СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2014

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 13 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2014 Двигатель +E n –E n Драйвер GaAs Микро- контроллер GaAs Сенсор Сенсор Двигатель +E n –E n Драйвер GaAs GaAs GaAs Микро- контроллер GaAs Рис. 1. Фазоинвертор с нулевой точкой Рис. 2. Схема многоуровневого фазоинвертора с нулевой точкой Очевидно, что указанные в табли- це i-GaAs полупроводниковые прибо- ры можно применить в любой широ- ко известной схемеШИМ-контроллера электродвигателя. Однако особый инте- рес представляют те конструкции, в которых характерные особенности данного полупроводникового матери- ала могут проявиться наиболее полно. Одним из ключевых факторов явля- ется лёгкость и относительная про- стота обеспечения оптоэлектронно- го управления силовыми компонен- тами на основе i-GaAs, а другим таким фактором – возможность получения полупроводниковых приборов с ком- плементарными типами проводимо- сти и очень близкими параметрами быстродействия. Оба упомянутых фактора позволяют с лёгкостью конструировать многофаз- ные и многоуровневые частотные пре- образователи с биполярным питанием. Схемотехнически такие преобра- зователи почти не отличаются от устройств с однополярным питанием, однако биполярные схемы существен- но облегчают формирование высоко- частотных синусоидальных сигналов с минимальным уровнем гармоник, что является следствием значительно луч- ших частотных свойств GaAs приборов по сравнению с силовыми компонента- ми на основе кремния и простоты обе- спечения быстродействующей гальва- нической развязки цепей управления при меньших динамических потерях. Особо следует отметить возмож- ность непосредственного оптическо- го управления силовыми приборами, так как генерируемый встраиваемым лазером или светодиодом свет име- ет длину волны 810 нм, соответствую- щую области максимальной чувстви- тельности GaAs. На рисунке 1 показана упрощённая блок-схема фазоинвертора с нулевой точкой для получения двух находящих- ся в противофазе комплектов сигналов с широтно-импульсной или амплитуд- но-частотной модуляцией. Сдвиг фаз составляет 180 ° . В таком исполнении можно получить более высокую выход- нуюмощность, удвоить размах напря- жения, получить более высокий КПД и свести к минимуму искажения по стробоскопированию выходных сину- соид напряжения. На рисунке 2 показан многоуров- невый повышающий фазоинвертор с минимизацией искажений выходно- го пакета импульсных сигналов. Данный многоуровневый инвертор будет удобен для построения схем инвертирования сигнала на несколько киловольт. В свя- зи с тем, что здесь применяется фактиче- ски каскодное включение силовых клю- чей с оптолазерным запуском, быстро- действие запуска верхнего и нижнего многоуровневого ключа будет не хуже одноключевого исполнения в каждой фазе. В принципе, такие схемы можно упростить путём замены транзистор- но-диодного силового ключа на фото- силовой GaAs диод с высоким кванто- вым выходом, близким к 100% (т.е. спо- собность поглощать и преобразовывать входящий оптический, точнее, инфра- красный сигнал с лазерного диода). В качестве силовыхфотоключей могут использоваться все типы GaAs высоко- вольтных приборов: IGBT, MOSFET, JFET, HBT, динисторы, GTO, ЛПД, ЛПТ (лавин- ные транзисторы) и др. Сенсорика для отслеживания режимов работы преобразователя, в принципе, аналогична используемой в кремниевых силовых преобразователях (температу- ра, ток, напряжение), но с дополнитель- ной особенностью, а именно: отслежива- ние состояния силовыхGaAs приборов будет дополнительно осуществляться по © СТА-ПРЕСС