Понятие электронный аппарат

Электронные аппараты являются бесконтактными статическими аппаратами, выполненными на базе полупроводниковых приборов.

В электронных аппаратах основным элементом, управляющим потоком электрической энергии, являются коммутирующие статические (бесконтактные) ключи. Функции бесконтактных ключей в настоящее время преимущественно выполняют силовые полупроводниковые приборы (СПП). К силовым полупроводниковым приборам относятся приборы с максимально допустимым средним током свыше 10 А или импульсным током свыше 100 А.

Принцип действия таких аппаратов основан на изменении проводимости входящих в них управляемых нелинейных элементов. При этом диапазон изменения проводимости может быть очень широким. Проводимость может изменяться непрерывно или дискретно. Дискретное (или импульсивное) управление является более предпочтительным, так как позволяет реализовывать более высокие технико-экономические характеристики, в частности получить существенно лучшее значение КПД.

Поэтому в современных электронных аппаратах исполнительные органы работают в ключевом режиме.

Силовые полупроводниковые приборы работают в качестве электронных ключей в двух состояниях – включенном, соответствующем высокой проводимости, и выключенном, соответствующем низкой проводимости. В этих режимах их вольтамперные характеристики (ВАХ) подобны характеристикам нелинейных элементов релейного типа. Физической основой большинства таких приборов являются полупроводниковые структуры с различными типами электронной проводимости.

Управление электронной проводимостью позволяет осуществлять бездуговую коммутацию электрических цепей.

По принципу действия силовые полупроводниковые приборы разделяются на три основных вида: диоды (вентили), транзисторы и тиристоры.

По степени управляемости силовые полупроводниковые приборы разделяются на две группы: не полностью управляемые приборы, которые можно переводить в проводящее состояние, но не наоборот, например, тиристоры (условно к этой группе можно отнести также и диоды, состояние которых определяется полярностью приложенного к ним напряжения); полностью управляемые приборы, которые можно переводить в проводящее состояние и обратно сигналом управления (например, транзисторы или запираемые тиристоры).

Сигнал управления формируется электронным устройством (формирователем), входящим в состав системы управления (СУ) аппарата, преобразователя или другого устройства, содержащего электронный ключ. Такое устройство именуют оконечным каскадом СУ (или формирователем импульсов), а в технической литературе его часто называют драйвером (driver). Основная функция драйвера заключается в формировании сигнала управления, необходимого для включения или выключения ключа при воздействии информационного сигнала малой мощности. Функционально драйвер аналогичен приводу электромеханического коммутационного аппарата.

В 80 гг. ХХ в. начался новый этап в развитии силовой электроники, который был обусловлен освоением мощных быстродействующих, полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов: мощных полевых транзисторов; транзисторов с изолированным затвором; запираемых тиристоров.

Одновременно начался выпуск силовых интегральных модулей – компактных конструкций, в которых размещены силовые электронные ключи и элементы микроэлектроники с различной степенью интеграции. Такие модули позволяют реализовывать различные законы регулирования, включая формирование сигналов защиты, диагностики и др.

При необходимости такие модули могут также включать в себя микропроцессоры или соответствующий интерфейс для сопряжения с устройствами управления более высоких уровней.

Элементная база современной силовой электроники расширила диапазон коммутируемых мощностей до единиц мегаватт, позволила поднять верхний уровень частоты коммутации электронных ключей, что сделало возможным создавать аппараты управления, регулирования и защиты постоянного и переменного тока с высокими технико-экономическими показателями.