Motion Control

Sinusförmig ansteuern – der Weg zu niedrigen Verlusten bei HV-IPDs

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Halbleiterhersteller bieten HV-IPDs für verschiedene Anwendungen. Als drehzahlgeregelte Antriebe auch im Konsum-Markt (beispielsweise in Haushaltsgeräten) eingeführt wurden, waren HV-IPDs mit Logikschaltkreisen zur Erzeugung trapezförmiger Steuersignale von einem PWM-Eingangssignal und mit einer Strombrücke aus High-Voltage-IGBTs und zugehörigen FRDs (Fast-Recovery Dioden) ausgestattet.

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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS 20/2015 erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

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Toshiba hat eine Serie von HV-IPDs für die trapezförmige Ansteuerung entwickelt, darunter den TPD4151K und TPD4142K. Diese basieren auf SOI-Technik und vereinen Low-Voltage Gate-Ansteuerung sowie Schutzschaltkreise auf einem Chip zusammen mit den High-Voltage-IGBTs und FRDs.

Die integrierten IGBTs bieten eine niedrige Durchlassspannung, was zu einem hohen Wirkungsgrad führt. Diese Art von HV-IPDs eignet sich sehr gut zur trapezförmigen Ansteuerung kleiner Motoren in Anwendungen mit geringer Leistungsaufnahme wie etwa Luftreiniger.

Sinusförmige Ansteuerung bei hoher Leistung

Der zunehmende Einsatz von Motoren mit sinusförmiger Ansteuerung verlangt entsprechende HV-IPDs. Dies trifft vor allem auf Anwendungen mit hoher Leistungsaufnahme zu (etwa Spülmaschinen und Klimaanlagen mit Außeneinheiten), die große Motoren verwenden und deshalb für eine Sinus-Gegen-EMF einfacher zu entwickeln sind.

Die HV-IPDs TPD4123K, TPD4144K und TPD4135K für sinusförmige Ansteuerung liefern eine maximale Betriebsspannung bis 450 V und eine maximale Gleichstrombelastung von 1 A, 2 A bzw. 3 A. Die Bausteine enthalten sechs 500-V-IGBTs und die zugehörigen FRDs zusammen mit Schutz-, Logik- und Treiberschaltkreisen in Toshibas SOI-Technologie.

Vor kurzem hat Toshiba den TPD4204F für eine sinusförmige Ansteuerung vorgestellt. Im Gegensatz zu den vorherigen monolithischen HV-IPDs steht damit ein Multi-Chip-Baustein mit sechs einzelnen 600-V-MOSFET-Chips (mit integrierter Anti-Parallel-Diode) und einem IC mit Logik- und Schutzschaltkreisen in einem 30-Pin-SMD-Gehäuse (SOP30 mit 20 mm x 11 mm x 2 mm) zur Verfügung.

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