Ki prensip sikwi kondwi yon MOSFET gwo pouvwa?

Menm gwo pouvwa MOSFET la, itilize nan sikui kondwi diferan pral jwenn diferan karakteristik oblije chanje. Itilizasyon bon pèfòmans nan sikwi kondwi a ka fè aparèy la chanje pouvwa travay nan yon eta switch relativman ideyal, pandan y ap diminye tan an chanje, diminye pèt chanje, enstalasyon an nan efikasite nan opere, fyab ak sekirite yo nan gwo siyifikasyon. Se poutèt sa, avantaj yo ak dezavantaj nan kous la kondwi dirèkteman afekte pèfòmans nan sikwi prensipal la, rasyonalizasyon nan konsepsyon an nan kous la kondwi se de pli zan pli enpòtan. Tiristor ti gwosè, pwa limyè, efikasite segondè, lavi ki long, fasil yo sèvi ak, ka byen fasil sispann redresman an ak varyateur, epi yo pa ka chanje estrikti nan sikwi anba site la nan chanje gwosè a nan redresman an oswa varyateur aktyèl la.IGBT se yon konpoze. aparèy nanMOSFETak GTR, ki gen karakteristik sa yo nan vitès switch vit, bon estabilite tèmik, ti ​​pouvwa kondwi ak sikwi kondwi senp, e li gen avantaj ki genyen nan ti gout vòltaj sou-eta, segondè vòltaj kenbe tèt ak aktyèl akseptasyon segondè. IGBT kòm yon aparèy pwodiksyon pouvwa endikap, espesyalman nan kote ki gen gwo pouvwa, yo te souvan itilize nan divès kategori.

Sikwi kondwi ideyal la pou aparèy switch MOSFET ki gen gwo pouvwa ta dwe satisfè kondisyon sa yo:

(1) Lè tib la chanje pouvwa vire sou, kous la kondwi ka bay yon kouran baz rapid-ap monte, se konsa ke gen ase pouvwa kondwi lè li vire sou, kidonk diminye pèt la vire-sou.

(2) Pandan kondiksyon tib chanje a, aktyèl baz chofè MOSFET bay sikwi a ka asire ke tib pouvwa a nan eta kondiksyon satire anba nenpòt kondisyon chaj, asire konparativman ba pèt kondiksyon. Yo nan lòd yo diminye tan an depo, aparèy la ta dwe nan yon eta saturation kritik anvan fèmen.

(3) fèmen, sikwi kondwi a ta dwe bay ase kondwi baz ranvèse pou byen vit trase transpòtè ki rete yo nan rejyon baz la pou diminye tan depo a; epi ajoute ranvèse vòltaj koupe patipri, se konsa ke aktyèl la pèseptè tonbe rapidman diminye tan an aterisaj. Natirèlman, are nan tiristor la se toujou sitou pa gout nan vòltaj anod ranvèse ranpli are a.

Koulye a, kondwi a thyristor ak yon kantite konparab jis nan izolasyon transfòmatè a oswa optocoupler separe fen vòltaj ki ba ak fen vòltaj segondè, ak Lè sa a, atravè kous la konvèsyon kondwi kondiksyon an thyristor. Sou IGBT a pou itilize aktyèl la nan plis IGBT modil kondwi, men tou, entegre IGBT, sistèm pwòp tèt ou-antretyen, pwòp tèt ou-dyagnostik ak lòt modil fonksyonèl nan IPM la.

Nan papye sa a, pou tiristor nou itilize, konsepsyon sikwi kondwi eksperimantal, epi sispann tès reyèl la pou pwouve ke li ka kondwi tiristor la. Kòm pou kondwi a nan IGBT, papye sa a sitou prezante kalite prensipal aktyèl yo nan kondwi IGBT, osi byen ke kous kondwi korespondan yo, ak kondwi a izolasyon optocoupler ki pi souvan itilize yo sispann eksperyans nan simulation.

2. Etid sikwi kondwi thyristor an jeneral kondisyon fonksyònman thyristor yo se:

(1) thyristor la aksepte vòltaj anod ranvèse, kèlkeswa pòtay la aksepte ki kalite vòltaj, thyristor la nan eta a koupe.

(2) Tiristor aksepte vòltaj anod pi devan, sèlman nan ka a nan pòtay la aksepte yon vòltaj pozitif tiristor la sou.

