Эскалаторлардың түрлері

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 62 бет
Таңдаулыға:

Аңдатпа

Дипломдық жобаның тақырыбы Микроконтроллер негізінде метро
эсклаторының басқару жүйесін жобалау. Дипломдық жобаның мақсаты
метро эскалаторының басқару жүйесін автоматтандыру және эскалатордың әр
түрлі режимдегі жұмысын жобалау. Бұл жобада эскалаторды басқару Atmel
компаниясының Atmega48 микроконтроллерінің негізінде жасалды.
Автоматтандырылған жүйенің құны мен оны жасауға кеткен шығындар
есептелді. Тіршілік қауіпсіздігі және еңбекті қорғау бөлімінде метро
эскалаторының қауіпсіздік ережелері қарастырылды, шудың адам ағзасына
әсері және онымен күресу іс-шаралары талқыланды.

Аннотация

Тема дипломного проекта Разработка системы управления эскалатора
метро на базе микроконтроллера. Целью дипломного проекта является
разработать несколько режимов работы эскалатора и автоматизировать
систему управления. В данном проекте разработана система управления
эскалатора метро на базе микроконтроллера Atmega48 от компании Atmel.
Произведен расчет стоимости автоматизированной системы и расходов
для реализации проекта. В разделе охрана труда и безопасности
жизнедеятельности было рассмотрено техника безопасности по
использованию эскалатора метро, влияние шума на человеческий организм и
мероприятия по борьбе с шумом.

Annotation

The theme of the graduation project "Development of a control system based
on the underground escalator microcontroller." The aim of the degree project is to
develop several modes of operation of the escalator and automated control systems.
The project management system was developed based on the underground escalator
microcontroller Atmega48 from the company Atmel.
The calculation of the cost of the automated system and the costs for the
project. In the health and safety was reviewed safety on the use of the subway
escalator, the effect of noise on the human body and measures to combat noise.

10

Мазмұны

Кіріспе

7

1
1.1
1.2
2
2.1
2.2

2.3
2.4

2.5
2.6
3
3.1
3.2
4
4.1
4.2
4.3
4.4

4.5
4.6
5
5.1
5.2
5.3
5.4
Техникалық бөлім
Эскалатор тарихы және сипаттамасы
Эскалатор параметрлері
Конструкторлық бөлім
Микроконтроллердің дамуы
Atmel компаниясының ATMega48, ATMega88, ATMega168
микроконтроллерінің сипаттамасы
Кең импульсті модуляция
MOSFET және IGBT драйверлерінің қолдану ерекшеліктері және
сипаттамалары
Автоматты электр қозғалтқыштар
Эскалатордың электр қозғалтқышын басқару
Бағдарламалық қамтамасыздандыру
Жүйенің Proteus симуляторында орындалуы
Бағдарламаның блок сұлбасы
Экономика негізі
Бизнес жоспар
Амортизациялық шығындарды есептеу
Қолдану аясындағы жылдық шығынды есептеу
Эскалаторлық өнімді енгізуден алынған үнемдеу мөлшері мен
табысты есептеу
Пайда мен шығындарды есептеу
Экономикалық тиімділікті есептеу
Тіршілік қауіпсіздігі және еңбекті қорғау
Тіршілік қауіпсіздігі және еңбекті қорғау жайлы негізгі түсінік
Метро эскалаторының қауіпсіздік ережелері
Шу және оның адам ағзасына әсері және гигиеналық нормалануы
Оператор бөліміндегі шуды есептеу
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
А қосымшасы

11
8
8
11
13
13
17

19
21

32
42
44
44
45
46
46
57
49
50

52
53
56
56
56
58
62
69
70
71

Кіріспе

Эскалаторлар 21-ғасырда жолаушыларды бір деңгейден екінші деңгейге
тасымалдаудағы транстпорттық құралдардың тиімді түрі болып табылады.
Эскалатор жолаушыларды өткізу ерекшелігіне байланысты көптеген
қоғамдық жерлерде пайдалынылады. Соның ішінде метро бекеттері. Метро
бекеттері терең орналасқандықтан және бір мезгілде жолаушылардың көбеюі
эскалаторды мүмкіндігінше қолдануды талап етеді. Және де эскалаторлардың
бір артықшылығы басқару жүйесінде сезгіш құралдар арқылы жолаушылар
жоқ кезде өшіп туруы, соның арқасында біз жұмсалатын электр энергиясын
бірнеше есе азайтамыз. Бұл дипломдық жобада қолданылатын жаңа
технологиялар эскалаторды басқаруға көптеген жеңілдіктер жасайды.

12

1 Техникалық бөлім

1.1 Эскалатор тарихы және сипаттамасы

Эскалатор (ағыл. Escalator,шығу тегі scala деген сөзден - баспалдақ) -
қозғалмалы басқыштары бар бір деңгейден екінші деңгейге адамдарды
тасымалдайтын көтерме - транспорттық машина, көкжиекке 30 -35° бұрышпен
орналасқан. Баспалдақтың басқыштары тұйықталған шынжырға бекітілген, ол
редуктор арқылы электр қозғалтқыштан қозғалысқа келтіріледі. Эскалаторлар
жер асты өткелдерінде, үлкен сауда объектілерінде, вокзалдарда,
метрополитенде көп қолданысқа ие.
Американдық өнертапқыш Джесс Рено 1892 жылы 15 наурызда ең
бірінші эскалаторға патент алды. Дүние жүзінде ең бірінші эскалатор 1894
жылы Кони - Айленд деген ойын алаңында туристтерге арналған аттракцион
ретінде пайда болды. Эскалаторлар алғашында басқышсыз қо зғалмалы тегіс
лента түрінде болған. Кейінірек оларға тұтқа жасады, ал эскалаторлардың
қазіргі түрі 1921 жылы жасалды. Метрополитен бекетінде ең алғашқы
эскалатор 1911 жылы Лондон қаласында Earl's Court бекетіне орнатылды.
Эскалатордың 0,75 мс жылдамдықтағы бір жолының теориялық өткізгіштік
қабілеті 10000 адамсағ құрайды, бірақ іс жүзінде өткізу қабілеті 5000 -6000
адамсағ және түсу жағдайында 7500 адамсағ құрайды.

1.1.1 Эскалаторлардың түрлері
Эскалаторлар негізгі екі классқа бөлінеді - тоннельді және қабаттық.
Тоннельді эскалаторлар ұзын еңіс тоннельдерде қолданылады - терең
метро бекеттерінің шығыстарында. Мұндай эскалаторлардың ұзындығы
конструкциясының беріктілігі және тежегіштерінің сенімділігіне ерекше
талаптар қояды. Бұл эскалаторларға техникалық қызмет көрсету үшін
жолақтарының арасына кең балюстрадалар қажет етіледі. Тоннельді эскалатор
1.1 суретте көсетілген.
Қабаттық эскалаторлар метро станцияларында және терең емес жерасты
өткелдерінде, ғимараттарда пайдалынады. Өйткені оларға еркін кіруге болады
және кең балюстрадалар қажет емес.
Тоннельді және қабаттық эскалаторлар көлбелік бұрышына байланысты
ажыратылады. Көтерілу биіктігі 6 метрге дейін болса көлбеулік бұрышы 30° -
35°, ал 6 метрден асатын болса тек қана 30°.

