Powerгары көчле MOSFET диск схемасы принцибы нинди?

Шул ук югары көчле MOSFET, төрле саклагыч схемаларны куллану төрле күчү үзенчәлекләренә ия булачак. Драйвер схемасының яхшы эшләвен куллану, электр күчерү җайланмасын чагыштырмача идеаль күчү шартларында эшләргә мөмкин, шул ук вакытта күчү вакытын кыскартырга, күчү югалтуларын киметергә, эш нәтиҗәлелеген урнаштыру, ышанычлылык һәм куркынычсызлык зур әһәмияткә ия. Шуңа күрә, саклагыч схемасының өстенлекләре һәм җитешсезлекләре төп схеманың эшенә турыдан-туры тәэсир итә, саклагыч схемасы дизайнын рационализацияләү көннән-көн мөһимрәк. Тиристор кечкенә зурлык, җиңел авырлык, югары эффективлык, озын гомер, куллану җиңел, ректификаторны һәм инверторны җиңел туктата ала, һәм ректификатор яки инвертер токының зурлыгын үзгәртү шартларында схема структурасын үзгәртә алмый. IGBT - композит. җайланмасыMOSFETһәм GTR, тиз күчү тизлеге, яхшы җылылык тотрыклылыгы, кечкенә йөртү көче һәм гади саклагыч схемасы, һәм кечкенә көчәнеш төшү, югары чыдамлы көчәнеш һәм югары кабул итү токының өстенлекләренә ия. IGBT төп агым чыгару җайланмасы буларак, аеруча югары көчле урыннарда, гадәттә, төрле категорияләрдә кулланыла.

Powerгары көчле MOSFET күчү җайланмалары өчен идеаль йөртү схемасы түбәндәге таләпләргә туры килергә тиеш:

.

2. Саклау вакытын кыскарту өчен, җайланма ябылганчы критик туену халәтендә булырга тиеш.

(3) ябу, саклагыч схемасы саклану вакытын кыскарту өчен төп төбәктә калган операторларны тиз чыгару өчен җитәрлек кире саклагыч бирергә тиеш; һәм кире ток кисү көчәнешен өстәгез, шулай итеп коллектор ток төшү вакытын киметү өчен тиз төшә. Әлбәттә, тристорның ябылуы, нигездә, кире анод көчәнешенең төшүе белән.

Хәзерге вакытта, түбән көчәнеш очын һәм югары көчәнеш очын аеру өчен, аннары тиристор үткәрү өчен конверсия схемасы аша трансформатор яки оптокуплер изоляциясе аша чагыштырма сан белән тиристор йөртүче. Хәзерге вакытта күбрәк IGBT диск модулын куллану өчен IGBT, шулай ук ​​интеграль IGBT, системаның үз-үзен тоту, үз-үзен диагностикалау һәм IPMның башка функциональ модульләре.

Бу кәгазьдә, без кулланган тиристор өчен, эксперименталь саклагыч схемасын проектлыйбыз, һәм аның тиристорны йөртә алуын исбатлау өчен реаль сынауны туктатабыз. IGBT саклагычына килгәндә, бу кәгазь, нигездә, IGBT саклагычның хәзерге төп төрләрен, шулай ук ​​аларның саклагыч схемасын һәм симуляция экспериментын туктатыр өчен иң еш кулланыла торган оптокуплер изоляциясе белән таныштыра.

2. Тиристор йөртүче схемасын өйрәнү, гомумән алганда, тиристорның эш шартлары:

(1) тиристор кире анод көчәнешен кабул итә, капка нинди көчәнешне кабул итүенә карамастан, тиристор читтә.

(2) Тиристор алга анод көчәнешен кабул итә, капка булган очракта гына тиристор кабызылган уңай көчәнешне кабул итә.

