Mis on suure võimsusega MOSFET-i ajamiahela põhimõte?

Sama suure võimsusega MOSFET, erinevate ajamiahelate kasutamine saab erinevad lülitusomadused. Ajamiahela hea jõudluse kasutamine võib panna toitelülitusseadme töötama suhteliselt ideaalses lülitusolekus, lühendades samal ajal lülitusaega, vähendades lülituskadusid, töö efektiivsuse, töökindluse ja ohutuse paigaldamine on väga olulised. Seetõttu mõjutavad ajamiahela eelised ja puudused otseselt põhiahela jõudlust, ajami vooluahela konstruktsiooni ratsionaliseerimine on üha olulisem. Türistor on väike, kerge, kõrge kasutegur, pikk kasutusiga, lihtne kasutada, võib kergesti peatada alaldi ja inverteri ning ei saa muuta vooluahela struktuuri eeldusel, et alaldi või inverteri voolu suurust muudetakse. IGBT on komposiit seadeMOSFETja GTR, millel on kiire lülituskiirus, hea termiline stabiilsus, väike sõiduvõimsus ja lihtne ajamiahel ning mille eelisteks on väike sisselülitatud pingelangus, kõrge vastupidavuspinge ja kõrge vastuvõtuvool. IGBT-d kui peavoolu väljundseadet, eriti suure võimsusega kohtades, on tavaliselt kasutatud erinevates kategooriates.

Suure võimsusega MOSFET-lülitusseadmete ideaalne juhtimisahel peaks vastama järgmistele nõuetele:

(1) Kui toitelülitustoru on sisse lülitatud, võib juhtimisahel pakkuda kiiresti kasvavat baasvoolu, nii et selle sisselülitamisel on piisavalt võimsust, vähendades seega sisselülitamiskadu.

(2) Lülitustoru juhtivuse ajal võib MOSFET-draiveri vooluahela baasvool tagada, et toitetoru on küllastunud juhtivuse olekus mis tahes koormuse korral, tagades suhteliselt väikese juhtivuse kadu. Salvestusaja lühendamiseks peaks seade enne väljalülitamist olema kriitilises küllastusseisundis.

(3) seiskamine, ajami ahel peaks tagama piisava tagasikäigu baasajami, et kiiresti välja tõmmata baaspiirkonnas ülejäänud kandjad, et vähendada salvestusaega; ja lisage vastupidise eelpinge väljalülituspinge, nii et kollektori vool langeb kiiresti, et vähendada maandumisaega. Muidugi toimub türistori väljalülitamine ikkagi peamiselt vastupidise anoodi pingelangusega, et sulgemine lõpule viia.

Praegu juhib türistor võrreldava arvuga lihtsalt läbi trafo või optroni isolatsiooni, et eraldada madalpinge ots ja kõrgepinge ots ning seejärel läbi konversiooniahela, et juhtida türistori juhtivust. On IGBT praeguseks kasutamiseks rohkem IGBT drive moodul, aga ka integreeritud IGBT, süsteemi isehooldus, enesediagnostika ja muud funktsionaalsed moodulid IPM.

Selles artiklis kavandame meie kasutatava türistori jaoks eksperimentaalse ajamiahela ja peatage tõeline test, et tõestada, et see suudab türistori juhtida. Mis puutub IGBT ajamisse, siis selles artiklis tutvustatakse peamiselt praeguseid peamisi IGBT-draivide tüüpe, samuti nende vastavat ajamiahelat ning simulatsioonikatse peatamiseks kõige sagedamini kasutatavat optroni isolatsiooniajamit.

2. Türistori ajamiahela uuring üldiselt on türistori töötingimused järgmised:

(1) türistor aktsepteerib pöördanoodi pinget, olenemata sellest, millist pinget värav aktsepteerib, on türistor väljalülitatud olekus.

(2) Türistor aktsepteerib pärisuunalist anoodi pinget, ainult juhul, kui värav võtab vastu positiivse pinge, on türistor sees.

