X'inhu l-prinċipju taċ-ċirkwit tas-sewqan ta 'MOSFET ta' qawwa għolja?

L-istess MOSFET ta 'qawwa għolja, l-użu ta' ċirkwiti tas-sewqan differenti se jiksbu karatteristiċi ta 'swiċċjar differenti. L-użu ta 'prestazzjoni tajba taċ-ċirkwit tas-sewqan jista' jagħmel l-apparat tal-iswiċċjar tal-enerġija jaħdem fi stat ta 'swiċċjar relattivament ideali, filwaqt li jqassar il-ħin tal-iswiċċjar, inaqqas it-telf tal-bdil, l-installazzjoni tal-effiċjenza operattiva, l-affidabbiltà u s-sigurtà huma ta' sinifikat kbir. Għalhekk, il-vantaġġi u l-iżvantaġġi taċ-ċirkwit tas-sewqan jaffettwaw direttament il-prestazzjoni taċ-ċirkwit prinċipali, ir-razzjonalizzazzjoni tad-disinn taċ-ċirkwit tas-sewqan hija dejjem aktar importanti. Tiristor daqs żgħir, piż ħafif, effiċjenza għolja, ħajja twila, faċli biex jintuża, jista 'faċilment iwaqqaf ir-rettifikatur u l-inverter, u ma jistax ibiddel l-istruttura taċ-ċirkwit taħt il-premessa li jbiddel id-daqs tar-rettifikatur jew inverter current.IGBT huwa kompost apparat taMOSFETu GTR, li għandu l-karatteristiċi ta 'veloċità ta' swiċċjar veloċi, stabbiltà termali tajba, qawwa tas-sewqan żgħira u ċirkwit ta 'sewqan sempliċi, u għandu l-vantaġġi ta' waqgħa żgħira tal-vultaġġ fuq l-istat, vultaġġ għoli ta 'reżistenza u kurrent għoli ta' aċċettazzjoni. IGBT bħala mezz ta 'output ta' enerġija mainstream, speċjalment f'postijiet ta 'qawwa għolja, intuża komunement f'diversi kategoriji.

Iċ-ċirkwit tas-sewqan ideali għal apparati ta 'swiċċjar MOSFET ta' qawwa għolja għandu jissodisfa r-rekwiżiti li ġejjin:

(1) Meta t-tubu tal-iswiċċjar tal-qawwa jinxtegħel, iċ-ċirkwit tas-sewqan jista 'jipprovdi kurrent bażi li jogħla malajr, sabiex ikun hemm biżżejjed qawwa tas-sewqan meta jinxtegħel, u b'hekk inaqqas it-telf tat-tidwir.

(2) Matul il-konduzzjoni tat-tubu tal-iswiċċjar, il-kurrent bażi pprovdut miċ-ċirkwit tas-sewwieq MOSFET jista 'jiżgura li t-tubu tal-enerġija jkun fi stat ta' konduzzjoni saturat taħt kwalunkwe kondizzjoni ta 'tagħbija, u jiżgura telf ta' konduzzjoni komparattivament baxx. Sabiex jitnaqqas il-ħin tal-ħażna, l-apparat għandu jkun fi stat ta 'saturazzjoni kritiku qabel l-għeluq.

(3) għeluq, iċ-ċirkwit tas-sewqan għandu jipprovdi biżżejjed drive bażi b'lura biex malajr tiġbed it-trasportaturi li jifdal fir-reġjun bażi biex tnaqqas il-ħin tal-ħażna; u żid reverse bias cutoff vultaġġ, sabiex il-kurrent tal-kollettur jaqa 'malajr biex jitnaqqas il-ħin tal-inżul. Naturalment, l-għeluq tat-tiristor għadu prinċipalment bil-waqgħa tal-vultaġġ ta 'l-anodu invers biex jitlesta l-għeluq.

Fil-preżent, id-drajv tat-tiristori b'numru komparabbli ta 'biss permezz tal-iżolament tat-transformer jew optocoupler biex jissepara t-tarf ta' vultaġġ baxx u t-tarf ta 'vultaġġ għoli, u mbagħad permezz taċ-ċirkwit ta' konverżjoni biex isuq il-konduzzjoni tat-tiristori. Fuq l-IGBT għall-użu attwali ta 'aktar modulu ta' drajv IGBT, iżda wkoll IGBT integrat, awto-manutenzjoni tas-sistema, awto-dijanjosi u moduli funzjonali oħra tal-IPM.