13

1.1 сурет - Тоннельді эскалатор

1.1.2 КСРО-дағы эскалаторлар
КСРО-да ең бірінші эскалатор Мәскеуде пайда болды. Мәскеу
метрополитенінің құрылысы кезінде 4 терең орналасқан бекетіне эскалатор
қойылды. 1935 жылдан бастап маңызды бекеттерде KONE атты фин
омпаниясының эскалаторлары орнатылды. Басқа шетел өндірушілердің
эскалаторлары 1991 жылдан кейін ғана пайда болды.
Ақырғы он жылдықта эскалаторлар ірі дүкендерде, кеңсе және сауда
орталықтарында кең қолданысқа ие.
Эскалаторлардың артықшылығы:

-
-
Эскалаторлардың өткізгіштік қабілеті жоғары;
Эскалаторлар үздіксіз жұмыс істейтін транспорттық машиналарға

жатады, сондықтан жолаушыларға күтудің қажеті жоқ;

-
Жұмысқа жарамсыз кезінде эскалаторды кәдімгі баспалдақ ретінде

қолдануға болады, лифттің істен шығуы кезінде оның жөнделуін күту керек.
Эскалаторлардың кемшіліктері:

-
-
-
Эскалаторлар лифттерден қымбат болады;
Лифтпен салыстырғанда эскалаторды орнатуға көп орын қажет;
Бірнеше қабатқа көтерілу үшін жолаушыға бірнеше рет ауысып

отыру керек;

14

1.1 к е с т е - Эскалаторлардың дамуы

15 Түрі
Шығарылған
жылы
Өндіруші зауыт
Көтеру
биіктігі
Қуаты
Жылдамдығы
Э-1
1934 -- 1935
Подъёмник (Москва)
10 м

Н-10
1934 -- 1941
Красный металлист
(Ленинград)
7 -- 10 м
56 -- 65
кВт
0,75 мс
Н-20
1934 -- 1941
Красный металлист
(Ленинград)
10 -- 20 м

0,75 мс
Н-30
1934 -- 1941
Красный металлист
(Ленинград)
20 -- 30 м
110 кВт
0,75 мс
Н-40
1934 -- 1941
Красный металлист
(Ленинград)
30 -- 40 м
2x75 кВт
0,75 мс
Н-40М
1942 -- 1960
Перовский машина-өндіруші
зауыты
до 40 м

0,75 мс
ЭМ-1
1952 -- 1966
Перовский машина-өндіруші
зауыты
до 14 м

0,75 мс
ЭМ-4
1952 -- 1966
Перовский машина-өндіруші
зауыты
до 43 м
125 -- 160
кВт
0,75 мс
ЭМ-5
1952 -- 1966
Перовский машина-өндіруші
зауыты
до 50 м
125 -- 160
кВт
0,75 мс
ЭМ-5,5
1952 -- 1966
Перовский машина-өндіруші
зауыты
до 55 м
125 -- 160
кВт
0,75 мс
ЛТ-1
1954 -- 1959
Красный металлист
(Ленинград)
до 65 м

0,9 мс
ЛТ-2
1954 -- 1959
Красный металлист
(Ленинград)
45,2 -- 65 м
200 кВт
0,9 мс
ЛТ-3
1959 -- 1997
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
25,2 -- 45 м
125 кВт
0,9 мс
ЛТ-4
1959 -- 1997
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
12,2 -- 25 м
75 кВт
0,9 мс
ЛП-6,
ЛП-6А
ЛП-6К
ЛП-7К
1959 -- 1997
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
до 6 м

ЛП-6,
ЛП-6А
ЛП-6К
ЛП-7К
1967 -- 1991
Стахановский машина-
өндіруші зауыты
до 6 м

ЛТ-5
1959 -- 1997
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
3,2 -- 12 м
40 кВт
0,9 мс
ЭТ-2
1978 -- 1997
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
45,2 -- 65 м
200 кВт
0,94 мс
ЭТ-3
1978 -- 1997
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
30 -- 45 м
132 кВт
0,94 мс
ЭТ-4
1978 -- 1997
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
15 -- 30 м
90 кВт
0,94 мс
ЭТ-5
1978 -- 1997
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
3 -- 15 м
45 кВт
0,94 мс
ЭТ-6

И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
до 7 м
22 кВт
0,94 мс
ЭТ-2М
1997 -- 2003
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
45,2 -- 65 м

ЭТ-3М
1997 -- 2003
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
30 -- 45 м

ЭТ-4М
1997 -- 2003
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
15 -- 30 м

ЭТ-5М
1997 -- 2003
И. Е. Котлякова атындағы
зауыт (Ленинград)
3 -- 15 м

ЭТ-12,
ЭТ-12П

ЗАО ЭЛЭС, ЗАО
ЛАТРЭС (Санкт-
Петербург)
до 12 м

ЭТ-30

ЗАО ЭЛЭС (Санкт-
Петербург)
до 30 м

1.1 кестенің жалғасы

1.2 Эскалатор параметрлері

Эскалатордың басқыштарының өлшемдері: биіктігі 200 мм,
алаңшасының тереңдігі 400 мм. 45° және 60° көлбеулікте басқыштардың
осындай өлшемдері жолаушылардың қауіпсіз тасымалдауын қамтамасыз
етпейді. Тоннельді эскалаторлардың сатының ені 1 м, ал қабаттық
эскалаторлар үшін 0,6 м. Эскалатордың биіктігі бекеттің орналасу тереңдігіне
байланысты.
Эскалатор баспалдағының қозғалу жылдамдығы жолашыларды
тасымалдаудың өнімділігі максималды болуы және мініп түсуіне қауіпсіз
болуы шарттары ескеріліп орнатылған. Оның мәні 0,72, 0,92 және 1 мс деп
қабылданған. Эскалатор баспалдағының қозғалу жылдамдығын арттыру
зерттелуде. Баспалдақтың қосылған кездегі үдеуі және тоқтау кезіндегі
тежелуі эскалаторда тұрған жолаушылардың қауіпсіздігіне қауіп төндірмеуі
қажет. Осыған байланысты қосылу кезінде үдеуі 0,6 мс-2 және 0,75 мс2,
эскалатордың жүктелуіне қармастан осы мәннен аспауы керек. Тежелудің
мәні 0,6 мс2 түсу кезінде және 1 мс2 көтерілу кезінде осы мәнн ен аспауы
тиіс. Апаттық тоқтату кезінде тежелу үдеуі 2 мс2 аспауы қажет [1].