(3) Juhtivusseisundis türistor, ainult teatud positiivne anoodipinge, sõltumata paisupingest, nõudis türistor juhtivust, see tähendab, et pärast türistori juhtivust on pais kadunud. (4) türistori juhtivuse seisukorras, kui põhiahela pinge (või vool) väheneb nulli lähedale, türistori väljalülitamine. Türistoriks valime TYN1025, selle vastupidavuspinge on 600V kuni 1000V, vool kuni 25A. see eeldab, et värava ajami pinge on 10 V kuni 20 V, ajami vool on 4 mA kuni 40 mA. ja selle hooldusvool on 50mA, mootori vool on 90mA. kas DSP või CPLD päästiku signaali amplituud kuni 5 V. Esiteks, kuni amplituud on 5 V 24 V ja seejärel 2: 1 isolatsioonitrafo kaudu, et teisendada 24 V päästikusignaal 12 V päästikusignaaliks, täites samal ajal ülemise ja alumise pinge isolatsiooni funktsiooni.

Eksperimentaalne vooluahela projekteerimine ja analüüs

Esiteks võimendusahel, mis on tingitud isolatsioonitrafo ahelast tagumises etapisMOSFETseade vajab 15 V käivitussignaali, seega tuleb esmalt amplituudiga 5 V käivitussignaal 15 V trigersignaaliks, MC14504 5 V signaali kaudu, mis muundatakse 15 V signaaliks ja seejärel CD4050 kaudu 15 V ajami signaali kujundamise väljundisse, kanal 2 on ühendatud 5 V sisendsignaaliga, kanal 1 on ühendatud väljundiga Kanal 2 on ühendatud 5 V sisendiga signaal, kanal 1 on ühendatud 15 V päästikusignaali väljundiga.

Teine osa on isolatsioonitrafo ahel, vooluahela põhifunktsioon on: 15 V päästikusignaal, mis muundatakse 12 V päästikusignaaliks, et käivitada türistori juhtivus ning 15 V päästikusignaal ja tagakülje vaheline kaugus. etapp.

Ahela tööpõhimõte on: tänuMOSFETIRF640 ajami pinge 15 V, nii et esiteks J1-s juurdepääs 15 V ruutlaine signaalile läbi takisti R4, mis on ühendatud regulaatoriga 1N4746, nii et päästikupinge oleks stabiilne, aga ka selleks, et päästiku pinge ei oleks liiga kõrge , põles MOSFET ja seejärel MOSFET IRF640 (tegelikult on see lülitustoru, ava tagumise otsa juhtimine ja sulgege sisse- ja väljalülitamise tagumine osa) pärast ajamisignaali töötsükli juhtimist, et oleks võimalik juhtida MOSFET-i sisse- ja väljalülitusaega. Kui MOSFET on avatud, mis on samaväärne selle D-pooluse maandusega, välja lülitatud, kui see on avatud, pärast 24 V-ga samaväärset tagavooluahelat. Ja trafo muudab pinget, et muuta 12 V väljundsignaali parem ots . Trafo parem ots on ühendatud alaldisillaga ja seejärel väljastatakse 12 V signaal konnektorist X1.

Katse käigus ilmnenud probleemid

Esiteks, kui vool sisse lülitati, siis äkitselt põles kaitsme läbi ja hiljem skeemi kontrollides selgus, et viga oli algses skeemi konstruktsioonis. Algselt peatatakse selle lülitustoru väljundi mõju paremaks muutmiseks 24 V maanduse ja 15 V maanduse eraldamine, mis muudab MOSFET-i värava G-pooluse võrdväärseks S-pooluse tagaosaga, mille tulemuseks on valekäivitus. Ravi seisneb 24V ja 15V maanduse ühendamises ning katse peatamiseks jällegi töötab vooluahel normaalselt. Vooluahela ühendus on normaalne, kuid kui osalete ajamissignaalis, MOSFET-i soojuses, pluss ajamisignaalis teatud aja jooksul, siis kaitsme põleb ja seejärel ajamisignaali lisamisel põleb kaitse otse läbi. Kontrollige vooluringi, et ajami signaali kõrgetasemeline töötsükkel on liiga suur, mistõttu MOSFET-i sisselülitusaeg on liiga pikk. Selle vooluahela konstruktsioon põhjustab MOSFET-i avanemisel 24 V lisamist otse MOSFET-i otstesse ja voolu piiravat takistit ei lisanud, kui sisselülitusaeg on liiga pikk, et vool oleks liiga suur, MOSFET-i kahjustus, vajadus reguleerida signaali töötsüklit ei saa olla liiga suur, üldiselt 10% kuni 20% või nii.