(3) Tiristor nan kondisyon kondiksyon an, se sèlman yon sèten vòltaj anod pozitif, kèlkeswa vòltaj pòtay la, tiristor la ensiste sou kondiksyon, se sa ki, apre kondiksyon tiristor la, pòtay la pèdi. (4) thyristor nan kondisyon kondiksyon an, lè vòltaj sikwi prensipal la (oswa aktyèl) redwi a tou pre zewo, are thyristor la. Nou chwazi tiristor la se TYN1025, vòltaj kenbe tèt li se 600V a 1000V, aktyèl jiska 25A. li mande pou vòltaj kondwi pòtay la se 10V a 20V, aktyèl kondwi a se 4mA a 40mA. ak aktyèl antretyen li yo se 50mA, aktyèl motè a se 90mA. swa DSP oswa CPLD deklanche anplitid siyal osi lontan ke 5V. Premye a tout, osi lontan ke anplitid la nan 5V nan 24V, ak Lè sa a, atravè yon transfòmatè izolasyon 2: 1 konvèti siyal la deklanche 24V nan yon siyal deklanche 12V, pandan y ap ranpli fonksyon an nan izolasyon nan vòltaj anwo ak pi ba.

Konsepsyon sikwi eksperimantal ak analiz

Premye a tout, kous la ranfòse, akòz kous la transfòmatè izolasyon nan etap nan tounen nan laMOSFETaparèy bezwen siyal deklanche 15V, kidonk bezwen premye anplitid 5V siyal deklanche nan yon siyal deklanche 15V, atravè siyal la MC14504 5V, konvèti nan yon siyal 15V, ak Lè sa a, atravè CD4050 la sou pwodiksyon an nan siyal la kondwi 15V fòme, chanèl 2. konekte ak siyal antre 5V, kanal 1 konekte ak pwodiksyon Chanèl 2 konekte ak siyal opinyon 5V, kanal 1 konekte nan pwodiksyon an nan siyal la deklanche 15V.

Dezyèm pati a se sikwi transfòmatè izolasyon, fonksyon prensipal la nan kous la se: siyal la deklanche 15V, konvèti nan yon siyal deklanche 12V deklanche do a nan kondiksyon an tiristor, ak fè siyal la deklanche 15V ak distans ki genyen ant do a. etap.

Prensip k ap travay nan kous la se: akòz laMOSFETIRF640 kondwi vòltaj nan 15V, se konsa, premye nan tout, nan J1 aksè a 15V siyal vag kare, atravè rezistans nan R4 ki konekte nan regilatè a 1N4746, se konsa ke vòltaj la deklanche se ki estab, men tou, fè vòltaj la deklanche pa twò wo. , boule MOSFET, ak Lè sa a, nan MOSFET IRF640 la (an reyalite, sa a se yon tib switching, kontwòl la nan fen a dèyè nan ouvèti a ak fèmti Kontwole dèyè vire-sou ak vire-off), apre yo fin kontwole sik devwa a nan siyal kondwi a, pou kapab kontwole tan an vire-sou ak fèmen nan MOSFET la. Lè MOSFET la louvri, ekivalan a tè D-pol li yo, koupe lè li louvri, apre yo fin kous la back-end ekivalan a 24 V. Ak transfòmatè a se nan chanjman nan vòltaj fè fen nan dwa nan siyal la pwodiksyon 12 V. . Se fen dwat transfòmatè a ki konekte nan yon pon redresman, ak Lè sa a, siyal la 12V se pwodiksyon soti nan konektè X1.

Pwoblèm yo rankontre pandan eksperyans la

Premye a tout, lè pouvwa a te vire sou, fuse a toudenkou kònen, epi pita lè tcheke kous la, li te jwenn ke te gen yon pwoblèm ak konsepsyon sikwi inisyal la. Okòmansman, yo nan lòd yo pi bon efè a nan pwodiksyon tib switching li yo, tè a 24V ak separasyon tè 15V, ki fè pòtay G MOSFET a ekivalan a do a nan poto S la sispann, sa ki lakòz fo deklanche. Tretman se konekte tè a 24V ak 15V ansanm, epi ankò yo sispann eksperyans la, kous la ap travay nòmalman. Koneksyon sikwi se nòmal, men lè w ap patisipe nan siyal kondwi a, chalè MOSFET, plis siyal kondwi pou yon peryòd de tan, fuse a kònen, ak Lè sa a, ajoute siyal kondwi a, fuse a se dirèkteman kònen. Tcheke kous la te jwenn ke sik devwa wo nivo nan siyal kondwi a twò gwo, sa ki lakòz MOSFET vire-sou tan an twò lontan. Desen an nan kous sa a fè lè MOSFET a louvri, 24V te ajoute dirèkteman nan pwent MOSFET a, epi li pa t 'ajoute yon rezistans aktyèl limite, si sou tan an twò lontan fè aktyèl la twò gwo, domaj MOSFET, bezwen nan kontwole sik la devwa nan siyal la pa ka twò gwo, jeneralman nan 10% a 20% oswa konsa.