1.2.1 Өнімділігі

Тасымалдау қабілеті (өнімділігі)
-
бұл белгілі
бір
уақытта

тасымалданған жолаушылар саны (1 сағат немесе 15 минут).

16 Е25Т
с
2003
ЗАО ЭЛЭС (Санкт-Петербург)
3,2 -- 25
м
30; 55 кВт

Е40Т
с
2003
ЗАО ЭЛЭС (Санкт-Петербург)
25 -- 40 м
90 кВт

Е55Т
с
2003
ЗАО ЭЛЭС (Санкт-Петербург)
40 -- 55 м
110; 132 кВт

Е75Т
с
2003
ЗАО ЭЛЭС (Санкт-Петербург)
55 -- 75 м
160; 200 кВт

Е900Т
с
2003
ЗАО ЭЛЭС (Санкт-Петербург)
2,5 -- 9,6
м
7,5; 11; 15; 18,5; 22
кВт
0,5; 0,65
мс
LE6
с
2005
ЗАО ЛАТРЭС (Санкт-Петербург)
1,5 -- 9 м

ЭС04
с
2014
ЗАО Эс-сервис (Санкт-Петербург)
3 -- 12 м
18,5; 30; 37,5 кВт
0,75 мс
ЭС03
с
2014
ЗАО Эс-сервис (Санкт-Петербург)
3 -- 25 м
30; 45; 55 кВт
0,75 мс
ЭС02
с
2014
ЗАО Эс-сервис (Санкт-Петербург)
25 -- 48 м
110 кВт
0,75 мс
ТК65
с
2014
ЗАО Эс-сервис (Санкт-Петербург)
45 -- 65 м
160 кВт
0,75 мс
ЭТХ-
375
с
2008
ООО Конструктор бірлескен
ОАО Кировский зауыт (Санкт-
Петербург)
3 -- 75 м

2009
ThyssenKrupp Elevator

0,5; 0,65
мс

Мынандай жағдайларда:

-
-
-
-
максималды жылдамдықта - 0,9 мс2;
сатының қадамы - 0,4 м;
бір сатыға сыйатын адам саны - 2 адам;
сатының толу коэффиценті, әркелкі толу кезінде - 0,5-0,6.

Тасымалдау қабілеті 8100 адамсағ.
Бұл мән жолаушылар ағынына байланысты қойылған эскалаторлар
ленталарының санын есептеуге арналған құрылыс нормалары мен ережелері
мен орнатылған. Эскалатордың тасымалдау қабілеті оның көтеру биіктігіне
байланысты емес, ол қозғалу жылдамдығы мен оның толу коэффициентіне
байланысты. Егер эскалатордың толу коэффициенті 0,7 -0,8 болса бір
эскалатор сағатына 10-12 мың адам тасымалдай алады.
Эскалатор баспалдағының екі күштік шынжырлары жоғарғы жақта
күштік , ал төменгі жақта жұлдызшаңа созылып тағылған. Күштік
жұлдызшалар электр қозғалтқышынан, қосымша тістерімен немесе
шынжырымен жасалған редуктордан және байланыстырушы муфталардан
тұрады. Эскалаторды қолдануға ыңғайлы және қауіпсіз болу үшін кіре
берісіне тараққа ұқсас кішкене алаңша жасалған және екі жағынан 0,9 -1 м
биіктікте орналасқан тұтқа орнатылған.
Эскалатордың электр қозғалтқышы екі электр қозғалтқышынан тұрады:
негізгі қозғалтқыш және аз қуатты көмекші қозғалтқыш. Кішкене қозғалтқыш
негізгі қозғалтқыштың жөндеу жұмыстарында қолданылады. Тереңде
орналасқан бекеттер үшін 70 -200 кВт қуаты бар қозғалтқыштар қолданылады.
Ал аз тереңдікте орналасқан бекеттер үшін 15 - 55 кВт қуаты бар
қозғалтқыштар қолданылады. Көмекші қозғалтқыштың қуаты 1,5 -7 кВт.
Көмекші қозғалтқыш қосылғандағы эскалатор қозғалысының жылдамдығы
0,05 мс. Бұған қажет етілетін қуат 250 -300 Вт, энергияның жұмсалуы 0,1 -0,20
Вт∙сағ [2].

17

2 Конструкторлық бөлім

2.1 Микроконтроллердің дамуы

Микроконтроллер (Eng Micro Controller Unit, MCU.) - Электрондық
құрылғыларды басқаруға арналған микросұлба. Типтік микроконтроллер бір
микросұлбада процессор функциялары және перифериялары бойынша
біріктіреді, ЖЕСҚ және (немесе) ТЕСҚ бар. Салыстырмалы қарапайым
тапсырмаларды орындауға қабілетті, шын мәнінде бұл бір-микросұлбалы
компьютер.

Сурет 2.1 - 1993 жылы STMicroelectronics шығарған микроконтроллер

Сурет 2.2 - Atmel компаниясы шығарған Attiny 2313 микроконтроллері

18

Бір-микросұлбалы микро ЭЕҚ автоматтандыруды басқарудың жаппай
пайдалану дәуірімен байланысты. Сол кезде контроллер термині (қаз
Controller. - Басқарушы ) пайда болды.
Отандық өндірістің төмендеуіне және импорттың қөбеюіне байланысты,
бұрын пайдаланылған бір-микросұлбалы микро-ЭЕҚ орнына
микроконтроллер (MK) термині пайдаланылады.
Бір-микросұлбалы микро ЭЕҚ-ға бірінші патент американдық Texas
Instruments инженерлері Cochran М. және H. Boone 1971 жылы алды. Олар бір
микросұлбада процессор ғана емес, сонымен қатар жад кіріс және шығыс
құрылғыларында орналастыруға ұсынды.
1976 жылы Intel АҚШ фирмасы i8048 микроконтроллерін шығарды .
1978 жылы Motorola компаниясы MC6801 микроконтроллерін шығарды,
MC6800 микропроцессорымен жүйе командалары сыйысымды.: 4 жылдан
кейін, 1980 жылы, Intel келесі I8051микроконтроллерін шығарды.
Перифериялардың жақсы жиынтығы, микроконтроллердің ішкі немесе
сыртқы бағдарлама жадын икемді таңдау және ақылға қонымды баға нарықта
табысты қамтамасыз етеді. Технология тұрғысынан i8051 микроконтроллер,
өз уақытында өте күрделі өнім болды -кристалда 128 мың транзистор
қолданылған,16-биттік микропроцессор i8086 қарағанда транзисторлар саны 4
есе көп болып табылады.
Бүгін екі ондаған компаниялар түрлері үлкен санын өндірілген i8051
үйлесімді микроконтроллер 200-ден астам нұсқасы бар. Әзірлеушілер
арасында танымал 8-биттік PIC микроконтроллер Microchip Technology
фирмалар мен фирмалар AVR Atmel, 16-биттік MSP430 компания Т.И., және
Limited компания ARM әзірлеу және оларды өндіруге арналған өзге
компанияларға лицензия сатады 32-биттік микроконтроллер архитектура,
ARM, пайдаланыңыз. Жоғарыда аталған Ресей микроконтроллер танымал
қарамастан, Gartner Grup сәйкес сату тұрғысынан рейтингісіне 2009 әлемдік әр
түрлі болып табылады кең маржа Renesas Electronics бірінші орын, Microchip
және Т.И. кейін, екінші Freescale, үшінші Samsung алады.
1979 жылы, КСРО Elektronika МК деп аталатын ғылыми-зерттеу
институты TT 16-разрядты бір-микросұлбалы ЭЕҚ K1801VE1әзірледі.

