Какъв е принципът на задвижващата верига на MOSFET с висока мощност?

Същият MOSFET с висока мощност, използването на различни задвижващи вериги ще получи различни характеристики на превключване. Използването на добра производителност на задвижващата верига може да накара устройството за превключване на захранването да работи в относително идеално състояние на превключване, като същевременно съкращава времето за превключване, намалява загубите при превключване, инсталирането на работната ефективност, надеждността и безопасността са от голямо значение. Следователно предимствата и недостатъците на задвижващата верига влияят пряко на производителността на главната верига, рационализирането на дизайна на задвижващата верига е все по-важно. Малък размер на тиристора, леко тегло, висока ефективност, дълъг живот, лесен за използване, може лесно да спре токоизправителя и инвертора и не може да промени структурата на веригата при предпоставката за промяна на размера на токоизправителя или инверторния ток. IGBT е композитен устройство наMOSFETи GTR, който има характеристиките на бърза скорост на превключване, добра термична стабилност, малка мощност на задвижване и проста верига на задвижване и има предимствата на малък спад на напрежението в включено състояние, високо издържано напрежение и висок приемен ток. IGBT като основно устройство за изходна мощност, особено на места с висока мощност, се използва често в различни категории.

Идеалната управляваща верига за превключващи устройства MOSFET с висока мощност трябва да отговаря на следните изисквания:

(1) Когато превключващата тръба на захранването е включена, задвижващата верига може да осигури бързо нарастващ базов ток, така че да има достатъчно задвижваща мощност, когато е включена, като по този начин се намаляват загубите при включване.

(2) По време на проводимостта на превключващата тръба базовият ток, осигурен от драйверната верига на MOSFET, може да гарантира, че захранващата тръба е в състояние на наситена проводимост при всякакви условия на натоварване, осигурявайки сравнително ниска загуба на проводимост. За да се намали времето за съхранение, устройството трябва да бъде в критично състояние на насищане преди изключване.

(3) изключване, задвижващата верига трябва да осигурява достатъчно обратно основно задвижване за бързо изтегляне на останалите носители в базовата област, за да се намали времето за съхранение; и добавете обратно напрежение на изключване, така че колекторният ток да пада бързо, за да се намали времето за кацане. Разбира се, изключването на тиристора все още е главно чрез спад на напрежението на обратния анод, за да завърши изключването.

Понастоящем тиристорното задвижване със сравним брой само през трансформатора или изолацията на оптрона за разделяне на края на ниското напрежение и края на високото напрежение, а след това през веригата за преобразуване, за да управлява проводимостта на тиристора. На IGBT за текущата употреба на повече IGBT задвижващ модул, но също и интегриран IGBT, система за самоподдръжка, самодиагностика и други функционални модули на IPM.

В тази статия за тиристора, който използваме, проектираме експериментална задвижваща верига и спираме истинския тест, за да докажем, че той може да управлява тиристора. Що се отнася до задвижването на IGBT, тази статия представя главно настоящите основни типове IGBT задвижване, както и съответната им задвижваща верига и най-често използваното изолиращо задвижване на оптрона за спиране на симулационния експеримент.

2. Проучване на веригата на тиристорното задвижване като цяло работните условия на тиристора са:

(1) тиристорът приема обратното анодно напрежение, независимо от портата приема какъв вид напрежение, тиристорът е в изключено състояние.

(2) Тиристорът приема предно анодно напрежение, само в случай че портата приема положително напрежение, тиристорът е включен.

(3) Тиристор в състояние на проводимост, само определено положително анодно напрежение, независимо от напрежението на портата, тиристорът настоява за проводимост, т.е. след проводимостта на тиристора портата се губи. (4) тиристор в състояние на проводимост, когато напрежението на главната верига (или ток) се намали почти до нула, тиристорът се изключва. Избрахме тиристора TYN1025, издържаното му напрежение е 600V до 1000V, ток до 25A. това изисква задвижващото напрежение на гейта да е 10V до 20V, задвижващият ток е 4mA до 40mA. и поддържащият му ток е 50mA, токът на двигателя е 90mA. или DSP, или CPLD задейства амплитудата на сигнала до 5V. На първо място, стига амплитудата от 5V в 24V, а след това чрез изолационен трансформатор 2:1 за преобразуване на 24V задействащ сигнал в 12V задействащ сигнал, като същевременно изпълнява функцията на изолацията на горното и долното напрежение.

Проектиране и анализ на експериментална схема

На първо място, веригата за усилване, поради веригата на изолационния трансформатор в задната част наMOSFETустройството се нуждае от 15V задействащ сигнал, така че трябва първо да амплитуда 5V задействащ сигнал в 15V задействащ сигнал, чрез MC14504 5V сигнал, преобразуван в 15V сигнал, и след това през CD4050 на изхода на 15V задвижващ сигнал за оформяне, канал 2 е свързан към входния сигнал 5V, канал 1 е свързан към изхода Канал 2 е свързан към входа 5V сигнал, канал 1 е свързан към изхода на 15V тригерен сигнал.