2.3 Verifikasyon sikwi kondwi a

Yo nan lòd yo verifye posibilite a nan kous la kondwi, nou itilize li nan kondwi kous la tiristor ki konekte nan seri youn ak lòt, tiristor la nan seri youn ak lòt ak Lè sa a, anti-paralèl, aksè nan kous la ak reaktans endiktif, ekipman pou pouvwa a. se 380V AC sous vòltaj.

MOSFET nan kous sa a, tiristor Q2, Q8 siyal deklanche nan aksè G11 ak G12, pandan y ap Q5, Q11 siyal deklanche nan G21, G22 aksè. Anvan yo resevwa siyal kondwi a nan nivo pòtay thyristor la, yo nan lòd yo amelyore kapasite nan anti-entèferans nan thyristor la, se pòtay la nan thyristor la konekte ak yon rezistans ak kondansateur. Sikwi sa a konekte ak induktè a epi mete yo nan kous prensipal la. Apre yo fin kontwole ang kondiksyon thyristor la pou kontwole gwo induktè a nan tan sikwi prensipal la, sikui anwo ak pi ba yo nan ang faz diferans siyal deklanche mwatye yon sik, G11 anwo a ak G12 se yon siyal deklanche tout wout la. atravè kous la kondwi nan etap nan devan nan transfòmatè a izolasyon izole youn ak lòt, G21 ki pi ba a ak G22 se tou izole nan menm fason an siyal la. De siyal deklanche yo deklanche sikwi anti-paralèl thyristor kondiksyon pozitif ak negatif, pi wo a 1 chanèl la konekte ak tout vòltaj sikwi thyristor la, nan kondiksyon thyristor li vin 0, ak 2, 3 chanèl konekte ak kous la thyristor leve, li desann. siyal yo deklanche wout, se kanal la 4 mezire pa koule nan aktyèl la thyristor tout antye.

2 chanèl mezire yon siyal deklanche pozitif, deklanche pi wo a kondiksyon tiristor la, aktyèl la pozitif; 3 chanèl mezire yon siyal deklanche ranvèse, deklanche sikwi ki pi ba nan kondiksyon tiristor la, aktyèl la negatif.

3.IGBT kondwi sikwi nan seminè a IGBT kondwi sikwi gen anpil demann espesyal, rezime:

(1) kondwi vitès monte ak tonbe nan batman kè vòltaj la ta dwe ase gwo. igbt vire sou, se kwen an dirijan nan vòltaj la pòtay apik ajoute nan pòtay la G ak emeteur E ant pòtay la, se konsa ke li se byen vit vire sou yo rive jwenn vire ki pi kout la sou tan diminye vire sou pèt. Nan are a IGBT, kous la kondwi pòtay yo ta dwe bay kwen an aterisaj IGBT se vòltaj are trè apik, ak nan pòtay la IGBT G ak emeteur E ant vòltaj la patipri ranvèse apwopriye, se konsa ke IGBT vit are a, diminye tan an are, diminye. pèt la fèmen.

(2) Apre kondiksyon IGBT, vòltaj kondwi a ak aktyèl ki bay nan kous la kondwi pòtay yo ta dwe ase anplitid pou vòltaj la kondwi IGBT ak aktyèl, se konsa ke pwodiksyon an pouvwa nan IGBT a toujou nan yon eta satire. Surcharge pasajè, pouvwa kondwi ki bay nan sikwi kondwi pòtay la ta dwe ase pou asire ke IGBT a pa soti nan rejyon saturation ak domaj.

(3) IGBT pòtay kondwi sikwi ta dwe bay IGBT pozitif kondwi vòltaj yo pran valè ki apwopriye a, espesyalman nan pwosesis la fonksyònman kout-sikwi ekipman yo itilize nan IGBT a, yo ta dwe chwazi vòltaj la kondwi pozitif nan valè minimòm yo mande yo. Chanje aplikasyon vòltaj pòtay IGBT a ta dwe 10V ~ 15V pou pi bon an.

