Birkaç yüz volt mertebesindeki voltajların değiştirilmesi belirli bir teknik sorun ortaya çıkarır. Buna bir de anahtardan geçen önemli miktardaki akımı eklersek, konu daha da karmaşık bir hal alır. IGBT (Yalıtılmış Kapı Bipolar Transistör) transistörleri bu tür amaçlar için tasarlanmıştır. Bu makalede gösterilen devre, 600 V'a kadar bir besleme voltajı ve 27 A'lık bir akımla bir DC yükünü açıp kapatmak için tasarlanmıştır, çünkü IRG4PC50U tipi transistörün dayanabileceği şey tam olarak budur. Aşağıda IRG4PC50U'nun veri sayfasına göre maksimum parametreleri verilmiştir: IGBT transistörleri, onları MOSFET transistörlerinden ayıran belirli bir özelliğe sahiptir, yani doygunluk durumunda, açık kanalın (R DS ( açık) ) düşük direnci nedeniyle sabit bir U CEsat voltajı ile karakterize edilirler . Yüksek voltajlarda çalışmaya uygun MOSFET transistörler, nispeten yüksek bir açık dirençle (birkaç yüz miliohm, tipik olarak 0,3...1 Ohm) karakterize edilir. Açık bir kanal olarak alınabilecek bir dirençteki güç kaybı, içinden geçen akımın karesiyle doğru orantılıdır. Maksimum akım değeri, birkaç basit dönüşümden sonra elde edilen formül kullanılarak hesaplanabilir: I = U CEsa / R DS ( açık) Bizim durumumuzda, IRG4PC50U transistörü için: U CEsa = 1,65 V'ta, maksimum akım değeri 1,65…5,5 A aralığındadır. Bu, IGBT transistörünün yetenekleri düşünüldüğünde nispeten küçük bir akımdır. Örneğin bir MOSFET transistöründen 20 A akım geçtiğinde, üzerindeki kayıplar 120...400 W olurken, bir IGBT'de bu kayıp sadece 33 W olur. Yönetici modülünün şeması aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
IRG4PC50U sürücüsü, giriş ve çıkış arasında bir opto-coupler içeren TLP250 kullanılarak oluşturulmuştur. TLP250'nin 2 ve 3 numaralı pinlerine voltaj uygulanarak güç transistörü açılır. R2 direnci aşırı yük sırasında T1'in kapı akımını sınırlar. R3 direnci kapıyı kapatır ve bu sayede TLP250'ye herhangi bir besleme gerilimi olmadığında transistörün yanlışlıkla açılması önlenir. Diyot D2 ve D3, kapı-emitör voltajını güvenli bir değere (yaklaşık ±16 V) sınırlar; bu, IGBT transistörlerinin büyük çoğunluğunda ±20 V'tur. Direnç R1, TLP250'deki LED'den geçen akımı, 5 V'luk bir giriş voltajında yaklaşık 8 mA değerine sınırlar. Kondansatör C5, üretici tarafından önerilen ve dahili operasyonel amplifikatörün çalışmasını stabilize eden bir bileşendir. D4 diyotu transistörü zıt polaritedeki tepe geriliminden korur. Tüm devre 61 mm x 61 mm ölçülerindeki tek taraflı baskılı devre kartı üzerine monte edilmiştir. Radyatöre T1 transistörü ve D4 diyotu monte edilmelidir. Bu elemanların metal ek parçaları arasında galvanik izolasyonun sağlanması gerekmektedir. J3 ve J4 konnektörlerine giden rayların, içlerinden büyük bir akım geçebilmesi için masif yapılması gerekir.
Devre, ±12…15 V voltajlı iki kutuplu bir güç kaynağından beslenmelidir. Ancak, 12…15 V aralığında bir voltaja sahip tek kutuplu bir güç kaynağının kullanılmasına izin verilir. J2 konnektörünün „+” ve „GND” terminallerine bağlanmalı ve „–” pimi „GND”ye bağlanmalıdır, C2 ve C4 elemanlarına ise, bilinen nedenlerden dolayı gerek yoktur. Bu aktüatör modülü, çıkış tarafından ortak bir emitöre sahip bir devre olarak düşünülmelidir: J3 konnektörüne daha düşük bir potansiyel, J4 konnektörüne ise daha yüksek bir potansiyel bağlanır. TLP250 güç kaynağı ve transistör emitörü birbirine galvanik olarak bağlanmıştır.
IRG4PC50U sürücüsü, giriş ve çıkış arasında bir opto-coupler içeren TLP250 kullanılarak oluşturulmuştur. TLP250'nin 2 ve 3 numaralı pinlerine voltaj uygulanarak güç transistörü açılır. R2 direnci aşırı yük sırasında T1'in kapı akımını sınırlar. R3 direnci kapıyı kapatır ve bu sayede TLP250'ye herhangi bir besleme gerilimi olmadığında transistörün yanlışlıkla açılması önlenir. Diyot D2 ve D3, kapı-emitör voltajını güvenli bir değere (yaklaşık ±16 V) sınırlar; bu, IGBT transistörlerinin büyük çoğunluğunda ±20 V'tur. Direnç R1, TLP250'deki LED'den geçen akımı, 5 V'luk bir giriş voltajında yaklaşık 8 mA değerine sınırlar. Kondansatör C5, üretici tarafından önerilen ve dahili operasyonel amplifikatörün çalışmasını stabilize eden bir bileşendir. D4 diyotu transistörü zıt polaritedeki tepe geriliminden korur. Tüm devre 61 mm x 61 mm ölçülerindeki tek taraflı baskılı devre kartı üzerine monte edilmiştir. Radyatöre T1 transistörü ve D4 diyotu monte edilmelidir. Bu elemanların metal ek parçaları arasında galvanik izolasyonun sağlanması gerekmektedir. J3 ve J4 konnektörlerine giden rayların, içlerinden büyük bir akım geçebilmesi için masif yapılması gerekir.
Devre, ±12…15 V voltajlı iki kutuplu bir güç kaynağından beslenmelidir. Ancak, 12…15 V aralığında bir voltaja sahip tek kutuplu bir güç kaynağının kullanılmasına izin verilir. J2 konnektörünün „+” ve „GND” terminallerine bağlanmalı ve „–” pimi „GND”ye bağlanmalıdır, C2 ve C4 elemanlarına ise, bilinen nedenlerden dolayı gerek yoktur. Bu aktüatör modülü, çıkış tarafından ortak bir emitöre sahip bir devre olarak düşünülmelidir: J3 konnektörüne daha düşük bir potansiyel, J4 konnektörüne ise daha yüksek bir potansiyel bağlanır. TLP250 güç kaynağı ve transistör emitörü birbirine galvanik olarak bağlanmıştır.