(3) Тиристор үткәрү шартында, билгеле бер уңай анод көчәнеше, капка көчәнешенә карамастан, тиристор үткәрүне дәвам итә, ягъни тиристор үткәргәннән соң капка юкка чыга. (4) үткәргеч торышындагы тиристор, төп чылбыр көчәнеше (яки ток) нульгә якынлашканда, тиристор ябыла. Тиристорны сайлыйбыз TYN1025, аның чыдам көчәнеше 600В - 1000В, ток 25А кадәр. капка йөртүче көчәнеше 10В - 20В, йөртүче ток 4МА - 40МА таләп итә. һәм аны тоту токы 50МА, двигатель токы 90МА. яисә DSP яки CPLD сигнал амплитудасы 5В озынлыкта. Беренчедән, 5В амплитудасы 24Вка кадәр, аннары 2: 1 изоляцион трансформатор аша 24В триггер сигналын 12В триггер сигналына әверелдерү, шул ук вакытта өске һәм аскы көчәнеш изоляциясе функциясен тәмамлау.

Эксперименталь схема дизайны һәм анализ

Беренчедән, арткы этаптагы изоляция трансформаторы аркасында, көчәйтү схемасыMOSFETҗайланма 15В триггер сигналына мохтаҗ, шуңа күрә башта 5В амплитуда сигналын 15В триггер сигналына, MC14504 5V сигналына, 15В сигналына әверелдерергә, аннары CD4050 аша 15В саклагыч сигнал формалаштыру, 2 канал. 5В кертү сигналына, 1 канал чыгу чыганагына тоташтырылган, 2 канал 5В кертү сигналына, 1 канал 15В триггер сигналына тоташтырылган.

Икенче өлеш - изоляция трансформатор схемасы, схеманың төп функциясе: 15В триггер сигналы, 12V триггер сигналына әйләнде, тиристор үткәргечнең аркасын этәрү өчен, һәм 15В триггер сигналын һәм арткы араны. этап.

Схеманың эш принцибы: аркасындаMOSFETIRV640 саклагыч көчәнеше 15В, димәк, беренче чиратта, J1 15V квадрат дулкын сигналына, 1N4746 регуляторына тоташтырылган R4 резисторы аша, триггер көчәнеше тотрыклы булсын өчен, шулай ук ​​триггер көчәнеше артык зур булмаска тиеш. , MOSFETны яндырды, аннары MOSFET IRF640га (чынлыкта, бу күчергеч труба, ачылуның һәм ябылуның арткы очын контрольдә тоту. Эшнең арткы очын контрольдә тоту һәм сүндерү), саклагыч сигналның дежур циклын контрольдә тотканнан соң, MOSFETның кабызылу һәм сүндерү вакытын контрольдә тоту. MOSFET ачык булганда, аның D-полюс җиренә эквивалент, ачык булганда, 24 В эквивалентына кадәр булган арткы схемадан соң, һәм трансформатор көчәнеш үзгәреше аша 12 V чыгу сигналының уң очын ясый. . Трансформаторның уң очын төзәтүче күпергә тоташтыралар, аннары 12V сигнал X1 тоташтыручыдан чыга.

Эксперимент вакытында килеп чыккан проблемалар

Беренчедән, электр кабызылганда, прибор кинәт шартлады, соңрак схеманы тикшергәндә, башлангыч схема конструкциясендә проблема барлыгы ачыкланды. Башта, аның күчү трубасы эффектын яхшырту өчен, 24V җир һәм 15В җирне аеру, бу MOSFET капкасы G полюсын S полюсының арткы өлешенә эквивалент итә, ялган тригиграциягә китерә. Дәвалау - 24В һәм 15В җирне бергә тоташтыру, һәм экспериментны туктату өчен, схема нормаль эшли. Схема тоташуы нормаль, ләкин саклагыч сигналында катнашканда, MOSFET җылылыгы, һәм берникадәр вакытка саклагыч сигнал, прибор шартлатыла, аннары саклагыч сигналын өстиләр, чыбык турыдан-туры шартлый. Схеманы тикшерегез, саклагыч сигналның югары дәрәҗәдәге дежур циклы бик зур, нәтиҗәдә MOSFET кабызу вакыты бик озын. Бу схеманың дизайны MOSFET ачык булганда ясала, 24V турыдан-туры MOSFET очларына өстәлде, һәм ток чикләүче резистор өстәмәде, әгәр ток бик зур булса, MOSFET зыян, сигналның дежур циклын көйләү ихтыяҗы артык зур була алмый, гадәттә 10% - 20%.

