и катастрофах; значительные импульсные<br />
помехи; сбои <strong>в</strong> системах а<strong>в</strong>томатизиро<strong>в</strong>анного<br />
упра<strong>в</strong>ления; климатические,<br />
механические и иные <strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ия и т. п.<br />
• При дальнейшем раз<strong>в</strong>итии следующее поколение<br />
описанных и других IPM, <strong>в</strong>ероятно,<br />
будем усло<strong>в</strong>но назы<strong>в</strong>ать сило<strong>в</strong>ыми<br />
модулями <strong>в</strong>ысшей степени интеграции<br />
(Super IPM или SIPM). Они должны будут<br />
предста<strong>в</strong>лять собой функционально полную<br />
со<strong>в</strong>окупность «самозащищенных» сило<strong>в</strong>ых<br />
ключей со <strong>в</strong>строенными интегральными<br />
контроллерами (драй<strong>в</strong>ерами) упра<strong>в</strong>ления,<br />
комплексной защитой от различных перегрузок<br />
и а<strong>в</strong>арийных ситуаций, а также раз<strong>в</strong>итой<br />
системой диагностики и мониторинга.<br />
• Как из<strong>в</strong>естно, любые прогнозы — <strong>в</strong>ещь неблагодарная.<br />
Однако следует иметь <strong>в</strong> <strong>в</strong>иду<br />
из<strong>в</strong>ечные истины: «но<strong>в</strong>ое — это хорошо забытое<br />
старое»; «раз<strong>в</strong>итие происходит по диалектической<br />
спирали». Так что уди<strong>в</strong>ляться<br />
ничему не следует, а надо лучше знать<br />
историю раз<strong>в</strong>ития данной отрасли знаний.<br />
К сожалению, <strong>в</strong> настоящее <strong>в</strong>ремя <strong>в</strong> России<br />
интеллектуальной сило<strong>в</strong>ой электронике <strong>в</strong>се<br />
еще уделяется не так много <strong>в</strong>нимания, как<br />
хотелось бы. Впрочем, определенные положительные<br />
сд<strong>в</strong>иги имеются. Поэтому,<br />
по мнению а<strong>в</strong>торо<strong>в</strong>, <strong>в</strong>озможно, было бы целесообразным<br />
раз<strong>в</strong>и<strong>в</strong>ать интеллектуальные<br />
сило<strong>в</strong>ые компоненты <strong>в</strong> инно<strong>в</strong>ационных<br />
центрах или технопарках, создание которых<br />
практически не осущест<strong>в</strong>ляется.<br />
Литература<br />
1. Ланцо<strong>в</strong> В., Эраносян С. Интеллектуальная<br />
сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong>: <strong>в</strong>чера, сегодня, за<strong>в</strong>тра.<br />
// Сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong>. 2006. №1.<br />
2. SMART POWER. Application manual.<br />
STMicroelectronics (www.st.com), 1989.<br />
3. www.siliconix.com (www.vishay.com)<br />
4. Полузаказные «разумные» мощные ИС на<br />
базе матричных кристалло<strong>в</strong>, созда<strong>в</strong>аемые <strong>в</strong>сего<br />
за 45 суток. // Электроника. 1988. № 10.<br />
5. Каталог электронных компоненто<strong>в</strong><br />
FARNELLINONE (www. farnellinone.com),<br />
2004- 2005<br />
6. Колпако<strong>в</strong> А. Mini- IPM – интеллект и компактность.<br />
// Сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong>. 2008. №4.<br />
7. Power Integrations, Inc. (www.powerint.com).<br />
Date Book, Design Guide and Seminar<br />
Handbook, 2002.<br />
8. Кокоре<strong>в</strong>а И. Отечест<strong>в</strong>енная сило<strong>в</strong>ая<br />
<strong>электроника</strong>. Фирмы-произ<strong>в</strong>одители. //<br />
Электроника: Наука, Технология, Бизнес.<br />
2007. №3.<br />
9. www.ixys.com<br />
10. www.infineon.com<br />
11. www.advancedpower.com<br />
12. www.irf.com<br />
13. www.creepower.com<br />
14. Аксено<strong>в</strong> В., Бормото<strong>в</strong> А., Мартыненко В.,<br />
Мускатинье<strong>в</strong> В., Чибиркин В. IGBT-модули<br />
произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>а ОАО »Электро<strong>в</strong>ыпрямитель». //<br />
Сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong>. 2006. №2.<br />
15. Мускатинье<strong>в</strong> В., Мартыненко В., Чибиркин В.,<br />
Бормото<strong>в</strong> А. ОАО «Электро<strong>в</strong>ыпрямитель»<br />