F'dan id-dokument, għat-tiristori li nużaw, iddisinja ċirkwit ta 'sewqan sperimentali, u waqqaf it-test reali biex jipprova li jista' jsuq it-tiristori. Fir-rigward tas-sewqan ta 'IGBT, dan id-dokument jintroduċi prinċipalment it-tipi ewlenin attwali ta' drajv IGBT, kif ukoll iċ-ċirkwit tas-sewqan korrispondenti tagħhom, u d-drajv ta 'iżolament ta' optocoupler l-aktar użat komunement biex iwaqqaf l-esperiment ta 'simulazzjoni.

2. Studju taċ-ċirkwit tas-sewqan tat-tiristori b'mod ġenerali l-kundizzjonijiet operattivi tat-tiristori huma:

(1) it-tiristor jaċċetta l-vultaġġ ta 'l-anodu invers, irrispettivament mill-bieb jaċċetta x'tip ta' vultaġġ, it-tiristor huwa fl-istat mitfi.

(2) Tiristor jaċċetta vultaġġ ta 'anodu 'l quddiem, biss fil-każ tal-bieb jaċċetta vultaġġ pożittiv it-tiristor huwa mixgħul.

(3) Tiristor fil-kondizzjoni tal-konduzzjoni, ċertu vultaġġ ta 'anodu pożittiv biss, irrispettivament mill-vultaġġ tal-bieb, it-tiristor insista fuq il-konduzzjoni, jiġifieri, wara l-konduzzjoni tat-tiristori, il-bieb jintilef. (4) tiristor fil-kondizzjoni tal-konduzzjoni, meta l-vultaġġ taċ-ċirkwit prinċipali (jew kurrent) imnaqqas għal kważi żero, l-għeluq tat-tiristori. Aħna nagħżlu t-tiristor huwa TYN1025, il-vultaġġ li jiflaħ tiegħu huwa 600V sa 1000V, kurrenti sa 25A. jeħtieġ li l-vultaġġ tas-sewqan tal-bieb huwa 10V sa 20V, il-kurrent tas-sewqan huwa 4mA sa 40mA. u l-kurrent ta 'manutenzjoni tiegħu huwa 50mA, il-kurrent tal-magna huwa 90mA. jew DSP jew CPLD grillu amplitudni tas-sinjal sakemm 5V. L-ewwelnett, sakemm l-amplitudni ta '5V f'24V, u mbagħad permezz ta' transformer ta 'iżolament 2:1 biex tikkonverti s-sinjal ta' grillu ta '24V f'sinjal ta' grillu ta '12V, filwaqt li tlesti l-funzjoni tal-iżolament tal-vultaġġ ta' fuq u t'isfel.

Disinn u analiżi ta 'ċirkwit sperimentali

L-ewwelnett, iċ-ċirkwit tal-ispinta, minħabba ċ-ċirkwit tat-transformer tal-iżolament fl-istadju ta 'wara tal-MOSFETapparat jeħtieġ sinjal grillu 15V, għalhekk il-ħtieġa li l-ewwel amplitudni 5V grillu sinjal fis-sinjal grillu 15V, permezz tas-sinjal MC14504 5V, konvertit f'sinjal 15V, u mbagħad permezz tal-CD4050 fuq il-ħruġ tas-sinjal tas-sewqan 15V iffurmar, kanal 2 huwa konness mas-sinjal ta 'input 5V, kanal 1 huwa konness mal-kanal tal-ħruġ 2 huwa konness mas-sinjal ta' input 5V, kanal 1 huwa konness għall-output tas-sinjal grillu 15V.

It-tieni parti hija ċ-ċirkwit tat-transformer tal-iżolament, il-funzjoni ewlenija taċ-ċirkwit hija: is-sinjal tal-grillu ta '15V, maqlub f'sinjal tal-grillu ta' 12V biex jikkawża d-dahar tal-konduzzjoni tat-tiristori, u biex tagħmel is-sinjal tal-grillu ta '15V u d-distanza bejn id-dahar stadju.

Il-prinċipju tax-xogħol taċ-ċirkwit huwa: minħabba l-MOSFETVultaġġ tas-sewqan IRF640 ta '15V, għalhekk, l-ewwelnett, f'aċċess J1 għal sinjal tal-mewġ kwadru 15V, permezz tar-reżistenza R4 konness mar-regolatur 1N4746, sabiex il-vultaġġ tal-grillu jkun stabbli, iżda wkoll biex il-vultaġġ tal-grillu ma jkunx għoli wisq , MOSFET maħruq, u mbagħad lill-MOSFET IRF640 (fil-fatt, dan huwa tubu tal-iswiċċjar, il-kontroll tat-tarf ta 'wara tal-ftuħ u għeluq Ikkontrolla t-tarf ta 'wara tat-tixgħil u t-tidwir), wara li tikkontrolla ċ-ċiklu tad-dazju tas-sinjal tas-sewqan, biex tkun tista' tikkontrolla l-ħin tat-tixgħil u tat-tifi tal-MOSFET. Meta l-MOSFET ikun miftuħ, ekwivalenti għall-art D-pole tiegħu, mitfi meta jkun miftuħ, wara ċ-ċirkwit back-end ekwivalenti għal 24 V. U t-transformer huwa permezz tal-bidla fil-vultaġġ biex jagħmel it-tarf tal-lemin tas-sinjal tal-ħruġ ta '12 V. . It-tarf tal-lemin tat-transformer huwa konness ma 'pont rettifikatur, u mbagħad is-sinjal ta' 12V joħroġ mill-konnettur X1.

