A nagy teljesítményű kapcsolóeszközök vezérlési hatékonyságának maximalizálása a kapuvezérlőhöz való megfelelő áramátalakítóval

A tápegységektől és villanymotor-vezérlésektől kezdve a töltőállomásokig és számtalan más felhasználási területig a nagy teljesítményű kapcsolóüzemű félvezetők, például a szilícium (Si), szilícium-karbid (SiC) és gallium-nitrid (GaN) MOSFET-ek, valamint a szigetelt kapus bipoláris tranzisztorok (IGBT) jelentik a hatékony áramellátó rendszerek tervezésének kulcsát. Ahhoz azonban, hogy a tápegység a lehető legnagyobb teljesítményt nyújtsa, megfelelő kapuvezérlőre van szükség.

Ahogyan a neve is jelzi, ennek az alkatrésznek az a feladata, hogy a tápegység nagy teljesítményű félvezető alkatrészének kapuját vezérelje, és azt gyorsan és határozottan kinyissa, illetve bezárja. Ehhez az kell, hogy a kapuvezérlő képes legyen elegendő áramot a bemenetbe (forrás) táplálni/elnyeletni a belső eszköz és a parazitakapacitások és -induktivitások, valamint a terhelésnél (kapu) jelentkező egyéb problémák ellenére. Következésképpen a megfelelően méretezett, megfelelő tulajdonságokkal rendelkező kapuvezérlő használata kritikus fontosságú a tápegységben rejlő lehetőségek minél jobb kiaknázása és a minél magasabb hatásfok elérése szempontjából. Ahhoz azonban, hogy a legtöbbet hozza ki a kapuvezérlőből, a tervezőnek különös figyelmet kell fordítania a kapuvezérlő egyenáramú áramellátására, amely független a tápegység egyenáramú sínjétől. Ez az áramellátás hasonló a hagyományos áramellátáshoz, de van néhány fontos különbség. Az áramellátás lehet egypólusú, de sok esetben nem szimmetrikus (aszimmetrikus) kétpólusú áramellátásról van szó, és vannak egyéb funkcionális és szerkezeti eltérések is. A tervezőknek figyelniük kell a méretre is, hogy az megfeleljen a nyomtatott áramköri lap alapterületére és az eszköz kis magasságára vonatkozó követelményeknek, valamint hogy a kapuvezérlő tápegysége kompatibilis legyen a tervezett összeszerelési és gyártási folyamatokkal.

Ez a cikk a kapuvezérlők áramellátására összpontosít, a Murata Power Solutions MGJ2 sorozatú, kapuvezérlőkhöz tervezett 2 W-os felületszerelt egyenáram-átalakítós tápegységeit használva példaként.

Kezdjük a kapcsolóeszközökkel

A kapuvezérlőben lévő egyenáram-átalakító szerepének és kívánt tulajdonságainak megértése a kapcsolóeszközökkel kezdődik. A kapcsolóeszközként használt MOSFET esetében a kapu–forrás útvonalat használjuk az eszköz nyitásának és zárásának vezérlésére (az IGBT-k hasonlóak). Amikor a kapu–forrás feszültség kisebb, mint a küszöbfeszültség (V_GS < V_TH), a MOSFET a zárási tartományban van, nem folyik nyelőáram, I_D = 0 amper (A), és a MOSFET egy nyitott kapcsolónak felel meg (1. ábra).

1. ábra: A lezárt MOSFET nyelő–forrás útvonala egy nyitott kapcsolónak felel meg (kép: Quora)

Ezzel szemben ha a kapu–forrás feszültség sokkal nagyobb, mint a küszöbfeszültség (V_GS > V_TH), a MOSFET a telítési tartományban van, a maximális nyelőáram folyik (I_D = V_DD/R_L), és a MOSFET egy kis ellenállású zárt kapcsolónak felel meg (2. ábra). Az ideális MOSFET esetében a nyelő–forrás feszültség nulla (V_DS = 0 V), de a gyakorlatban a V_DS feszültség általában 0,2 V körül van a belső R_DS(on) nyitóirányú ellenállás miatt, amely jellemzően 0,1 Ω-nál kisebb, de lehet akár csak néhányszor tíz mΩ is.