2.1.1 Сипаттамасы
Жобалау кезінде микроконтроллердің басқа мөлшері және құны бір
жағынан және икемділік және өнімділіктің арасында тепе-теңдікті сақтау
қажет. Түрлі қосымшалар үшін және басқа да параметрлерін оңтайлы
қатынасы айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Сондықтан, дәстүрлі компьютерлік
микропроцессорлар айырмашылығы микроконтроллер көптеген түрлері,
процессор модуль әр түрлі архитектура, ішкі жады мөлшері мен түрі,
перифериялық құрылғылардың жиынтығы, тұрғын үй түрі, және тағы
басқалар жиі Гарвард жад архитектура пайдаланылатын микросхема, яғни,
жеке сақтау бар және тиісінше ЖЖҚ және ТЕСҚ командалық.

19

Сонымен қатар ЖЕСҚ микроконтроллер кіріктірілген болуы мүмкін
емес тұрақты жады бағдарламалар мен деректерді сақтау үшін. Көптеген
бақылаушылар сыртқы жады үшін ешқандай шиналар бар. Ең арзан жад
түрлері тек бір жазбаны мүмкіндік береді. Мұндай құрылғылар контроллері
бағдарлама жаңартылып болады емес жағдайларда жаппай өндіру үшін
жарамды болып табылады. Контроллерлер Басқа модификациялау жазылатын
энергонезависимой еске қабілетті.
Микроконтроллерда болуы мүмкін перифериялардың жартылай тізімі:

-

-

-
-
-
-
-
-
-
-
-
кіріс және шығу ретінде баптауға болатын сандық әмбебап
порттары;
мұндай UART, I²C, SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet ретінде түрлі
кіріс-шығыс интерфейстер;
анологты-сандық және сандық-аналогтық түрлендіргіштер;
компараторлар;
PWM;
таймерлер;
контроллер бесщеточные электр қозғалтқыштары;
контроллер дисплей және пернетақта;
радиожиілік таратқыштар мен қабылдағыштар;
ішкі флэш жады массивтер;
кіріктірілген тәулік, және бақылаушы таймер.

Бағасы мен электр энергиясын тұтыну бойынша шектеулер.
Өндірушілер жиілігі жоғары, олардың өнімдерінің өнімділігін қамтамасыз
етуге ұмтылады, бірақ олар әр түрлі жиілігі мен кернеуі үшін арналған
модификациялау босату, таңдау тұтынушыларын қамтамасыз ету, сонымен
қатар бар. Микроконтроллер көптеген үлгілерде ЖЖҚ және ішкі тізілімдері
үшін статикалық жады қолданылады. Бұл контроллер төменгі жиілікте жұмыс
істеуге мүмкіндік береді және қашан толық тоқтату сағат тіпті деректерді
жоғалтқан жоқ. Жиі перифериялық және компьютерлік модуль өшеді түрлі
қуат үнемдеу режимдерін, бар.
Белгілі өндірушілер:
- MCS 51 (Intel);
- MSP430 (TI);
- ARM (ARM Limited);
- ST Microelectronics STM32 ARM негізделген болып табылмайды
MCU;
- Atmel Cortex, ARM7 және ARM9 негізделген болып табылмайды
MCU;
- Texas Instruments Stellaris табылмайды MCU;
- NXP ARM негізделген LPC табылмайды MCU;
- Toshiba ARM негізделген болып табылмайды MCU;
- Analog Devices ARM7 негізделген болып табылмайды MCU;
- Cirrus Logic ARM7 негізделген болып табылмайды MCU;
- Freescale Semiconductor ARM9 негізделген болып табылмайды MCU;
20

-
-
-
-
-
-

AVR (Atmel);
Atmega;
Attiny;
Xmega;
PIC (Microchip);
STM8 (STMicroelectronics).

2.1.2 Қолдануы

Бір микросұлба
орнына бүкіл жиынтығы салынған көптеген

ерекшеліктерімен заманауи микроконтроллер қуатты жеткілікті есептеуіш
құрылғысының пайдалану, айтарлықтай құрылғылардың оның негізінде
құрылыс өлшемін, қуат тұтынуды және құнын төмендетеді. Түрлі құрылғылар
мен олардың жекелеген бөлiмшелерден басқару пайдаланылатын:

-
есептеу: аналық, қатты дискілерді, контроллерлер мен дискеттер, CD

және DVD, калькуляторлар;

-
электрондық бақылау жүйесін пайдаланады құрылғылардың

электроника және тұрмыстық аспаптар эстрадалық, - кір жуатын машиналар,
қысқа толқынды пештер, ыдыс, телефон және қазіргі заманғы техника,
сондай-ақ түрлі роботтар, ақылды үй, т.б.;

-
өндірістік автоматтандыру - контроллер бағдарламаланатын реле

және ендірілген жүйелер;

-
машинаны басқару жүйелері.

Толығымен көп
өнімді
модельдер ығыстырып 8-биттік жалпы

мақсаттағы процессорлар жатқанда, 8-биттік микроконтроллеров кеңінен
қолданылатын болуы жалғастыруда. Өнімділігі жоғары талап, бірақ төмен
құны маңызды емес, қосымшалар үлкен саны бар, өйткені, бұл болып
табылады. Сонымен қатар, осындай нақты уақыт ақпараттың үлкен көлемін
(мысалы, аудио, видео) өңдеу үшін пайдаланған сандық сигналдық
процессорлар ретінде жоғары есептеу қуаты бар микроконтроллеры, бар.
Бағдарламалау
Әдетте ассемблер тілінде немесе Cи тілінде жүзеге асырылады. Бірақ
басқа тілдер үшінде компиляторлар қолданылады, мысалы Fort және Basic.
MK үшін белгілі Си компиляторлары:

-
GNU Compiler Collection - ARM, AVR, MSP430 және басқа да

көптеген архитектурамен істей алады;

-
-
-
-
-
-
-
-
-
Шағын Device C Compiller - бірнеше архитектура қолдайды;
(AVR үшін) CodeVisionAVR;
(Кез келген М.К. үшін) үшін раунды;
(AVR және AVR32 үшін) WinAVR;
Keil (8051 және ARM);
(Microchip бастап 8051 және PIC) HiTECH;
MK үшін белгілі Basic компилятор;
MikroBasic (Архитектура PIC, AVR, 8051 және ARM);
Bascom (8051 және AVR архитектура);
21

-
-
-

FastAVR (AVR архитектура);
PICBasic (архитектура PIC);
Swordfish (архитектура PIC).