2.3 Ajamiahela kontrollimine

Ajami vooluahela teostatavuse kontrollimiseks kasutame seda omavahel järjestikku ühendatud türistori ahela juhtimiseks, türistori üksteisega järjestikku ja seejärel antiparalleelseks, juurdepääsuks induktiivse reaktiivtaksusega ahelale, toiteallikale on 380 V vahelduvvoolu pingeallikas.

MOSFET selles vooluringis vallandab türistori Q2, Q8 signaali läbi G11 ja G12 juurdepääsu, samas kui Q5, Q11 käivitab signaali läbi G21, G22 juurdepääsu. Enne ajamisignaali vastuvõtmist türistori paisu tasemele, et parandada türistori häirevastast võimekust, ühendatakse türistori pais takisti ja kondensaatoriga. See ahel ühendatakse induktiivpooliga ja seejärel sisestatakse põhiahelasse. Pärast türistori juhtivusnurga reguleerimist, et juhtida suurt induktiivpooli põhiahela aega, ülemine ja alumine ahela faasinurga päästikusignaali erinevus poole tsükli võrra, ülemine G11 ja G12 on päästiksignaal kogu tee. eraldustrafo esiastme ajamiahela kaudu on üksteisest isoleeritud, alumine G21 ja G22 on samuti eraldatud samamoodi signaalist. Kaks päästikusignaali käivitavad antiparalleelse türistori ahela positiivse ja negatiivse juhtivuse, 1 kanali kohal on ühendatud kogu türistori ahela pinge, türistori juhtivuses muutub see 0-ks ja 2, 3 kanal on ühendatud türistori ahelaga üles-alla tee päästiku signaalid, 4 kanalit mõõdetakse kogu türistori voolu vooluga.

2 kanaliga mõõdetud positiivne käivitussignaal, käivitatud türistori juhtivuse kohal, vool on positiivne; 3 kanaliga mõõdetud vastupidine päästiku signaal, käivitades türistori juhtivuse alumise ahela, vool on negatiivne.

3. Seminari IGBT-ajami vooluahelal IGBT-ajami vooluahelal on palju erisoove, kokkuvõtlikult:

(1) pinge impulsi tõusu ja languse kiirus peaks olema piisavalt suur. igbt sisselülitamisel lisatakse järsu paisu pinge esiserv paisule G ja emitterile E värava vahele, nii et see lülitub kiiresti sisse, et jõuda lühima sisselülitusaega, et vähendada sisselülituskadusid. IGBT väljalülitamisel peaks värava ajami ahel tagama IGBT maandumisserva väga järsu väljalülituspinge ning IGBT värava G ja emitteri E vahel sobiva vastupidise eelpinge pinge, nii et IGBT kiire seiskamine lühendaks seiskamisaega, vähendaks. seiskamiskaotus.

(2) Pärast IGBT juhtivust peaks paisuajami vooluahela ajami pinge ja vool olema piisava amplituudiga IGBT ajami pinge ja voolu jaoks, nii et IGBT väljundvõimsus oleks alati küllastunud olekus. Mööduv ülekoormus, värava ajami vooluahela juhitav võimsus peaks olema piisav tagamaks, et IGBT ei välju küllastuspiirkonnast ega kahjustaks.

(3) IGBT-värava ajami ahel peaks tagama IGBT positiivse ajami pinge, et võtta sobiv väärtus, eriti IGBT-s kasutatavate seadmete lühise tööprotsessis, positiivne ajami pinge tuleks valida minimaalse nõutava väärtuseni. IGBT paisupinge lülitusrakendus peaks parimal juhul olema 10 V ~ 15 V.

(4) IGBT väljalülitusprotsess, värava ja emitteri vahel rakendatav negatiivne nihkepinge soodustab IGBT kiiret väljalülitamist, kuid seda ei tohiks võtta liiga suureks, tavaline võti -2V kuni -10V.