2. ábra: Telítési üzemmódban a MOSFET nyelő–forrás útvonala egy kis ellenállású zárt kapcsolónak felel meg (kép: Quora)

Bár a kapcsolási rajzok alapján úgy tűnik, hogy a kapura kapcsolt feszültség nyitja vagy zárja a MOSFET-et, ez csak egy része a történetnek. Ez a feszültség áramot kényszerít a MOSFET-be, amíg a felhalmozott töltésmennyiség elegendő nem lesz annak kinyitásához. A teljesen nyitott állapotba való gyors átmenethez szükséges áram mennyisége a kapcsolóeszköz kapuvezérlőjének méretétől (névleges áram) és típusától függően mindössze néhány mA és több A között lehet.

A kapuvezérlő feladata, hogy gyorsan és határozottan elegendő áramot tápláljon a kapuba a MOSFET kinyitásához, és hogy ezt az áramot fordított irányban kihúzza a MOSFET lezárásához. Hivatalosabban fogalmazva a kaput egy olyan kis impedanciájú forrásról kell vezérelni, amely elegendő áramot tud betáplálni, illetve elnyeletni a vezérlést végző töltésmennyiség gyors bejuttatásához, illetve kihúzásához.

Ha a MOSFET kapuja tisztán ohmos ellenállásos terhelés lenne, akkor ennek az áramnak a betáplálása és kihúzása viszonylag egyszerű lenne. A MOSFET-eknek azonban vannak belső kapacitív és induktív parazitaelemeik, valamint a kapuvezérlő és a nagy teljesítményű eszköz közötti összeköttetések is eredményeznek némi parazitakapacitást és -induktivitást (3. ábra).

3. ábra: A MOSFET modellje szemlélteti a kapuvezérlő teljesítményét befolyásoló a parazitakapacitásokat és -induktivitásokat (kép: Texas Instruments)

Az eredmény a kapuvezérlő jelének a küszöbfeszültség körüli lengése, ami azt eredményezi, hogy az eszköz egyszer vagy többször kinyit és lezár, amíg teljesen nyitott vagy zárt állapotba nem kerül. Ez némileg hasonít a mechanikus kapcsolók „kapcsolóugrálásához” (4. ábra).

4. ábra: A kapuvezérlő kimenetén a MOSFET terhelésének parazitakapacitása és -induktivitása miatt keletkező lengések a mechanikus kapcsoló ugrálásához hasonló lengést és hamis kapcsolásindítást okozhatnak (kép: Learn About Electronics) (Elektronikai ismeretek)

A következmények az előre nem látott kisebb problémáktól, például egy lámpa észrevétlen vagy csupán bosszantó be- vagy kikapcsolásától egészen a tápegységekben, villanymotor-vezérlésekben és hasonló alrendszerekben elterjedten használt gyors kapcsolású impulzusszélesség-modulációs (PWM) áramkörökben bekövetkező valószínű károsodásokig terjednek. A szabványos fél- és teljes hidas áramkörökben, ahol a terhelés egy felső és egy alsó MOSFET-pár között van elhelyezve, ez a jelenség rövidzárat vagy akár maradandó károsodást is okozhat, ha a híd ugyanazon oldalán lévő mindkét MOSFET egyszerre nyit ki akár csak egy pillanatra is. Ezt a jelenséget tápfeszültség-rövidrezárásnak vagy áthúzásnak is nevezik (5. ábra).