2.3 Драйвер схемасын тикшерү

Драйвер схемасының мөмкинлеген тикшерү өчен, без аны бер-бер артлы тоташтырылган тиристор схемасын йөртү өчен кулланабыз, тиристор бер-бер артлы, аннары анти-параллель, индуктив реакция белән схемага керү, электр белән тәэмин итү. 380В AC көчәнеш чыганагы.

Бу схемада MOSFET, Q2, Q8 тристоры G11 һәм G12 керү аша сигнал, Q5, Q11 сигнал G21, G22 керү аша сигнал. Тиристорның капка дәрәҗәсенә кадәр, тристорның анти-интерфейс сәләтен яхшырту өчен, тиристор капкасы резистор һәм конденсаторга тоташтырылган. Бу схема индуктивлык кәтүгенә тоташтырылган, аннары төп схемага куелган. Тиристорның үткәрү почмагын контрольдә тотканнан соң, зур индуктивлык кәтүген төп схема вакытына, ярты циклның триггер сигнал аермасының фаза почмагының өске һәм аскы схемалары, өске G11 һәм G12 - триггер сигналы. изоляция трансформаторының алгы этабының саклагыч схемасы аша бер-берсеннән изоляцияләнгән, аскы G21 һәм G22 шулай ук ​​сигналдан аерылган. Ике триггер сигналы анти-параллель тиристор схемасын позитив һәм тискәре үткәрүне этәрә, 1 канал өстендә бөтен тиристор чылбыр көчәнешенә тоташтырылган, тиристор үткәрүдә ул 0 була, һәм 2, 3 канал тиристор схемасына өскә-аска тоташтырылган; юл сигналлары, 4 канал бөтен тиристор агымы белән үлчәнә.

2 канал уңай триггер сигналын үлчәде, тиристор үткәрү өстендә эшләнгән, ток уңай; 3 канал кире триггер сигналын үлчәде, тиристор үткәргечнең аскы чылбырын китереп, ток тискәре.

3. IGBT саклагыч семинарның IGIGT саклагыч схемасы бик күп махсус үтенечләргә ия, гомумиләштерелгән:

(1) көчәнеш импульсының күтәрелү һәм төшү тизлеге җитәрлек зур булырга тиеш. igbt кабызыгыз, текә капка көчәнешенең алдынгы чите G капкасына һәм E эмитеры капка арасына кушыла, шулай итеп тиз арада югалтуларны киметү өчен иң кыска борылышка ирешә. IGBT ябылганда, капка саклагыч схемасы IGBT төшү кыры бик текә ябылу көчәнешен тәэмин итәргә тиеш, һәм IGBT капкасына G һәм E эмитеры тиешле кире көчәнеш арасында, шулай итеп IGBT тиз ябылу, ябу вакытын кыскарту, киметү. сүндерү.

(2) IGBT үткәрүдән соң, саклагыч көчәнеше һәм капка саклагыч схемасы белән тәэмин ителгән ток IGBT саклагыч көчәнеше һәм ток өчен җитәрлек амплитуда булырга тиеш, шулай итеп IGBT көче һәрвакыт туенган хәлдә. Вакытлыча артык йөкләү, капка йөртүче схемасы белән тәэмин ителгән йөртү көче IGBT туену өлкәсеннән чыкмасын һәм зыян китерсен өчен җитәрлек булырга тиеш.

. IGBT капка көчәнешен куллану иң яхшысы 10V ~ 15V булырга тиеш.

(4) IGBT ябу процессы, капка арасында кулланылган тискәре көчәнеш - эмитер IGBTның тиз ябылуына ярдәм итә, ләкин артык зур булырга тиеш түгел, гади -2В -10В.