Problemi li nqalgħu waqt l-esperiment

L-ewwelnett, meta l-enerġija kienet mixgħula, il-fjus nefaħ f'daqqa, u aktar tard meta ċċekkja ċ-ċirkwit, instab li kien hemm problema bid-disinn inizjali taċ-ċirkwit. Inizjalment, sabiex aħjar l-effett tal-output tat-tubu tal-iswiċċjar tiegħu, l-art ta '24V u s-separazzjoni ta' l-art ta '15V, li tagħmel l-arblu G tal-bieb tal-MOSFET ekwivalenti għad-dahar ta' l-arblu S huwa sospiż, li jirriżulta fi triggering falz. It-trattament huwa li tgħaqqad l-art ta '24V u 15V flimkien, u għal darb'oħra biex twaqqaf l-esperiment, iċ-ċirkwit jaħdem b'mod normali. Il-konnessjoni taċ-ċirkwit hija normali, iżda meta tipparteċipa fis-sinjal tas-sewqan, sħana MOSFET, flimkien ma 'sinjal tas-sewqan għal perjodu ta' żmien, il-fjus jintefaħ, u mbagħad żid is-sinjal tas-sewqan, il-fjus jintefaħ direttament. Iċċekkja ċ-ċirkwit sabet li ċ-ċiklu tad-dazju ta 'livell għoli tas-sinjal tas-sewqan huwa kbir wisq, li jirriżulta fil-ħin li jixgħel il-MOSFET huwa twil wisq. Id-disinn ta 'dan iċ-ċirkwit jagħmel meta l-MOSFET miftuħ, 24V miżjud direttament mat-truf tal-MOSFET, u ma żiedx resistor li jillimita l-kurrent, jekk il-ħin ikun twil wisq biex il-kurrent ikun kbir wisq, ħsara MOSFET, il-ħtieġa li jiġi rregolat iċ-ċiklu tad-dazju tas-sinjal ma jistax ikun kbir wisq, ġeneralment fl-10% sa 20% jew hekk.

2.3 Verifika taċ-ċirkwit tas-sewqan

Sabiex tivverifika l-fattibilità taċ-ċirkwit tas-sewqan, nużawha biex issuq iċ-ċirkwit tat-tiristori konness f'serje ma 'xulxin, it-tiristori f'serje ma' xulxin u mbagħad anti-parallel, aċċess għaċ-ċirkwit b'reattanza induttiva, il-provvista tal-enerġija huwa sors ta 'vultaġġ AC 380V.

MOSFET f'dan iċ-ċirkwit, it-tiristori Q2, Q8 grillu sinjal permezz tal-aċċess G11 u G12, filwaqt li Q5, Q11 grillu sinjal permezz tal-aċċess G21, G22. Qabel ma s-sinjal tas-sewqan jiġi riċevut sal-livell tal-bieb tat-tiristori, sabiex tittejjeb il-kapaċità ta 'kontra l-interferenza tat-tiristori, il-bieb tat-tiristori huwa konness ma' resistor u kapaċitatur. Dan iċ-ċirkwit huwa konness mal-inductor u mbagħad jitqiegħed fiċ-ċirkwit prinċipali. Wara li tikkontrolla l-angolu tal-konduzzjoni tat-tiristor biex tikkontrolla l-induttur kbir fil-ħin taċ-ċirkwit prinċipali, iċ-ċirkwiti ta 'fuq u t'isfel tal-angolu tal-fażi tad-differenza tas-sinjal tal-grillu ta' nofs ċiklu, in-naħa ta 'fuq G11 u G12 hija sinjal ta' grillu fit-triq kollha permezz taċ-ċirkwit tas-sewqan tal-istadju ta 'quddiem tat-transformer tal-iżolament huwa iżolat minn xulxin, il-G21 u G22 t'isfel huwa wkoll iżolat mill-istess mod is-sinjal. Iż-żewġ sinjali grillu jqanqlu ċirkwit tat-tiristori kontra l-parallel konduzzjoni pożittiva u negattiva, fuq il-kanal 1 huwa konness mal-vultaġġ kollu taċ-ċirkwit tat-tiristori, fil-konduzzjoni tat-tiristori isir 0, u 2, 3 kanal huwa konness maċ-ċirkwit tat-tiristori 'l fuq u' l isfel is-sinjali tal-grillu tat-triq, il-kanal 4 huwa mkejjel mill-fluss tal-kurrent kollu tat-tiristori.