5. ábra: Ha a normál esettel ellentétben, amikor a Q1 és a Q4 (balra), illetve a Q2 és a Q3 (jobbra) MOSFET nyit ki egy időben, a híd Q1 és Q2, illetve Q3 és Q4 MOSFET-je nyit ki egyszerre a kapuvezérlő hibája vagy bármilyen más ok miatt, akkor elfogadhatatlan és esetleg károsodást is okozó rövidzár, úgynevezett áthúzás keletkezik a tápsín és a föld között (kép: Quora)

A kapuvezérlő részletes ismertetése

Ahhoz, hogy áramot kényszerítsen a kapuba, a pozitív sín feszültségének elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy biztosítsa a nagy teljesítményű kapcsolóeszköz teljes telítettségét/növekményes állapotának elérését, ám anélkül, hogy meghaladná a kapu megengedett legnagyobb abszolút feszültségét. Bár ez a feszültségérték az adott eszköz fajtájától és típusától függ, az IGBT-k és a szabványos MOSFET-ek általában 15 V-os vezérlőfeszültségnél teljesen kinyitnak, míg a jellegzetes SiC MOSFET-eknek a teljes nyitott állapot eléréséhez 20 V-hoz közelebbi feszültségre lehet szükségük.

A negatív kapuvezérlő feszültség esete kissé bonyolultabb. A zárt állapot eléréséhez elvileg elég, ha 0 V-os feszültség van a kapun. A negatív, jellemzően –5 és –10 V közötti feszültség azonban egy kapuellenállással vezérelve gyorsabb kapcsolást tesz lehetővé. A megfelelő értékű negatív vezérlőfeszültség biztosítja, hogy a kapu–emitter zárófeszültség ténylegesen mindig nulla vagy annál kisebb értékű legyen.

Ez azért kritikus, mert a kapcsolóeszköz és a kapuvezérlő referenciapontja közötti bármilyen emitterinduktivitás (L) (a 6. ábra „x” pontjában) ellentétes irányú kapu–emitter feszültséget okoz, amikor a kapcsolóeszköz lezár. Bár lehet, hogy az induktivitás kicsi, 1000 A/μs átbillenési sebesség (di/dt) esetén még egy nagyon kis, 5 nH értékű induktivitás (néhány milliméteres vezetékes kapcsolat) is 5 V-ot indukál.

6. ábra: A kapcsoló zárásakor a kapcsolóeszköz és a kapuvezérlő referenciapontja közötti „x” pontban még egy elrendezés miatt létrejött kis emitterinduktivitás is ellentétes kapu–emitter feszültséget indukálhat a kapcsolóeszköz zárásakor, ami a kapcsolóeszköz gyors egymásutánban többszöri nyitását és zárását okozó lengést eredményezhet (kép: Murata Power Solutions)

A negatív kapuvezérlő feszültség segít leküzdeni a kollektor/nyelő és a kapu közötti Miller-hatás okozta C_m kapacitás hatását is, amely a kapcsolóeszköz zárásakor áramot táplál a kapuvezérlő áramkörbe. Az eszköz zárásakor a kollektor–kapu feszültség megemelkedik, és a Miller-kapacitáson keresztül C_m × dV_ce/dt értékű áram folyik a kapun át az emitter/forrás C_ge kapacitásába, majd a kapuellenálláson keresztül a vezérlőáramkörbe. A kapun keletkező V_ge feszültség elengedő lehet ahhoz, hogy az eszköz újra kinyisson, ami esetleges áthúzáshoz és károsodáshoz vezethet (7. ábra).

7. ábra: Negatív kapuvezérlő feszültség használatával kiküszöbölhetők a MOSFET-ek és IGBT-k Miller-hatás miatti kapacitásának jelenléte miatt fellépő problémák (kép: Murata Power Solutions)

A kaput negatív irányba vezérelve azonban ez a hatás minimálisra csökken. Emiatt egy hatékony kapuvezérlő létrehozásához pozitív és negatív feszültségsínekre is szükség van a kapuvezérlő funkcióhoz. A legtöbb szimmetrikus kimenetekkel (például +5 V és –5 V) rendelkező kétpólusú egyenáram-átalakítóval ellentétben azonban a kapuvezérlő tápsínjei általában aszimmetrikusak, a pozitív feszültség nagyobb, mint a negatív.