Программаны реттеу үшін әр түрлі симуляторлар пайдаланылады
(микроконтроллердің жұмысын еліктейді) [3].

2.2 Atmel компаниясының ATMega48, ATMega88, ATMega168
микроконтроллерінің сипаттамасы

Ерекшеліктері:

-
-
-
-
-
-
-
-
-
8-битті төмен тұтынатын жоғары сапалы AVR микроконтроллері;
RISC архитектура;
130 команда, көбі бір тактілік циклде орындалуы мүмкін;
ортақ қолданұға арналған 8 биттік 32 регистр;
толық статикалық архитектура;
өнімділігі 16 МГц тактілік жиілікте 16 MIPS;
орнатылған екі циклді көбейткіш;
энергияға тәуелсіз программа және мәлімет жады;
4816 КБ ішкі жүйелік бағдарламаланатын Flash жады бар, 10 000

ошіріпжазу циклдерін шыдайды;

-
жүктеуші
арқылы орнатылған бағдарламаны ішкі жүйелік

бағдарламалау;

-
256512512 байттық EEPROM, 10 000 ошіріпжазу циклдерін

шыдайды;

бар;

бар;
-
-
-
-

-

-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5121К1К байтты SRAM жады (тұрақты ЖЕСҚ);
есептеуден программалық қорғаныс;
периферия сипаттамасы;
екі 8-битті таймерсанағыш салыстыру режимі және бөлек бөлгіші

бір 16-битті таймерсанағыш салыстыру режимі және бөлек бөлгіші

бөлек генераторы бар нақты уақыт санағыш;
алты КЕҢ ИМПУЛЬСТІ МОДУЛЯЦИЯ арна;
TQFP және MFL корпустарда 8 арналы АСТ;
10 битті 6 арна;
8 битті 2 арна;
PDIP корпуста 6 арналы АСТ;
10 битті 4 арна;
8 битті 2 арна;
тізбекті бағдарламаланатын USART;
жүргізушібағыныңқы SPI интерфейс;
орнатылған аналогты компаратор;
Шығыстарының күйі өзгеру кезіндегі үзу және ояту;
микроконтроллердің арнайы сипаттамалары;
22

-

қорек көзі қосылғандағы тастау және қорек көзінің қысқа уақытқа

жоғалу сезгіші;

-
қоректенудің бес режимі:Idle, ADC Noise Reduction, Power-Save,

Power-Down;

-
-
-
-
-
-
-
кіріс және шығыс порттары (2.4 сурет);
23 бағдарламаланатын кіріс-шығыс порттар;
32 шығыс TQFP және MFL қаңқада;
қоректену көзі;
1.8 ден 5.5 В дейін;
жұмыс істеу тактілік жиілігі;
0 ден 16 МГц дейін.

ATMega48ATMega88ATMega168 микроконтролллердің құрылымдық
блок-схемасы 2.3 суретте көрсетілген [4].

2.3 сурет - ATMega48ATMega88ATMega168 микроконтроллерлердің
блок-схемасы

23

2.4 сурет - ATMega48ATMega88ATMega168 микроконтроллердің кіріс-
шығыстары

2.3 Кең импульсті модуляция

Кең импульсті модуляция (КЕҢ ИМПУЛЬСТІ МОДУЛЯЦИЯ, ағыл.
Pulse-Width-Modulation(PWM)) - кілттерді басқаратын импульстің тесіктілігін
өзгерте отырып жүктемедегі кернеуді басқару.

24

Кең импульсті модуляция түрлері:
- аналогтық;
- сандық;
- укілік ( екі деңгейлі);
- үштік ( үш деңгейлі);
Аналогтық кең импульсті модуляция

Кең импульсті модуляция
сигнал аналогты компаратордан

түрлендіріледі, бір кірісіне (компаратордың инвертор кірісіне) ара тәрізді
немесе үшбұрыш тәрізді жиілігі модулдеуші сигналдың жиілігінен артық
сигнал беріледі. Ал екіншісіне модулдеуші үзіксіз аналогты сигнал беріледі.
2.5 суретте компаратордың шығысындағы сигналдар бейнеленген. Кең
импульсті модуляция шығыс импульстарының жиілігі ара тәрізді немесе
үшбұрыш тәрізді кернеудің жиілігіне тең.

2.5 сурет - Компаратор шығысындағы кең импульсті модуляция сигнал

Сандық кең импульсті модуляция
Екілік сандық техникада, шығулар тек қана бір екі мәннен қабылдай
алатын, көмекте шығудың керекті орташа деңгейдің жуықтау табиғи ШИМ
келіп жатыр. Схема соншама қарапайым: N-битным есептеуішпен ара тәрізді
сигнал. Сандық құрылымдар басқаратын қоюлардың реакцияны әдетте
әлдеқайда артық бекіткен жиілікте (ЦШИП) жұмыс істеп жатыр. Такты
импульсмен майдандармен арасында мерзімдерге, шығу тұрақты ЦШИП
қалып жатыр, онда жұмыс істеп жатыр немесе аласа деңгей немесе биік,
жуытысатын сандық V (n) сигналдан деңгеймен есептеуіштің мәні
салыстыратын сандық компаратордан шығудан тәуелділікте. Шығу артына екі
ықтимал мәнмен импульс кезектің сияқты түсіндіруге көп такты болады 0
және 1, әрбір такт бір-бірін ауыстырады. Жеке импульс пайда болулар жиілігі
жуытысатын ~V (n) сигналдың пропорционал деңгейге пайда болып жатыр.
Бір басқа артында келесі бірлікті, бір нобай қалыптастырып жатыр, көп кең
импульс. Айнымалы ендер алған импульс ұзақтықтар ~V (n), еселі
тактирования T мерзімге, ал жиілік 1 (T ∙ 2N) тең. Аласа жиілік ұзақ білдіріп

25

жатыр, түралы T, бір деңгей сигналдың тұрақтылықтың мерзімдері, не
импульс бөлулері аласалау бір қалыптылығы беріп жатыр.
Мерзім толтыратын сандық ШИМ тік төртбұрышты импульсті, мерзімге
кез келген орында тұра алады, мерзімдің артына орташа шамаға тек қана
олардың саны ықпал етіп жатыр. Мысалы, тізбекте 8 бөліктерге мерзімде
бөліктеуде 11110000, 11101000, 11100100, 11100010, 11100001. Бірдей орташа
шаманың мерзімдің артына беріп жатыр, бірақ жеке тұрған (транзистордың)
кілттің жұмыстары тәртібі 1 нашарлатып жатыр.
ШИМ ретінде COM-Порт қолдануға болады. Себебі стартстоп осы 0
0000 0000 1 (8 биттердің сияқты 0 жұғысып жатыр, ал 255 сияқты 0 1111 1111
1, біресе шығыс кернеулердің диапазон -- 10-90 % 10% адыммен [5].