Втората част е веригата на изолационния трансформатор, основната функция на веригата е: 15V задействащ сигнал, преобразуван в 12V задействащ сигнал, за да задейства задната част на проводимостта на тиристора и да направи 15V задействащ сигнал и разстоянието между гърба етап.

Принципът на работа на веригата е: порадиMOSFETIRF640 задвижва напрежение от 15V, така че, на първо място, в J1 достъп до 15V сигнал с квадратна вълна, чрез резистор R4, свързан към регулатора 1N4746, така че напрежението на задействане да е стабилно, но също така да направи напрежението на задействане не твърде високо , изгорени MOSFET и след това към MOSFET IRF640 (всъщност това е превключваща тръба, управлението на задния край на отвора и Управлявайте задния край на включване и изключване), след като контролирате работния цикъл на задвижващия сигнал, за да можете да контролирате времето за включване и изключване на MOSFET. Когато MOSFET е отворен, еквивалентен на неговата D-полюсна маса, изключен, когато е отворен, след веригата в задния край, еквивалентен на 24 V. И трансформаторът преминава през промяна на напрежението, за да направи десния край на 12 V изходен сигнал . Десният край на трансформатора е свързан към токоизправителен мост и след това 12V сигналът се извежда от конектор X1.

Проблеми, възникнали по време на експеримента

Първо, когато захранването беше включено, предпазителят внезапно изгоря, а по-късно при проверка на веригата беше установено, че има проблем с първоначалния дизайн на веригата. Първоначално, за да се подобри ефектът от изхода на неговата превключваща тръба, разделянето на 24V заземяване и 15V заземяване, което прави G полюса на MOSFET транзистора еквивалентен на гърба на S полюса, е спряно, което води до фалшиво задействане. Лечението е да свържете 24V и 15V земята заедно и отново да спрете експеримента, веригата работи нормално. Връзката на веригата е нормална, но когато участва в задвижващия сигнал, MOSFET топлина, плюс задвижващ сигнал за определен период от време, предпазителят изгоря и след това добави задвижващия сигнал, предпазителят изгоря директно. Проверете веригата и установете, че работният цикъл на високо ниво на задвижващия сигнал е твърде голям, което води до твърде дълго време за включване на MOSFET. Дизайнът на тази схема прави, когато MOSFET е отворен, 24V се добавят директно към краищата на MOSFET и не е добавен резистор за ограничаване на тока, ако времето за включване е твърде дълго, за да направи тока твърде голям, щети на MOSFET, необходимостта от регулиране на работния цикъл на сигнала не може да бъде твърде голяма, обикновено в 10% до 20% или така.

2.3 Проверка на задвижващата верига

За да проверим осъществимостта на задвижващата верига, ние я използваме за задвижване на тиристорната верига, свързана последователно един с друг, тиристорът последователно един с друг и след това анти-паралелен, достъп до веригата с индуктивно съпротивление, захранването е източник на променливо напрежение 380V.

MOSFET в тази верига, тиристорът Q2, Q8 задейства сигнал през G11 и G12 достъп, докато Q5, Q11 задейства сигнал през G21, G22 достъп. Преди задвижващият сигнал да бъде получен до нивото на портата на тиристора, за да се подобри способността за защита срещу смущения на тиристора, портата на тиристора е свързана към резистор и кондензатор. Тази верига се свързва към индуктора и след това се поставя в главната верига. След контролиране на ъгъла на проводимост на тиристора за управление на големия индуктор във времето на основната верига, горната и долната верига на фазовия ъгъл на разликата в сигнала на задействане на половин цикъл, горните G11 и G12 са сигнал за задействане по целия път чрез задвижващата верига на предния етап на изолационния трансформатор е изолиран един от друг, долните G21 и G22 също са изолирани от същия начин, по който сигналът. Двата тригерни сигнала задействат анти-паралелна тиристорна верига положителна и отрицателна проводимост, над 1 канал е свързан към цялото напрежение на тиристорната верига, в тиристорната проводимост става 0, а 2, 3 канал е свързан към тиристорната верига нагоре и надолу сигналите за задействане на пътя, 4 канала се измерва чрез потока на целия ток на тиристора.

2 канал измерва положителен задействащ сигнал, задействан над проводимостта на тиристора, токът е положителен; 3 канал измерва обратен задействащ сигнал, задействащ долната верига на проводимостта на тиристора, токът е отрицателен.