(5) suurte induktiivkoormuste korral on liiga kiire lülitumine kahjulik, suured induktiivkoormused IGBT kiires sisse- ja väljalülitamises tekitavad kõrge sageduse ja suure amplituudi ning kitsa laiuse terava pinge Ldi / dt , teravik ei ole kergesti imenduv, seadme kahjustusi on lihtne moodustada.

(6) Kuna IGBT-d kasutatakse kõrgepinge kohtades, peaks ajamiahel olema koos kogu juhtahelaga tugeva isolatsiooni potentsiaali korral, tavalise kiire optilise sidestuse isolatsiooni või trafo sidumise isolatsiooni korral.

Ajami ahela olek

Integreeritud tehnoloogia arenedes juhitakse praegust IGBT-värava vooluahelat enamasti integreeritud kiibidega. Juhtimisrežiim on endiselt peamiselt kolme tüüpi:

(1) otsekäivitav tüüp, sisend- ja väljundsignaalide vahel puudub elektriline isolatsioon.

(2) trafo isolatsiooniajam sisend- ja väljundsignaalide vahel, kasutades impulsstrafo isolatsiooni, isolatsioonipinge tase kuni 4000 V.

On 3 lähenemist järgmiselt

Passiivne lähenemine: sekundaarse trafo väljundit kasutatakse IGBT otseseks juhtimiseks, volt-sekundi võrdsustamise piirangute tõttu on see rakendatav ainult kohtades, kus töötsükkel palju ei muutu.

Aktiivne meetod: trafo annab ainult isoleeritud signaale, sekundaarses plastist võimendi ahelas IGBT juhtimiseks on ajami lainekuju parem, kuid vajadus pakkuda eraldi abitoidet.

Isetoitemeetod: impulsstrafot kasutatakse nii ajamienergia kui ka kõrgsagedusliku modulatsiooni ja demodulatsioonitehnoloogia edastamiseks loogikasignaalide edastamiseks, mis jaguneb modulatsioonitüüpi isevarustuse lähenemisviisiks ja ajajagamistehnoloogia isevarustuseks, milles modulatsioon toimub -tüüpi isetoiteallika toide alaldisillale vajaliku toiteallika genereerimiseks, kõrgsagedusmodulatsiooni ja demodulatsiooni tehnoloogia loogikasignaalide edastamiseks.

3. Türistori ja IGBT-ajami kontakt ja erinevus

Türistori ja IGBT-ajami vooluahelal on sarnase keskuse vahel erinevus. Esiteks peavad kaks ajamiahelat lülitusseadme ja juhtahela üksteisest eraldama, et vältida kõrgepingeahelate mõju juhtahelale. Seejärel rakendatakse mõlemat värava ajami signaalile, et käivitada lülitusseade. Erinevus seisneb selles, et türistori ajam nõuab voolusignaali, IGBT aga pingesignaali. Pärast lülitusseadme juhtivust on türistori värav kaotanud kontrolli türistori kasutamise üle, kui soovite türistori välja lülitada, tuleks türistori klemmid lisada pöördpingele; ja IGBT väljalülitamine tuleb IGBT väljalülitamiseks lisada ainult negatiivse ajamipinge väravale.

4. Järeldus

See artikkel jaguneb peamiselt jutustuse kaheks osaks: türistori ajamiahela esimene osa nõuab jutustuse peatamist, vastava ajami vooluringi kujundus ja vooluahela kujundust rakendatakse simulatsiooni abil praktilisele türistori vooluringile. ja eksperimenteerimine, et tõestada ajamiahela teostatavust, probleemide analüüsimisel ilmnenud katseprotsess peatati ja sellega tegeleti. IGBT-teemalise põhiarutelu teine ​​osa ajami vooluringi taotlusel ja selle põhjal tutvustada veelgi praegust tavaliselt kasutatavat IGBT-ajami vooluahelat ja peamist optroni isolatsiooni ajami ahelat, et peatada simulatsioon ja katse, et tõestada ajamiahela teostatavus.