2.4 MOSFET және IGBT драйверлерінің қолдану ерекшеліктері және
сипаттамалары

Қазіргі уақытта Internetional Rectifier, Agilent Technologies (Hewleft
Packard), EUPEC, SEMIKRON фирмалар жеке транзисторды басқаруға
арналған, екі-үш фазалы көпірлік және жартылай көпірлік кеңейтілген
құрылғы гаммасын шығарады. Шығарылатын Mosfet және IGBT
транзисторлар атауы салыстырмалы өсуде, сол сиякты драйвер атауы да,
сондықтан берілген мақала нақтылы тапсырманы шешу үшін өңдеушіге
неғұрлым сәйкес компонентті таңдауға көмектеседі.
Internetional Rectifier (IR) фирмасы Ресейде күштік транзистор және
басқарудың интегралды кіші сұлбасын өңдеуші ретінде бұрыннан әрі жақсы
танымал. Шығарылатын IR драйвері 3-60 кВт қуат диапазонында күштік
каскадтың кез келген кескіндемесінде жұмыс істеуге арналған. HVIC кіші
сұлбасын басқау өңдеу технологиясы өзіне барлық жоғары вольтты
технология жетістіктерін таңдады, сондықтан осы фирманың өнімінен

бастасақ дұрыс болады.
2.1
және 2.2 кестеде IR өнімінің негізгі

драйферлерінің түрі көрсетілген. Кестеге электронды жүк драйверы, қорек
көзінің екінші бақылаушысы, интеллектуалды күштік кілт және кейбір кіші
сұлбаның арнаулы типтері енгізілмеген.

2.1 К е с т е - Internetional Rectifier компаниясының MOSFET және IGBT
драйверлері

26 Драйвер
түрі
Тағайындалуы
Тқосуөшу,
А
Td onoff,НС
T d ,
мкс
Ескертпе
IR2112
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
0.20.42
125105
-
SD.IMO
IR2113
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
2J2
12094
-
SD.UVLO
IR2113
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
22
12094
-
SD.IMO
IR2151
IR2152
Автотербелісті жарты көпірлік
драйвер
600
0.10,21

1,2
Тереңдігі 50%
IR2153
Автотербелісті жарты көпірлік
драйвер
600
0,210.42
-
1,2
Тереңдігі 50%

2.1 кестенің жалғасы

27IR21531
Автотербелісті жарты көпірлік
драйвер
600
0,210.42

0,6
Тереңдігі 50%
IR2155
Автотербелісті жарты көпірлік
драйвер
600
0,210.42
-
1,2
Тереңдігі 50%
IR2156
Автотербелісті жарты көпірлік
драйвер
600
0,210.42

1,2
Тереңдігі 50%
IR2010
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
200
33
9565
-

IR2101
IR2102
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
0.10,21
13090
-
UVLO
IR2106
IR21064
IR2107
IR21074
IR2301
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
0,130.25
180180
-

IR2181
IR218U
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
1717
180
-

IR2213
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
1200
172
280220
-
SD
IR2214
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
1200
23
240240
0,3
UVLO. SSD,
DESAT
IR2130
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0.20.42
675425
2,5
ОСР, UVLO
IR2131
Үш фазалы көпірдің драйвері
600

07

IR2132
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0.20,42
675425
0.8
ОСР, UVLO
IR2133
IR2135
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0,20,42
700700
0,2
ОСР, UVLO
IR2136
IR21362
IR21363
IR21365
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0,130.25
400400
0,4
ОСР. UVLO
IR2137
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0.20,46

0,2
UVLO. SSD,
DESAT. BRAKE
IR2233
IR2235
Үш фазалы көпірдің драйвері
1200
0.20.42
700700
0,2
ОСР. UVLO
IR2181
IR218U
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
1717
180
-

IR2213
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
1200
172
280220
-
SD
IR2214
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
1200
23
240240
0,3
UVLO. SSD,
DESAT
IR2130
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0.20.42
675425
2,5
ОСР, UVLO
IR2131
Үш фазалы көпірдің драйвері
600

07

IR2132
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0.20,42
675425
0.8
ОСР, UVLO
IR2133
IR2135
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0,20,42
700700
0,2
ОСР, UVLO
IR2136
IR21362
IR21363
IR21365
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0,130.25
400400
0,4
ОСР. UVLO
IR2137
Үш фазалы көпірдің драйвері
600
0.20,46

0,2
UVLO. SSD,
DESAT. BRAKE
IR2233
IR2235
Үш фазалы көпірдің драйвері
1200
0.20.42
700700
0,2
ОСР. UVLO

2.2 К е с т е - Internetional Rectifier компаниясының MOSFET және IGBT
аз қуатты драйверлері

2.4.1 IR драйверінің құрылымдық сұлбасы
Бекітпемен басқару сұлбасына келесі талаптар қойылады:
- ашылу кезінде бекітпе кернеуі MOSFET (IGBT коллекторы) ағысы
кернеуінен 10-15 В жоғары болуы керек, яғни жоғары бүйір транзисторы үшін
басқару кернеуі шина қорегі кернеуінен 10-15 В жоғары болуы керек;
- жалпы өткізгіштің сигналды шинасымен байланысты, логикалық
сигналмен драйвер басқарылуы қажет, сәйкесінше жоғары бүйір драйвері
жылжу деңгейінен жоғары вольтты каскадқа ие болуы қажет;
- басқару сұлбасынан шығатын, қуат жалпы шығатын қуатқа қарағанда,
төмен болуы керек;

28 Драйвер
түрі
Тағайындалуы
Кернеу, В
Ток
қосуөшу.,
А
Td onof нс
Td,
МКС
Ескертпе
IR2117
IR2118
Жоғарғы иін драйвері
600
0,20.42
125105
-
UVLO
IR2122
Жоғарғы иін драйвері
500
0,110.11
250200
-
ОСР, UVLO
IR2125
Жоғарғы иін драйвері
500
12
150150
-