(5) зур индуктив йөк булган очракта, бик тиз күчү зарарлы, IGBT тиз кабызу һәм сүндерүдә зур индуктив йөкләр, югары ешлыклы һәм югары амплитуда һәм тар көчәнешнең тар киңлеге Ldi / dt , чокырны сеңдерү җиңел түгел, җайланманың зарарлыгын формалаштыру җиңел.

(6) IGBT югары көчәнешле урыннарда кулланылганлыктан, саклагыч схемасы бөтен контроль схема белән булырга тиеш, каты изоляция, югары тизлекле оптик кушылу изоляциясе яки трансформатор кушылу изоляциясе.

Драйвер схемасы

Интеграль технология үсеше белән, хәзерге IGBT капка саклагыч схемасы күбесенчә интеграль чиплар белән идарә ителә. Контроль режим һаман да өч төрле:

(1) туры сигнал тибы кертү һәм чыгу сигналлары арасында электр изоляциясе юк.

(2) импульс трансформаторы изоляциясе, кертү һәм чыгу сигналлары арасында трансформатор изоляциясе, 4000В га кадәр изоляция көчәнеше дәрәҗәсе.

Түбәндә 3 алым бар

Пассив алым: икенчел трансформаторның чыгышы IGBTны турыдан-туры йөртү өчен кулланыла, вольт-секунд тигезләмәсе чикләнгәнлектән, ул дежур циклы күп үзгәрмәгән урыннарда гына кулланыла.

Актив ысул: трансформатор изоляцияләнгән сигналлар гына бирә, икенчел пластик көчәйткеч схемада IGBT йөртү өчен дулкын формасы яхшырак, ләкин аерым ярдәмче көч бирергә кирәк.

Selfз-үзеңне тәэмин итү ысулы: импульс трансформаторы йөртүче энергиясен дә, югары ешлыклы модуляцияне һәм логик сигналларны тапшыру өчен демодуляция технологиясен тапшыру өчен кулланыла, модуляция тибындагы үз-үзеңне тәэмин итү алымына һәм вакыт бүлешү технологиясенә бүленгән модуляциядә. - кирәкле электр белән тәэмин итү, югары ешлыклы модуляция һәм логик сигналлар җибәрү өчен демодуляция технологиясе булдыру өчен ректификатор күперенә үз-үзеңне тәэмин итү көче.

3. Тиристор һәм IGBT саклагыч арасындагы контакт һәм аерма

Тиристор һәм IGBT саклагычның охшаш үзәк арасында аермасы бар. Беренчедән, ике йөртүче схема күчү җайланмасын һәм контроль схеманы бер-берсеннән аерырга тиеш, шулай итеп югары көчәнешле схемалар контроль схемага йогынты ясамасын өчен. Аннары, икесе дә күчү җайланмасын кабызу өчен капка саклагыч сигналына кулланыла. Аерма шунда: тиристор саклагыч агымдагы сигнал таләп итә, IGBT көчәнеш сигналын таләп итә. Күчергеч җайланма үткәргәннән соң, тиристор капкасы тиристор белән идарә итүен югалта, тристорны ябарга теләсәгез, кире көчәнешкә тиристор терминаллары кушылырга тиеш; һәм IGBTны ябу өчен, тискәре йөртү көчәнеше капкасына өстәргә кирәк.

4. Йомгаклау

Бу кәгазь, нигездә, хикәянең ике өлешенә бүленгән, тиристор йөртүче схемасының беренче өлеше хикәяне туктату соравы, тиешле саклагыч схемасы дизайны һәм схема дизайны практик тиристор схемасына симуляция ярдәмендә кулланыла. һәм саклагыч схемасының мөмкинлеген исбатлау өчен эксперимент, проблемаларны анализлауда очрый торган эксперименталь процесс. IGBT турында төп дискуссиянең икенче өлеше, саклагыч схемасы соравы буенча, һәм шуның нигезендә хәзерге вакытта киң кулланыла торган IGBT саклагыч схемасын, һәм симуляцияне һәм экспериментны туктату өчен төп оптокуплер изоляциясе саклагыч схемасын кертү өчен, саклагыч схемасының мөмкинлеге.