Az átalakító teljesítményének méretezése

Kritikus tényező, hogy mekkora áramot kell biztosítania a kapuvezérlő áramátalakítójának, és így mekkora teljesítményűnek kell lennie. Az alapszámítás meglehetősen egyszerű. A kaput minden kapcsolási ciklusban az R_g kapuellenálláson keresztül kell feltölteni, majd kisütni. Az eszköz adatlapján szerepel egy görbe a kaputöltés Q_g értékére vonatkozóan, ahol a Q_g az a töltésmennyiség, amelyet a kapuelektródába kell injektálni ahhoz, hogy a MOSFET-et adott kapufeszültség mellett kinyissa (meghajtsa). Az egyenáram-átalakító által leadandó teljesítményt a következő képlettel kapjuk meg:

Ahol a Q_g a kaputöltés egy választott kapufeszültség-ingadozás (pozitív-negatív), V_s forrásfeszültség és F frekvencia mellett. Ezt a teljesítményt az eszköz belső kapuellenállása (R_int) és külső soros ellenállása (R_g) emészti fel. A legtöbb kapuvezérlőnek 1–2 W alatti tápegységre van szüksége.

Egy másik szempont a kapu feltöltéséhez és kisütéséhez szükséges csúcsáram (I_pk). Ez a V_s, az R_int és az R_g értékének függvénye. Ezt az alábbi képlet segítségével lehet kiszámítani:

Sok esetben ez a csúcsáram több, mint amennyit az egyenáram-átalakító biztosítani képes. A nagyobb, költségesebb (alacsony munkacikluson működő) tápegységre váltás helyett a legtöbb konstrukció inkább a kapuvezérlő tápsínjeire kapcsolt pufferkondenzátorok segítségével biztosítja azt az áramot. Ezeket a pufferkondenzátorokat az átalakító a ciklus kis áramú részei alatt tölti fel.

Alapszámításokkal meghatározható, hogy mekkorák legyenek ezek az pufferkondenzátorok. Fontos azonban az is, hogy kis egyenértékű soros ellenállásuk (ESR) és egyenértékű soros induktivitásuk (ESL) legyen, hogy ne akadályozzák az általuk szolgáltatott tranziensáramot.

A kapuvezérlő áramátalakítójával kapcsolatos egyéb szempontok

A kapuvezérlők egyenáram-átalakítóinak más egyedi problémái is vannak. Ezek többek között a következők:

• Szabályozás: Amikor az eszköz nem végez éppen kapcsolást, az egyenáram-átalakító terhelése közel nulla. A legtöbb hagyományos áramátalakítónak azonban mindig szüksége van egy minimális terhelésre, különben a kimeneti feszültségük drámaian megnőhet, akár a kapu átütési feszültségszintjéig.

Az történik, hogy ez a magas feszültség a pufferkondenzátorokban tárolódik, így amikor az eszköz kapcsolni kezd, túlfeszültség jelentkezhet a kapun, amíg az áramátalakító feszültségszintje normál terhelés mellett le nem csökken. Ezért olyan egyenáram-átalakítót kell használni, amelynek meg van fogva a kimenőfeszültsége, vagy nagyon alacsonyak a minimális terhelési követelményei.

• Indítás és leállítás: Fontos, hogy az IGBT-ket és a MOSFET-eket a PWM vezérlőjelek ne vezéreljék aktívan, amíg a vezérlőáramkör feszültségsínjeinek feszültsége el nem éri a megadott értékeket. A kapuvezérlőkhöz való áramátalakítók be- vagy kikapcsolásakor azonban előfordulhat olyan átmeneti állapot, amelynek hatására a kapcsolóeszközök – még inaktív PWM-jel esetén is – kinyithatnak, ami áthúzáshoz és károsodáshoz vezethet. Emiatt a egyenáram-átalakító kimeneteinek megfelelően kell működniük be- és kikapcsoláskor, monoton emelkedést és csökkenést mutatva (8. ábra).