ОСР, UVLO
IR2127
IR21271
Жоғарғы иін драйвері
600
0.20,42
200150
1
ОСР, UVLO
IR2128
Инверттеуші жоғарғы иін драйвері
600
0,20.42
200150
-

ОСР, UVLO
IR1210
Төменгі иін драйвері
6-20
и1.5
8565
1

IR2121
Жоғарғы иін драйвері
10-25
12
150150
-

ОСР, UVLO
IR4426
IR4427
IR4428
Төменгі иін драйвері
6-20
U1.5
8565
1

IR2103
Бір кірісті жарты көпірдің драйвері
600
0,130,27
600150
0,5
50. UVLO
IR2104
Бір кірісті жарты көпірдің драйвері
600
0.10,21
60090
0,5
SO.IMO
IR2105
Бір кірісті жарты көпірдің драйвері
600
0,130,27
680150
0,5
50. UVLO
IR2109
IR2109
IR2189
IR2302
Бір кірісті жарты көпірдің драйвері
600
0,1^0,25
180180
0,5
SO. UVLO
IR21094
Бір кірісті жарты көпірдің драйвері
600
0,120,25
180180
0.5-3
so. UVLO
IR2108
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
0,1^0,25
180180
0,5
SO. UVLO
IR21084
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
0,120,25
180180
0.5-3
so. UVLO
IR21083
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
1717
180180
0,5
SO. UVLO
IR210834
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
1717
180180
0.5-3
so. UVLO
IR2184
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
1717
680180
0,5
SO. UVLO
IR21844
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
600
1717
680180
0.5-3
SD. UVLO
IR2110
Жоғарғы және төменгі иіннің
тәуелсіз драйвері
500
22
12094
1
SO. UVLO
IR2111
Бір кірісті жарты көпірдің драйвері
600
0,20.42
850150
07
UVLO

- басқару сұлбасы бекітпе тізбегінде қайта зарядтау тогын қамтамасыз
ету керек. Ол транзистордың динамикалық сипаттамасынн кепілдік береді.
Көрсетілген тапсырмаларды орындауға арналған, негізгі сұлбалық
шешімдер көрсетілген. IR компаниясы өндіретін драйверлерде, құбылмалы
көз немесе сыйымдылықтан шығатын қорек және жылжу деңгейінің жоғары
вольтты тез әсерлі базалық сұлба қабылданған. IR басқару кіші сұлбасының
бастапқы ерекшеліктері: минималды габариттер, төмен пайдалану және
кескіндеменің толық жинағы: жоғарғы және төменгі иіннің жеке драйверлері,
жарты көпірлік және үшфазалы көпірлік. Кристалл типінен тәуелділікте, IR
кіші сұлбаның қосу уақыты ton және өшіру уақыты toff 25-120 нс және
сәйкесінше 15-80 нс, бұл жүзден килогерцке дейін жиілік диапазонында
жұмысты қамтамасыз етеді. IR драйверінің шығыс тогы 3-5 кВт қуат
диапазонында күштік түрлендіргіш құрылғыларында қолдануға мүмкіндік
береді, бұл диапазон IR айқындамасы дәстүрлі күшті және ол үшін транзистор
және модульдің кең гаммасы жіберіледі.

2.6 сурет - IR2110 драйвердің құрылымдық сұлбасы

2.6 суретте көрсетілген IR2110 жарты көпірлік драйвер сұлбасы IR
басқару кіші сұлбаға енгізілген негізгі сұлбалық шешімдерді бейнелейді.
Драйвер құрамына логикалық кіріс сигналын қалыптастыруға арналған,
жылжу деңгейі каскады, бекітпемен бөлінген шығыс басқару каскады және
UVLO басқару кернеуі құрылғысына арналған каскад кіреді. IR драйвер кірісі
TTLCMOS сигналы деңгейімен сәйкес, кейбір кіші сұлбаның (IR211x,
IR215x) логикалық бірлігі деңгейі Vdd қорек кернеуіне пропорционалды
өзгереді, ал қалғандарында (IR210x, IR212x, IR213x) бастапқы деңгейлері TTL
сигнал үшін стандартты болады. Ереже бойынша, кірісте Шмидт триггері
орналасады, ол кіріс сигналының мөлшерін қалыптайды және гистерис
көлемін қамтамасыз етеді, мысалы Vdd қорек кернеуінен 10% тең.

29

Жарты көпірлік драйверлерде жоғары немесе төменгі иіннің тәуелсіз
кірісі болады немесе жарты көпірдің екі транзисторында біруақыттық
қосылуына мүмкіндік бермейді. Ереже бойынша, мұндай кіші сұлбалар tdt
қосу өшірудің уақытын түзейді, ол тесіп өтетін токты алып тастауға қажетті.
Tdt уақыты тиянақталған болады немесе сыртқы элементтер көмегімен
беріледі. Канал драйверінің қосуөшіру уақыты үзілісі келісімді болуы керек,
келісім деңгейі техникалық сипаттамада көрсетіледі. Кіші сұлба реті кіріс
тұрақтандыруы (SD- shut down) болады, ол шығыс сигналын өшіруге
арналған. Шмидт триггерінен кейін, кіріс сигналы тарату деңгейіне барады.
Жоғары қарсы тұру қорғауы бар түйіндер, жалпы өткізгішпен байланысты
логикалық сигналды күштік минустық шина қорегімен келісімдетіледі. Деңгей
таратушы құрамына импульстік фильтр кіреді, ол 50 нс ұзақтығынан төмен
сигналды өткізбейді.
UVLO басқару кернеуі төмендеуіден қорғау сұлбасы әлемде
шығарылатын барлық драйверлерде болады. Ол транзистордың сызықтық
режим жұмысын болдырмайды және 8-11 В жарамсыздану деңгейіне ие.
Деңгейдің жылжу каскады логикалық сигналды басқару сұлбасына жоғары
иін транзисторымен беріледі. IR 5-600 және 1200 В аралығында кернеу
өзгерісіне есептелген кіші сұлбаларды шығарады (IR22xx сериясы). Деңгейдің
жылжу каскады қысық импульс шығаратын, кіріс логикалық сигнал
фронтымен сәйкес, импульс дискриминаторы және RS, шығыс каскадпен
басқару сигналын реттейтін генераторға ие. Мұндай сұлба драйвердің жоғары
каскадының пайдалану тогын лезде төмендетуге мүмкіндік береді.
Дикриминатор қосып өшірудің жоғары жылдамдығынан пайда болатын, dvdt
ауыспалы ток кернеуінің ұлғаюына әсер ететін драйвер тұрақтылығын
көтеруге арналған. Дикриминатордың болуы арқасында IR драйверлер dvdt
50 внс мәнде тұрақты жұмыс істей алады. Жоғары жылдамдықтарда
драйвердің сарт еткізуі мүмкін - бұл жоғары вольтты басқару сұлбасының
негізгі мәселенің бірі, ол сонымен қатар гальваникалық шешуі жоқ. Жоғары
иін кернеу транзисторының сенімді ашылуы үшін жоғары каскад драйвері
қорек шинасынан жоғары болуы керек, аз дегенде UVLO көлеміндей, әдетте
жоғарғы каскад драйвері қорегі үшін бөліктелген көздер қолданылады. IR
драйверінің маңызды артықшылығы болып, өзіндік аз токтың пайдалануынан
қорек драйверлері негізгі көлем арқылы орындала алады. Негізінен олар
басқару транзисторының қажетті тогымен қаматамасыз етеді. Әрине, бұл тек
импульстік режим жұмысында ғана қолданылады. Көлем номиналы
транзистор бекітпесі сипаттамасынан тәуелді және басқару импульсінің
максималды қажетті ұзақтығынан тәуелді. Бұл көлем заряды Своот Vв диод
арқылы Vcc төменгі вольтты қорек көзінен өтеді, жарты көпір жоғары иін
транзисторы жабылғанда және жарты көпір шығысы (Vs драйвері) жалпы
күштік өткізгіштен төмен болады. IR құжаттамасында 5 В СООМ шығысына
қатысты Vs шығысының үйлесуі ұйғарылады. СВООТ көлемінің мәнін
есептеу үшін, IR компаниясы келесі формуланы көрсетеді:

30

Своот = 15∙

,

(2.1)

мұндағы Qg - жоғары иін транзистор бекітпесі заряды;
F - импульс реті жиілігі;
Vcc - қорек кернеуі;
Vf - зарядты диодтың кернеудің тік түсуі (Vв 1 суретте
көрсетілген);
Vls - жарты көпір сұлбасында төменгі деңгей транзисторында
кернеудің түсуі;
Lgbs - статикалық режимде бекітпе тогы;
Lcbs (leak) - конденсатордың өту тогы;
Qls - бір импульсты деңгейдің жылжуы үшін қажетті, заряд
(600 В және 20 нК кіші сұлба үшін 5 нК 1200В кіші сұлбаға).

Бутстрепті диод жоғары вольтты болуы керек, оның кері кернеуі күштік
шина қорегі кернеуімен анықталады. Одан басқа, ШИМ режимінде қалыпты
жұмысы үшін, ол тез әсер етуші, аз өту тогы және кері қайта қосу болуы
керек. Оның орта тік тогы бекітпе сипаттамасына және жұмыс жиілігіне
тәуелді, бірақ ереже бойынша 50 мА аспайды. IR драйвердің шығыс каскады
N- каналды жарты көпірде немесе N - P каналды транзистор арқасында
орындалады. Кіші сұлба типінен тәуелділікте IR драйвері үшін бекітпенің
өшіруқосу тогы 0,12-2 А аралығында болады. Жалпы жағдайда бұл, Mosfet
транзисторын басқаруға және IGBT 50 А ток коллекторына жетеді. Әрине,
өңдеуші Qg бекітпе зарядын ескере, нақты ранзистордың басқару сұлбасын
таңдауға мұқият болуы керек, сонымен қатар тез әсер етуге және
динамикалық шығынға мұқият болуы керек.
Біз жоғары вольтты драйверлерге тән сарт еткізу құбылысы туралы
айтқанбыз. Драйвер өңдеушілер (оның ішінде IR) көптеген мақалаларға
қарамастан, бұл мәселені ысырады, мысалы. Бірақ IR кіші сұлба техникалық
сипаттамасында сарт еткізу тұрақтылығын көтеруге (latch immunity) және
(dvdt immunity) ток күшінің артуы туралы нұсқаулықтар бар. IX YS драйвері
құжаттамасында Lutch-Up Protected (сарт еткізуден қорғау) ескертпелері
көрсетілген. Бұл жанама түрде мәселе өндірушілермен айқындалған,
сәйкесінше сарт еткізуге қарсы шаралар қолданылады. Ұқсас кіші сұлбаларды
қолдану тәжірибесі мұның шыныменде солай екенін көрсетеді.
Сарт еткізудің пайда болу механизмін 2.7 сурет арқылы көрсетуге
болады, мұнда КМОП транзистор МР1 және МН1 жұбымен пайда болған,
әдеттегі шығыс каскад драйвері көрсетілген. Сұлбада активті КМОП
транзисторымен және ішкі диодтармен байланысты, паразитті биполярлы екі
коллекторлы транзистор OP1, ON1,OP2,ON2 қатысады. Осы биполярлы
транзисторлар PNPN триггерлі құрылымын реттейді, ол сарт еткізуге әкеледі.

31

2.7 сурет - Драйвердің шығыс каскады

Берілген сұлбадан көргеніміз, Vout драйвердің шығыс кернеуі Vcc қорек
кернеуінен жоғары болса, (немесе Vcom төмен) Vbc биполярлық
транзистордың ашу кернеуі көлемінен , онда паразитті биполярлы
транзисторлардың біреуі ашылады, және триггер сарт еткізіледі, драйвер
қорегі қысқартылады. Осы кезде ағатын ток интегралды сұлбаның
металдануын бұзу үшін жеткілікті.
Жоғарыда сипатталған процесс ауыспалы ток күшінің артуынан болуы
мүмкін, ол күштік тізбектегі паразитті бөліктенген индуктивтіктердің
болуынан. Жекеше, Vs шығыс драйвері шамасы анықталған көлемде күштік
жалпы өткізгіш шамасынан төмен болса, сарт еткізу пайда болуы мүмкін. IR
драйверінде қолданылатын HVIC технологиясы, dvdt жоғары тұрақтылық
қамтамасыз етеді, әсіресе соңғы кезде пайда болған кіші сұлбалар. Vs
шығыстағы дифференциалды кернеудің кепілденген көлемі, бас тартуға
әкелінбейді, СООМ шығысына қатысты 5 В құрайды. Сарт еткізуден
қарағанда, неғұрлым қауіптісі қысқа тұйықталу режимі (Short Circuit ) немесе
ток бойынша қосып өшіру (Over current) бұл кездегі мәні dvdt, сәйкесінше
dvdt максималды болады.
Сарт еткізудің пайда болуына қарсы әрекеттер, төмендегідей
көрсетілген:
1. Байланыс желісінің паразитті параметрлерін төмендету қажет;
a) Күштік жарты көпір транзисторы байланысы аз ұзындықта болуы
керек.
b) Күштік қорек шинасы және шығыс тізбегі мүмкіндік бойынша,
көпретті машина ретінде орындау дұрыс болады.

32

c) Күштік шина қорегі бойынша, конденсатор жарты көпір
транзисторына максималды жақын болуы керек, және ESL (эквивалентті ретті
индуктивтілік) ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.