2 kanal imkejjel sinjal ta 'grillu pożittiv, attivat fuq il-konduzzjoni tat-tiristori, il-kurrent huwa pożittiv; 3 kanal imkejjel sinjal grillu invers, li jqanqal iċ-ċirkwit t'isfel tal-konduzzjoni tat-tiristori, il-kurrent huwa negattiv.

3.Ċirkwit tas-sewqan IGBT tas-seminar ċirkwit tas-sewqan IGBT għandu ħafna talbiet speċjali, miġbura fil-qosor:

(1) issuq ir-rata ta 'żieda u tnaqqis tal-polz tal-vultaġġ għandu jkun kbir biżżejjed. Ixgħel igbt, ix-xifer ta 'quddiem tal-vultaġġ tal-bieb wieqaf huwa miżjud mal-bieb G u l-emittent E bejn il-bieb, sabiex jinxtegħel malajr biex jilħaq l-iqsar dawran fuq ħin biex jitnaqqas it-telf tad-dawran. Fl-għeluq tal-IGBT, iċ-ċirkwit tas-sewqan tal-bieb għandu jipprovdi t-tarf tal-inżul tal-IGBT huwa vultaġġ ta 'għeluq wieqaf ħafna, u lill-bieb tal-IGBT G u l-emittent E bejn il-vultaġġ ta' preġudizzju reverse xieraq, sabiex l-għeluq mgħaġġel tal-IGBT, tqassar il-ħin tal-għeluq, tnaqqas it-telf tal-għeluq.

(2) Wara l-konduzzjoni IGBT, il-vultaġġ tas-sewqan u l-kurrent ipprovdut miċ-ċirkwit tas-sewqan tal-gate għandhom ikunu amplitudni suffiċjenti għall-vultaġġ u l-kurrent tas-sewqan IGBT, sabiex il-produzzjoni tal-enerġija tal-IGBT tkun dejjem fi stat saturat. Tagħbija żejda temporanja, il-qawwa tas-sewqan ipprovduta miċ-ċirkwit tas-sewqan tal-bieb għandha tkun biżżejjed biex tiżgura li l-IGBT ma joħroġx mir-reġjun ta 'saturazzjoni u ħsara.

(3) Iċ-ċirkwit tas-sewqan tal-bieb IGBT għandu jipprovdi vultaġġ tas-sewqan pożittiv IGBT biex jieħu l-valur xieraq, speċjalment fil-proċess operattiv ta 'short-circuit tat-tagħmir użat fl-IGBT, il-vultaġġ tas-sewqan pożittiv għandu jintgħażel għall-valur minimu meħtieġ. L-applikazzjoni tal-bidla tal-vultaġġ tal-bieb tal-IGBT għandha tkun 10V ~ 15V għall-aħjar.

(4) Proċess ta 'għeluq tal-IGBT, il-vultaġġ ta' preġudizzju negattiv applikat bejn il-gate - emitter huwa li jwassal għall-għeluq rapidu tal-IGBT, iżda m'għandux jittieħed kbir wisq, ordinarja tieħu -2V sa -10V.

(5) fil-każ ta 'tagħbijiet induttivi kbar, swiċċjar veloċi wisq huwa ta' ħsara, tagħbijiet induttivi kbar fl-IGBT tixgħel u tintefa rapidu, se jipproduċu frekwenza għolja u amplitudni għolja u wisa 'dejqa tal-vultaġġ spike Ldi / dt , il-ponta mhix faċli biex tassorbi, faċli biex tifforma ħsara lill-apparat.

(6) Peress li l-IGBT jintuża f'postijiet ta 'vultaġġ għoli, għalhekk iċ-ċirkwit tas-sewqan għandu jkun maċ-ċirkwit ta' kontroll kollu fil-potenzjal ta 'iżolament sever, l-użu ordinarju ta' iżolament ta 'akkoppjar ottiku ta' veloċità għolja jew iżolament ta 'akkoppjar tat-transformer.