8. ábra: Kritikus fontosságú, hogy az egyenáram-átalakító kimenetei megfelelően működjenek a be-és kikapcsolási szekvenciák során, és ne jöjjenek létre rajtuk feszültséglökések (kép: Murata Power Solutions)

• Leválasztó- és csatolókondenzátor: Nagy teljesítmény esetén a nagy teljesítményű inverterek vagy áramátalakítók általában hídkapcsolást használnak a hálózati frekvenciájú váltakozó áram előállítására, illetve a villanymotorok, transzformátorok vagy más terhelések kétirányú PWM-meghajtásának biztosítására. A felhasználó biztonsága és a szabályozási előírások betartása érdekében a kapuvezérlő PWM-jelét és a magasoldali kapcsolóeszközök kapcsolódó kapuvezérlő tápsínjeit galvanikusan el kell szigetelni a földtől, és nem szabad ohmos vezetési útvonalat kialakítani közöttük. Ezenkívül a szigetelőgátnak erősnek és tartósnak kell lennie, és a tervezett élettartam alatt nem szabad jelentős romlást mutatnia az ismételt részleges kisülések hatására.

Ezenkívül a szigetelőgáton keresztüli kapacitív csatolás is okozhat problémákat. Ez analóg a teljesen szigetelt váltakozó áramú hálózati transzformátor primer és szekunder tekercsei közötti kúszóárammal. Ez azt a követelményt támasztja, hogy a vezérlőáramkörnek és a kapcsolódó tápsíneknek immunisaknak kell lenniük a kapcsolócsomópont magas feszültségváltozási (dV/dt) értékére, és nagyon kis csatolókapacitással kell rendelkezniük.

Ennek a problémának a létrejötte a nagyon meredek kapcsolóéleknek köszönhető, amelyek jellemzően 10  kV/μs, sőt a legújabb GaN-eszközök esetében akár 100 kV/μs sebességűek is lehetnek. Ez a gyors feszültségváltozás (dV/dt) átmeneti áramfolyást okoz a egyenáram-átalakító szigetelőgátjának kondenzátorán keresztül.

Mivel az áram I = C × (dV/dt), 10 kV/μs kapcsolási sebesség mellett még egy kis, mindössze 20 pF-os szigetelőgát-kapacitás is 200 mA áramerősséget eredményez. Ez az áram a kapuvezérlő áramkörén keresztül határozatlan visszafolyási útvonalat talál a hídhoz, és feszültségtüskéket hoz létre a kapcsolódó ellenállásokon és induktivitásokon, ami megzavarhatja a kapuvezérlő és akár még az egyenáram-átalakító működését is. Emiatt nagyon kívánatos a kis értékű csatolókapacitás.

A egyenáram-átalakító alapvető szigetelésének és az ahhoz kapcsolódó leválasztásnak van egy másik aspektusa is. A szigetelőgátat úgy tervezték, hogy folyamatosan ellenálljon a névleges feszültségnek, de mivel a feszültséget kapcsolgatja az eszköz, megeshet, hogy a gát állapota idővel gyorsabban romlik. Ez a gát anyagában fellépő elektrokémiai és részleges kisülési hatások miatt következik be, amelyek kizárólag állandó egyenfeszültség hatására jelentkeznének.

A egyenáram-átalakítókat ezért erős és tartós szigeteléssel kell ellátni, és kissé túl kell méretezni a legkisebb kúszóáramutakat és légréseket. Ha az áramátalakító szigetelőgátja a biztonsági szigetelőrendszer részét is képezi, megfelelő hatósági előírások vonatkoznak a szükséges szigetelési szintre (alap, kiegészítő, megerősített), az üzemi feszültségre, a szennyezettségi fokra, a túlfeszültségi kategóriára és a tengerszint feletti magasságra is.

Ezen okokból kifolyólag ott, ahol különböző alap és megerősített védelmi szintek vannak megkövetelve (amelyek általában egyenértékűek az EN 62477-1:2012 szabványban foglaltakkal), az UL60950-1 szabvány csak a megfelelő kialakítású és anyagú, kapuvezérlőkhöz való egyenáram-átalakítókat ismeri el minősítettként, illetve ilyenek minősítése van folyamatban. Az egyszeres betegvédelmi megoldásokat (MOPP), valamint kettős kezelővédelmi megoldásokat (MOOP) megkövetelő, gyógyászati berendezésekre vonatkozó ANSI/AAMI ES60601-1 szabvány még szigorúbb feltételekhez köti az minősítést már most is, és a jövőben még inkább.

