Wybrane zastosowania tranzystorów MOSFET w układach prostownikowych

This paper describes the principles of operation and the physical model of an electronic commutator acting as a reverse-conducting transistor AC-DC rectifier with MOSFETs as fast-switching controlled electrical valves with a low ON-state voltage drop. An electronic commutator, when seen as a transistor AC-DC rectifier, can be used in many fields, e.g., for multifunctional automotive generator/starter and conventional DC motors and generators, generator sets, welding machines, etc. The paper also describes a new reverse-conducting transistor AC-DC rectifier, without the use of optoelectronic separation (which does not require a separate power supply), which may be easily realized in IC technology. Computer simulation allows for currents timing of all components of the electronic-commutator’s physical model, both during normal operation as well as in some states of emergency. The paper presents the results of bench experimental studies where the MOSFETs were used as a fast-switching controlled electrical valves with a relatively low ON-state voltage drop. For experimental studies, an electronic commutator has been put together on the Mitsubishi FM600TU module. The reverse-conducting transistor AC-DC rectifier in a three-phase bridge connection has a lot of advantages compared to the conventional diode AC-DC rectifier, such as higher energy efficiency and greater reliability resulting from the lower temperature of electrical valves.Artykuł opisuje zasadę działania oraz modele fizyczne komutatorów elektronicznych, działających jako tranzystorowe prostowniki z wykorzystaniem tranzystorów MOSFET z wstecznym przewodnictwem prądu jako klucze elektroniczne o małym spadku napięcia. Komutator elektroniczny, dzialający jako tranzystorowy pro-stownik, może być stosowany w wielu dziedzinach, na przykład, jako prostownik prądnicy samochodowej i konwencjonalnego prądnicorozrusznika, spawarek mobilnych itp. Artykuł opisuje również nową konfigurację prostownika tranzystorowego bez użycia optoelektronicznych elementow separacyjnych, dzięki czemu możliwa jest łatwa realizacja prostownika w technologii układów scalonych. Symulacja komputerowa pozwa-la na uzyskanie przebiegów czasowych prądów i napięć na wszystkich elementach modelu fizycznego komutatora elektronicznego, zarówno podczas normalnej pracy, jak również w wybranych stanach awaryjnych. W pracy przedstawiono również wyniki badań laboratoryjnych, gdzie eksperymentalne tranzystory MOSFET były używane jako szybko przełączalne sterowalne zawory elektryczne (klucze elektroniczne) o stosunkowo niskim spadku napięcia w stanie przewodzenia. W badaniach eksperymentalnych, jako komutator elektroniczny został wykorzystany moduł tranzystorów MOSFET typu FM600TU firmy Mitsubishi. Tranzystorowy prostownika trójfazowy w układzie mostkowym ma wiele zalet w porównaniu z konwencjonalnym diodowym prostownikiem, takich jak wyższa sprawność energetyczna oraz większa niezawodność, wynikająca z niższej temperatury zaworów elektrycznych. W artkule zamieszczono również prostownik tranzystorowy jednofazowy, zintegrowany ze stabilizatorem impulsowym, który może być zrealizowany również jako jeden układ scalony