L-istatus taċ-ċirkwit tas-sewqan

Bl-iżvilupp ta 'teknoloġija integrata, iċ-ċirkwit kurrenti tas-sewqan tal-bieb IGBT huwa l-aktar ikkontrollat ​​minn ċipep integrati. Il-mod ta 'kontroll għadu prinċipalment tliet tipi:

(1) tip ta 'attivazzjoni diretta ebda iżolament elettriku bejn is-sinjali ta' input u output.

(2) drive ta 'iżolament tat-transformer bejn is-sinjali ta' input u output bl-użu ta 'iżolament ta' transformer tal-polz, livell ta 'vultaġġ ta' iżolament sa 4000V.

Hemm 3 approċċi kif ġej

Approċċ passiv: l-output tat-transformer sekondarju jintuża biex isuq direttament l-IGBT, minħabba l-limitazzjonijiet tal-ekwalizzazzjoni volt-sekonda, huwa applikabbli biss għal postijiet fejn iċ-ċiklu tad-dazju ma jinbidilx ħafna.

Metodu attiv: it-transformer jipprovdi biss sinjali iżolati, fiċ-ċirkwit sekondarju tal-amplifikatur tal-plastik biex issuq IGBT, il-forma tal-mewġ tas-sewqan hija aħjar, iżda l-ħtieġa li tipprovdi qawwa awżiljarja separata.

Metodu ta 'awto-provvista: transformer tal-polz jintuża biex jittrasmetti kemm enerġija tas-sewqan kif ukoll modulazzjoni ta' frekwenza għolja u teknoloġija ta 'demodulazzjoni għat-trasmissjoni ta' sinjali loġiċi, maqsuma f'approċċ ta 'provvista awtomatika tat-tip ta' modulazzjoni u teknoloġija ta 'time-sharing awto-provvista, li fiha l-modulazzjoni -tip ta 'enerġija ta' awto-provvista lill-pont tar-rettifikatur biex tiġġenera l-provvista ta 'enerġija meħtieġa, modulazzjoni ta' frekwenza għolja u teknoloġija ta 'demodulazzjoni biex tittrasmetti sinjali loġiċi.

3. Kuntatt u differenza bejn tiristor u drive IGBT

It-tiristori u ċ-ċirkwit tas-sewqan IGBT għandu differenza bejn iċ-ċentru simili. L-ewwelnett, iż-żewġ ċirkwiti tas-sewqan huma meħtieġa biex jiżolaw l-apparat tal-iswiċċjar u ċ-ċirkwit ta 'kontroll minn xulxin, sabiex jiġi evitat li ċirkwiti ta' vultaġġ għoli jkollhom impatt fuq iċ-ċirkwit ta 'kontroll. Imbagħad, it-tnejn huma applikati għas-sinjal tas-sewqan tal-bieb biex jixgħel l-apparat tal-iswiċċjar. Id-differenza hija li d-drajv tat-tiristori jeħtieġ sinjal kurrenti, filwaqt li l-IGBT jeħtieġ sinjal ta 'vultaġġ. Wara l-konduzzjoni tal-apparat tal-iswiċċjar, il-bieb tat-tiristori tilef il-kontroll tal-użu tat-tiristori, jekk trid tagħlaq it-tiristori, it-terminali tat-tiristori għandhom jiżdiedu mal-vultaġġ invers; u l-għeluq tal-IGBT jeħtieġ li jiżdiedu biss mal-bieb tal-vultaġġ negattiv tas-sewqan, biex jagħlaq l-IGBT.

4. Konklużjoni

Dan id-dokument huwa prinċipalment maqsum f'żewġ partijiet tan-narrattiva, l-ewwel parti tat-talba taċ-ċirkwit tas-sewqan tat-tiristori biex twaqqaf in-narrattiva, id-disinn taċ-ċirkwit tas-sewqan korrispondenti, u d-disinn taċ-ċirkwit huwa applikat għaċ-ċirkwit tat-tiristori prattiku, permezz ta 'simulazzjoni u esperimentazzjoni biex tipprova l-fattibilità taċ-ċirkwit tas-sewqan, il-proċess sperimentali li ltaqa 'ma' fl-analiżi tal-problemi waqaf u ttrattat. It-tieni parti tad-diskussjoni ewlenija dwar l-IGBT fuq it-talba taċ-ċirkwit tas-sewqan, u fuq din il-bażi biex tintroduċi aktar iċ-ċirkwit tas-sewqan IGBT użat komunement kurrenti, u ċ-ċirkwit ewlieni tas-sewqan tal-iżolament tal-optocoupler biex iwaqqaf is-simulazzjoni u l-esperiment, biex jipprova l- fattibilità taċ-ċirkwit tas-sewqan.