3. IGBT задвижваща верига на семинара IGBT задвижваща верига има много специални искания, обобщени:

(1) скоростта на покачване и спадане на импулса на напрежение трябва да бъде достатъчно голяма. igbt се включи, водещият ръб на напрежението на стръмния гейт се добавя към гейт G и емитер E между гейта, така че бързо да се включи, за да се достигне най-краткото време за включване, за да се намалят загубите при включване. При изключване на IGBT веригата на задвижване на портата трябва да осигури ръба на IGBT кацане е много стръмно напрежение на изключване и към IGBT порта G и емитер E между подходящото напрежение на обратното отклонение, така че IGBT бързо изключване, съкращаване на времето за изключване, намаляване загубата при изключване.

(2) След провеждането на IGBT задвижващото напрежение и ток, осигурени от веригата за задвижване на портата, трябва да са с достатъчна амплитуда за задвижващото напрежение и ток на IGBT, така че изходната мощност на IGBT винаги да е в наситено състояние. Преходно претоварване, задвижващата мощност, осигурена от задвижващата верига на портата, трябва да е достатъчна, за да се гарантира, че IGBT няма да напусне зоната на насищане и повреда.

(3) Задвижващата верига на IGBT порта трябва да осигурява положително задвижващо напрежение на IGBT, за да приеме подходящата стойност, особено в работния процес на късо съединение на оборудването, използвано в IGBT, положителното задвижващо напрежение трябва да бъде избрано на минималната изисквана стойност. Превключващото приложение на напрежението на портата на IGBT трябва да бъде 10V ~ 15V за най-добро.

(4) Процес на изключване на IGBT, отрицателното преднапрежение, приложено между порта - емитер, благоприятства бързото изключване на IGBT, но не трябва да се приема твърде голямо, обикновено -2V до -10V.

(5) в случай на големи индуктивни натоварвания, твърде бързото превключване е вредно, големите индуктивни натоварвания в IGBT бързото включване и изключване ще произведат висока честота и висока амплитуда и тясна ширина на пиковото напрежение Ldi / dt , шипът не е лесен за абсорбиране, лесен за формиране на повреда на устройството.

(6) Тъй като IGBT се използва на места с високо напрежение, така че задвижващата верига трябва да бъде с цялата управляваща верига в потенциална сериозна изолация, обикновено използване на високоскоростна оптична изолация на свързване или изолация на свързване на трансформатор.

Състояние на задвижващата верига

С развитието на интегрираната технология текущата верига на задвижване на IGBT порта се управлява предимно от интегрирани чипове. Режимът на управление все още е основно три вида:

(1) тип директно задействане без електрическа изолация между входния и изходния сигнал.

(2) задвижване на изолация на трансформатора между входния и изходния сигнал с помощта на изолация на импулсен трансформатор, ниво на изолационно напрежение до 4000V.

Има 3 подхода, както следва

Пасивен подход: изходът на вторичния трансформатор се използва за директно задвижване на IGBT, поради ограниченията на изравняването волт-секунда, той е приложим само за места, където работният цикъл не се променя много.

Активен метод: трансформаторът осигурява само изолирани сигнали, във вторичната пластмасова усилвателна верига за задвижване на IGBT, формата на вълната на задвижване е по-добра, но е необходимо да се осигури отделно спомагателно захранване.

Метод на самозахранване: импулсен трансформатор се използва за предаване както на задвижваща енергия, така и на високочестотна модулация и технология за демодулация за предаване на логически сигнали, разделена на модулационен тип самозахранване и самозахранване на технология за споделяне на времето, при което модулацията -тип самозахранващо захранване към токоизправителния мост за генериране на необходимото захранване, високочестотна модулация и технология за демодулация за предаване на логически сигнали.

3. Контакт и разлика между тиристорно и IGBT задвижване

Веригата на задвижване на тиристор и IGBT има разлика между подобен център. На първо място, двете вериги на задвижване са необходими за изолиране на превключващото устройство и веригата за управление една от друга, така че да се избегне въздействието на вериги с високо напрежение върху веригата за управление. След това и двете се прилагат към сигнала на задвижването на вратата, за да задействат превключващото устройство. Разликата е, че тиристорното задвижване изисква токов сигнал, докато IGBT изисква сигнал за напрежение. След превключването на устройството, портата на тиристора е загубила контрол върху използването на тиристора, ако искате да изключите тиристора, клемите на тиристора трябва да се добавят към обратното напрежение; и изключването на IGBT трябва да се добави само към вратата на отрицателното управляващо напрежение, за да се изключи IGBT.

4. Заключение

Този документ е разделен главно на две части от разказа, първата част от искането на тиристорната задвижваща верига за спиране на разказа, дизайна на съответната задвижваща верига и дизайнът на веригата се прилага към практическата тиристорна верига чрез симулация и експериментиране за доказване на осъществимостта на задвижващата верига, експерименталният процес, възникнал при анализа на проблемите, спрян и разгледан. Втората част от основната дискусия относно IGBT по искане на задвижващата верига и на тази основа за по-нататъшно въвеждане на текущата често използвана IGBT задвижваща верига и основната изолационна задвижваща верига на оптрона за спиране на симулацията и експеримента, за да се докаже осъществимост на задвижващата верига.