расширяет произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>о IGBT-модулей //<br />
Сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong>. 2008. №3.<br />
16. Волошин С. «Электрум АВ» — быстрее,<br />
<strong>в</strong>ыше, сильнее. // Компоненты и технологии.<br />
2005. №1.<br />
17. Херм<strong>в</strong>иль М., Колпако<strong>в</strong> А. SKYPER52 —<br />
пер<strong>в</strong>ый с<strong>в</strong>ерхмощный цифро<strong>в</strong>ой драй<strong>в</strong>ер<br />
IGBT от компании SEMIKRON. // Сило<strong>в</strong>ая<br />
<strong>электроника</strong>. 2008. №3.<br />
18. Ланцо<strong>в</strong> В., Эраносян С. Интегриро<strong>в</strong>анные<br />
компоненты — осно<strong>в</strong>а построения со<strong>в</strong>ременных<br />
источнико<strong>в</strong> питания. // Сило<strong>в</strong>ая<br />
<strong>электроника</strong>. 2006. №3.<br />
19. Эраносян С., Ланцо<strong>в</strong> В. Интеллектуальные<br />
сило<strong>в</strong>ые модули для источнико<strong>в</strong> электропитания<br />
— один из путей <strong>в</strong>озрождения отечест<strong>в</strong>енной<br />
микроэлектроники XXI <strong>в</strong>ека. //<br />
Электропитание. 2005. №1, 2.<br />
20. Эраносян С., Ланцо<strong>в</strong> В. Пути раз<strong>в</strong>ития<br />
и архитектура отечест<strong>в</strong>енных интегриро<strong>в</strong>анных<br />
модулей для импульсных источнико<strong>в</strong><br />
<strong>в</strong>торичного электропитания. //<br />
Электропитание. 2005. №3, 4.<br />
21. Эраносян С., Ланцо<strong>в</strong> В. Разработка интегриро<strong>в</strong>анных<br />
сило<strong>в</strong>ых модулей и их применение<br />
<strong>в</strong> источниках <strong>в</strong>торичного электропитания.<br />
// Со<strong>в</strong>ременная <strong>электроника</strong>.<br />
2006. №8.<br />
22. Колпако<strong>в</strong> А. Перспекти<strong>в</strong>ы раз<strong>в</strong>ития<br />
электропри<strong>в</strong>ода. // Сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong>.<br />
2004. №1.<br />
23. Колпако<strong>в</strong> А. Ин<strong>в</strong>ерторная программа<br />
SEMIKUBE — <strong>в</strong>опросы <strong>в</strong>ыбора. // Сило<strong>в</strong>ая<br />
<strong>электроника</strong>. 2009. №1.<br />
24. Башкиро<strong>в</strong> В. Интеллектуальные сило<strong>в</strong>ые<br />
модули компании International Rectifier<br />
для электропри<strong>в</strong>ода малой мощности. //<br />
Сило<strong>в</strong>ая <strong>электроника</strong>. 2005. №1.<br />
25. www.animatics.com<br />
26. Колпако<strong>в</strong> А. Модули SKAI/SKADS — предельный<br />
уро<strong>в</strong>ень интеграции. // Сило<strong>в</strong>ая<br />
<strong>электроника</strong>. 2005. №3.<br />
27. Сысое<strong>в</strong>а С. Топли<strong>в</strong>ная экономия, эффекти<strong>в</strong>ность,<br />
экологичность — атрибуты но<strong>в</strong>ых<br />
а<strong>в</strong>томобилей, д<strong>в</strong>игателей и систем. //<br />
Компоненты и технологии. 2009. №6.<br />
28. С. Флоренце<strong>в</strong>. Со<strong>в</strong>ременное состояние<br />
и прогноз раз<strong>в</strong>ития приборо<strong>в</strong> сило<strong>в</strong>ой<br />
электроники. // Со<strong>в</strong>ременные технологии<br />
а<strong>в</strong>томатизации. 2004. №2.<br />
29. А. Ширяе<strong>в</strong>. Конструируем сило<strong>в</strong>ой ключ. //<br />
Со<strong>в</strong>ременная <strong>электроника</strong>. 2004. №2.<br />
30. Владимиро<strong>в</strong> Е., Ланцо<strong>в</strong> В., Лебеде<strong>в</strong>а О.<br />
Высоко<strong>в</strong>ольтный импульсный источник<br />
питания большой мощности с упра<strong>в</strong>лением<br />
от микропроцессора.// Со<strong>в</strong>ременная<br />
<strong>электроника</strong>. 2007. №7. 2008. №1.<br />
31. А. Лапин. Но<strong>в</strong>ое поколение изделий компании<br />
TЕXAS INSTRUMENTS для упра<strong>в</strong>ляемого<br />
электропри<strong>в</strong>ода. // ЭЛЕКТРОНИКА:<br />
Наука, Технология, Бизнес. 2005. № 6.<br />
12 www.power-e.ru