• Közös módusú tranziensek elleni védelem: A kapuvezérlők esetében a magasabb kapcsolási frekvenciákon fontos paraméter a közös módusú tranziensek elleni védelem (CMTI, common-mode transient immunity), ha a kapuvezérlő két különálló földreferencia közötti különbségi feszültséggel rendelkezik, mint például a leválasztott kapuvezérlők esetében. A közös módusú tranziensek elleni védelmet a két leválasztott áramkör között ráadott közös módusú feszültség legnagyobb elviselhető növekedési vagy csökkenési sebességeként határozzák meg, és kV/µs vagy V/ns értékben adják meg.

Az erős közös módusú tranziensek elleni védelem azt jelenti, hogy ha a szigetelőgátat egy nagyon meredek emelkedésű (pozitív) vagy süllyedésű (negatív) jel („ütés”) éri, a leválasztott elrendezés két oldalán – az adásoldalon és a vételi oldalon – az értékek túllépik az adatlapon szereplő műszaki adatokat. A egyenáram-átalakító adatlapján meg kell adni ennek a paraméternek a meghatározott értékét, és a tervezőknek ezt az értéket az áramkörük működési frekvenciájának és feszültségének sajátosságaihoz kell igazítaniuk.

A kapuvezérlők egyenáram-átalakítóira vonatkozó követelmények teljesítése

A Murata – felismerve a kapuvezérlők egyenáram-átalakítóival szemben támasztott, nagyon sok kihívást jelentő és gyakran ellentmondásos követelményeket – kibővítette furatszerelt MGJ2 sorozatú egyenáram-átalakítóinak választékát, és már felületszerelt egyenáram-átalakítókat is kínál. Áramátalakítói teljesítményük, kis méretük és lapos profiljuk (kb. 20 mm hosszú × 15 mm széles × 4 mm magas), valamint a felületszereléses gyártási eljárásokhoz való alkalmasságuk miatt jól használhatóak IGBT-k és MOSFET-ek magas- és alacsonyoldali kapuvezérlő áramköreinek áramellátására olyan eszközökben, ahol szűkös a hely, és korlátozva van a tömeg (9. ábra).

9. ábra: Külső megjelenésében és méretében a Murata MGJ2 sorozatú egyenáram-átalakítók minden egysége egyforma, de különböző bemenőfeszültség-értékekkel és kétpólusú kimenőfeszültség-párosításokkal kaphatóak (kép: Murata Power Solutions)

A 2 W-os áramátalakítók e termékcsaládjának tagjai 5 V, 12 V és 15 V névleges bemenőfeszültségről működnek, és aszimmetrikus kimenőfeszültségeket (+15 V/–5 V, +15 V/–9 V és +20 V/–5 V) kínálnak, hogy a lehető legnagyobb rendszerhatásfok és legkisebb elektromágneses zavarás (EMI) mellett optimális vezérlési szinteket tegyenek lehetővé. A felületszerelt tokozás megkönnyíti a kapuvezérlőkkel való fizikai összeépítést, és lehetővé teszi az azokhoz közelebb történő elhelyezést, így csökkentve a kábelezés bonyolultságát, és egyúttal minimálisra csökkentve a elektromágneses (EMI) a rádiófrekvenciás zavarások (RFI) felvételét.