(4) Pwosesis are IGBT, vòltaj patipri negatif aplike ant pòtay la - emeteur se fezab nan fèmen rapid nan IGBT a, men li pa ta dwe pran twò gwo, òdinè pran -2V a -10V.

(5) nan ka gwo chay endiktif, chanjman twò vit danjere, gwo chay endiktif nan IGBT rapid vire-sou ak fèmen, yo pral pwodwi segondè-frekans ak gwo anplitid ak lajè etwat nan vòltaj la Spike Ldi / dt. , Spike a pa fasil pou absòbe, fasil pou fòme aparèy domaj.

(6) Kòm IGBT a itilize nan kote ki wo-vòltaj, se konsa sikwi kondwi a ta dwe ak kous la kontwòl tout antye nan potansyèl la nan izolasyon grav, itilizasyon òdinè nan gwo vitès izolasyon kouple optik oswa izolasyon kouple transfòmatè.

Kondwi estati sikwi

Avèk devlopman teknoloji entegre, aktyèl sikwi kondwi IGBT pòtay la sitou kontwole pa chips entegre. Mòd kontwòl la se toujou sitou twa kalite:

(1) kalite deklanche dirèk pa gen okenn izolasyon elektrik ant siyal yo antre ak pwodiksyon.

(2) transfòmatè izolasyon kondwi ant siyal yo antre ak pwodiksyon lè l sèvi avèk izolasyon transfòmatè batman kè, nivo vòltaj izolasyon jiska 4000V.

Gen 3 apwòch jan sa a

Apwòch pasif: pwodiksyon segondè transfòmatè a itilize dirèkteman pou kondwi IGBT a, akòz limit egalizasyon volt-dezyèm lan, li aplikab sèlman nan kote sik devwa a pa chanje anpil.

Metòd aktif: transfòmatè a sèlman bay siyal izole, nan kous segondè anplifikatè plastik pou kondwi IGBT, kondwi ond se pi bon, men bezwen pou bay pouvwa oksilyè separe.

Metòd pwòp tèt ou-pwovizyon: transfòmatè batman kè yo itilize transmèt tou de enèji kondwi ak gwo-frekans modulation ak teknoloji demodulasyon pou transmisyon siyal lojik, divize an modil-kalite apwòch pwòp tèt ou-pwovizyon ak tan-pataje teknoloji pwòp tèt ou-pwovizyon, nan ki modulasyon an. -type pwòp tèt ou-pwovizyon pouvwa nan pon an redresman jenere ekipman pou pouvwa ki nesesè yo, segondè-frekans modulation ak teknoloji demodulasyon transmèt siyal lojik.

3. Kontak ak diferans ant thyristor ak IGBT kondwi

Tiristor ak sikwi kondwi IGBT gen yon diferans ant sant la menm jan an. Premye a tout, de sikwi kondwi yo oblije izole aparèy la chanje ak kous la kontwòl youn ak lòt, konsa tankou pou fè pou evite sikwi wo-vòltaj gen yon enpak sou kous la kontwòl. Lè sa a, tou de yo aplike nan siyal la kondwi pòtay deklanche aparèy la chanje sou. Diferans lan se ke kondwi a tiristor mande pou yon siyal aktyèl, pandan y ap IGBT a mande pou yon siyal vòltaj. Apre kondiksyon aparèy la chanje, pòtay la nan thyristor la te pèdi kontwòl nan itilizasyon thyristor la, si ou vle fèmen thyristor la, tèminal thyristor yo ta dwe ajoute nan vòltaj la ranvèse; ak fèmen IGBT sèlman bezwen ajoute nan pòtay la nan vòltaj la kondwi negatif, fèmen IGBT la.

4. Konklizyon

Papye sa a sitou divize an de pati nan naratif la, premye pati nan demann sikwi kondwi thyristor la sispann naratif la, konsepsyon sikwi kondwi ki koresponn lan, ak konsepsyon kous la aplike nan sikwi thyristor pratik, atravè simulation. ak eksperimantasyon pou pwouve posibilite sikwi kondwi a, pwosesis eksperimantal la te rankontre nan analiz pwoblèm yo te sispann ak trete. Dezyèm pati nan diskisyon prensipal la sou IGBT la sou demann lan nan kous la kondwi, ak sou baz sa a plis prezante aktyèl kous la souvan itilize IGBT kondwi, ak sikwi prensipal la optocoupler izolasyon kondwi yo sispann simulation la ak eksperyans, bay prèv la. posibilite sikwi kondwi a.