Suurnopeushilaohjain IGB-transistoreille
Tiainen, Juha (2007)
Tiivistelmä
Hilalta ohjattavien tehokytkimien, kuten IGBT tai MOSFET, ohjaaminen toteutetaan
ohjausjännitettä muuttamalla. Hilaohjaimen tehtävä on ladata tehokytkimen
hilakapasitanssia ohjattuun jännitteeseen. Hilaohjaimen siirtämän varauksen suuruuteen
vaikuttaa hilakapasitanssin todellinen suuruus ja käytettävä ohjausjännite. Hilaohjaimen
virrankäsittelykyky määrittää hilaohjaimen nopeuden siinä mielessä, että ohjattavan
komponentin hilavaraus tulisi pystyä lataamaan ja purkamaan tietyssä suhteessa
kytkentätaajuuteen. Kytkentätaajuuksien kasvaessa myös hilaohjaimen
virrankäsittelykyky sekä hilaohjaimen teho joutuvat uudelleen arvioitaviksi.
Työssä perehdytään IGBT:n toimintaan ja hilaohjainratkaisuihin suurilla
kytkentätaajuuksilla. Työssä ontutkittu mahdollisuutta rakentaa IGBT:n hilaohjain jo
markkinoilla olevista MOSFET:ien hilaohjaimista. Suurnopeushilaohjaimesta
suunnitellaanja rakennetaan prototyyppi. Prototyypin suoriutumista tehtävistään
tarkastellaan tekemällä mittauksia. Lopuksi arvioidaan asioita joiden tulee muuttua
matkalla kohti megahertsien kytkentätaajuuksia.
ohjausjännitettä muuttamalla. Hilaohjaimen tehtävä on ladata tehokytkimen
hilakapasitanssia ohjattuun jännitteeseen. Hilaohjaimen siirtämän varauksen suuruuteen
vaikuttaa hilakapasitanssin todellinen suuruus ja käytettävä ohjausjännite. Hilaohjaimen
virrankäsittelykyky määrittää hilaohjaimen nopeuden siinä mielessä, että ohjattavan
komponentin hilavaraus tulisi pystyä lataamaan ja purkamaan tietyssä suhteessa
kytkentätaajuuteen. Kytkentätaajuuksien kasvaessa myös hilaohjaimen
virrankäsittelykyky sekä hilaohjaimen teho joutuvat uudelleen arvioitaviksi.
Työssä perehdytään IGBT:n toimintaan ja hilaohjainratkaisuihin suurilla
kytkentätaajuuksilla. Työssä ontutkittu mahdollisuutta rakentaa IGBT:n hilaohjain jo
markkinoilla olevista MOSFET:ien hilaohjaimista. Suurnopeushilaohjaimesta
suunnitellaanja rakennetaan prototyyppi. Prototyypin suoriutumista tehtävistään
tarkastellaan tekemällä mittauksia. Lopuksi arvioidaan asioita joiden tulee muuttua
matkalla kohti megahertsien kytkentätaajuuksia.