Az MGJ2 sorozatot a villanymotor-vezérlésekben és inverterekben használt hídáramkörök által megkövetelt magas szigetelési és feszültségváltozási (dV/dt) követelményekre tervezték, az ipari kategóriájú hőmérsékleti besorolás és felépítés pedig hosszú élettartamot és nagy megbízhatóságot kínál. További lényeges jellemzők:

• Megerősített szigetelés az UL62368-minősítéshez szükséges szinten (folyamatban)
• ANSI/AAMI ES60601-1-minősítés (folyamatban)
• 5,7 kV egyenáramú szigetelési tesztfeszültség (a nagyfeszültségű vizsgálat alapján)
• Rendkívül kis leválasztókapacitás
• Működés +105 °C-ig (hőmérséklet-növekedés esetén történő teljesítménycsökkenéssel)
• Rövidzárvédelem
• Közös módusú tranziensek elleni védelem (CMTI), jellemző érték: > 200 kV/µs
• A szigetelőgát-ellenállás által elviselt folyamatos feszültség: 2,5 kV
• Jellemző részleges kisülési teljesítmény

Az MGJ2 sorozattal elérhető teljesítménytartományt két egységgel szemléltetjük:

•Az MGJ2D152005MPC-R7 névleges 15 V (13,5–16,5 V) bemenőfeszültséget igényel, és nagymértékben aszimmetrikus kimeneteket kínál +20 V és –5,0 V feszültséggel, egyenként akár 80 mA kimenőárammal. A legfontosabb műszaki adatok közé tartozik a (maximum) 9%-os, illetve 8%-os terhelésszabályozás a két kimeneten (értelemszerűen), a 20/45 mV (jellegzetes/maximális) alatti hullámosság és zaj, a 71/76% hatásfok (minimális/jellegzetes), a mindössze 3 pF leválasztókapacitás és a körülbelül 1 100 000 óra (a MIL-HDBK-217F szabvány 2. kiegészítése (MIL-HDBK-217F N2) szerint meghatározott) és 43 500 000 óra (a Telecordia SR-332 számítási modellek alapján meghatározott) meghibásodásig várható átlagidő (MTTF).

•Az MGJ2D121509MPC-R7 névleges 12 V (10,8–13,2 V) bemenőfeszültséget igényel, és aszimmetrikus kimeneteket kínál +15 V és –9,0 V feszültséggel, egyenként szintén akár 80 mA kimenőárammal. Az egyéb fontosabb műszaki adatok közé tartozik a 8%/13%-os terhelésszabályozás (jellegzetes/maximális) a +15 V-os kimeneten és 7%/12%-os terhelésszabályozás (jellegzetes/maximális) a –9,0 V-os kimeneten, a 20/45 mV (jellegzetes/maximális) alatti hullámzás és zaj, a 72/77%-os hatásfok (minimális/jellegzetes), a 3 pF leválasztókapacitás és a körülbelül 1 550 000 óra (a MIL-HDBK-217 FN2 szerint meghatározott) és 47 800 000 óra (a Telecordia számítási modellek alapján meghatározott) meghibásodásig várható átlagidő (MTTF).

A sorozat tagjainak közös adatlapja a statikus és dinamikus teljesítményt részletező elvárt felsorolások és grafikonok mellett felsorolja a számos ágazati szabványt és szabályozási előírást, amelyeknek ezek az áramátalakítók megfelelnek, valamint az e tényezők meghatározásához használt vizsgálati feltételek átfogó részleteit. Ez magasabb szintű bizalmat eredményez, és felgyorsítja az olyan berendezésekben használt termékek terméktanúsítását, amelyekre szigorú megfelelőségi követelmények vonatkoznak.

Összegzés

A megfelelő MOSFET vagy IGBT kiválasztása a kapcsolóüzemű tápegységek tervezéséhez csak a tervezési folyamat egyik lépése. Ott van még a hozzá tartozó kapuvezérlő, amely a kapcsolóeszközt vezérli, gyorsan és határozottan váltogatva annak nyitott és zárt állapotát. A kapuvezérlőnek viszont megfelelő egyenáram-átalakítóra van szüksége, hogy elérhesse a megfelelő a működési teljesítményt. Mint látható, a Murata MGJ2 sorozatú, 2 W-os, felületszerelt egyenáram-átalakítói biztosítják a szükséges villamos teljesítményt, és megfelelnek annak a számos bonyolult biztonsági és szabályozási előírásnak is, amelyeket ez a funkció megkövetel.