IGBT ვიწრო პულსის ფენომენის ახსნა

რა არის ვიწრო პულსის ფენომენი

როგორც ერთგვარი დენის გადამრთველი, IGBT-ს სჭირდება გარკვეული რეაქციის დრო კარიბჭის დონის სიგნალიდან მოწყობილობის გადართვის პროცესამდე, ისევე როგორც ადვილია ხელის ძალიან სწრაფად დაჭერა კარიბჭის გადართვისთვის, ძალიან მოკლე გახსნის პულსმა შეიძლება გამოიწვიოს ძალიან მაღალი. ძაბვის მწვერვალები ან მაღალი სიხშირის რხევის პრობლემები.ეს ფენომენი დროდადრო უმწეოდ ხდება, რადგან IGBT მართავს მაღალი სიხშირის PWM მოდულირებული სიგნალებით.რაც უფრო მცირეა სამუშაო ციკლი, მით უფრო ადვილია ვიწრო იმპულსების გამოშვება და IGBT პარალელური განახლების საწინააღმდეგო დიოდის FWD-ის საპირისპირო აღდგენის მახასიათებლები უფრო სწრაფი ხდება მყარი გადართვის განახლების დროს.1700V/1000A IGBT4 E4-მდე, სპეციფიკაცია შეერთების ტემპერატურაზე Tvj.op = 150 ℃, გადართვის დრო tdon = 0.6us, tr = 0.12us და tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, ვიწრო ნაკლები პულსის სიგანე არ შეიძლება იყოს. ვიდრე სპეციფიკაციის გადართვის დროის ჯამი.პრაქტიკაში, სხვადასხვა დატვირთვის მახასიათებლების გამო, როგორიცაა ფოტოელექტრული და ენერგიის შენახვა, უმეტესად, როდესაც სიმძლავრის კოეფიციენტი + / – 1, ვიწრო პულსი გამოჩნდება მიმდინარე ნულოვანი წერტილის მახლობლად, როგორიცაა რეაქტიული ენერგიის გენერატორი SVG, აქტიური ფილტრი APF სიმძლავრის კოეფიციენტი 0. ვიწრო პულსი გამოჩნდება მაქსიმალური დატვირთვის დენის მახლობლად, დენის ფაქტობრივი გამოყენება ნულოვანი წერტილის მახლობლად, უფრო სავარაუდოა, რომ გამომავალი ტალღის ფორმაში მაღალი სიხშირის რხევაზე, წარმოიქმნება EMI პრობლემები.

მიზეზის ვიწრო პულსის ფენომენი

ნახევარგამტარული საფუძვლებიდან გამომდინარე, ვიწრო პულსის ფენომენის მთავარი მიზეზი არის IGBT ან FWD, რომელიც ახლახან დაიწყო ჩართვა, რომელიც არ იყო მყისიერად შევსებული მატარებლებით, როდესაც გადამზიდავი გავრცელდა IGBT ან დიოდური ჩიპის გათიშვისას, მთლიანად გადამზიდავთან შედარებით. ივსება გამორთვის შემდეგ, di/dt შეიძლება გაიზარდოს.შესაბამისი უმაღლესი IGBT გამორთვის ზეძაბვა წარმოიქმნება კომუტაციის მაწანწალა ინდუქციურობის ქვეშ, რამაც შესაძლოა გამოიწვიოს დიოდის უკუ აღდგენის დენის უეცარი ცვლილება და, შესაბამისად, გამორთვის ფენომენი.თუმცა, ეს ფენომენი მჭიდრო კავშირშია IGBT და FWD ჩიპების ტექნოლოგიასთან, მოწყობილობის ძაბვასთან და დენთან.

პირველ რიგში, უნდა დავიწყოთ კლასიკური ორმაგი იმპულსური სქემიდან, ქვემოთ მოყვანილი ფიგურა გვიჩვენებს IGBT კარიბჭის წამყვანი ძაბვის, დენის და ძაბვის გადართვის ლოგიკას.IGBT-ის მამოძრავებელი ლოგიკიდან გამომდინარე, ის შეიძლება დაიყოს ვიწრო პულსის გამორთვის დროდ, რაც რეალურად შეესაბამება დიოდის FWD-ის პოზიტიური გამტარობის დროს, რაც დიდ გავლენას ახდენს საპირისპირო აღდგენის პიკზე და აღდგენის სიჩქარეზე, როგორიცაა წერტილი A. ფიგურაში, საპირისპირო აღდგენის მაქსიმალური პიკური სიმძლავრე არ შეიძლება აღემატებოდეს FWD SOA-ს ლიმიტს;და ვიწრო პულსის ჩართვის დრო ტონაზე, ამას აქვს შედარებით დიდი გავლენა IGBT გამორთვის პროცესზე, როგორიცაა წერტილი B ფიგურაში, ძირითადად IGBT გამორთვის ძაბვის მწვერვალები და დენის უკანა რხევები.

მაგრამ ძალიან ვიწრო იმპულსური მოწყობილობის ჩართვის გამორთვა რა პრობლემებს გამოიწვევს?პრაქტიკაში, რა არის გონივრული პულსის სიგანის მინიმალური ზღვარი?ამ პრობლემების გამომუშავება რთულია უნივერსალური ფორმულების პირდაპირ გამოთვლა თეორიებითა და ფორმულებით, თეორიული ანალიზი და კვლევა ასევე შედარებით მცირეა.ტესტის ტალღის ფორმიდან და შედეგებიდან, გრაფიკის სანახავად, აპლიკაციის მახასიათებლებისა და საერთო თვისებების ანალიზი და შეჯამება, რაც დაგეხმარებათ ამ ფენომენის გაგებაში და შემდეგ დიზაინის ოპტიმიზაციაში პრობლემების თავიდან ასაცილებლად.

IGBT ვიწრო პულსის ჩართვა

IGBT, როგორც აქტიური გადამრთველი, ამ ფენომენზე სასაუბროდ გრაფიკის სანახავად რეალური შემთხვევების გამოყენება უფრო დამაჯერებელია, რომ გვქონდეს მატერიალური მშრალი საქონელი.

მაღალი სიმძლავრის მოდულის IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 სატესტო ობიექტის გამოყენებით, მოწყობილობის გამორთვის მახასიათებლები, როდესაც ტონა იცვლება Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= პირობებში. 25℃, წითელი არის კოლექტორი Ic, ლურჯი არის ძაბვა IGBT Vce-ის ორივე ბოლოში, მწვანე არის წამყვანი ძაბვა Vge.ვგე.პულსი ტონა მცირდება 2 us-დან 1.3 us-მდე, რათა დაინახოს ამ ძაბვის მწვერვალის ცვლილება Vcep, შემდეგი სურათი ვიზუალურად ასახავს ტესტის ტალღის ფორმას თანდათანობით, რათა დაინახოს ცვლილების პროცესი, განსაკუთრებით ნაჩვენებია წრეში.

როდესაც ton ცვლის მიმდინარე Ic-ს, Vce განზომილებაში ვნახოთ ტონით გამოწვეული მახასიათებლების ცვლილება.მარცხენა და მარჯვენა გრაფიკებზე ნაჩვენებია ძაბვის მწვერვალები Vce_peak სხვადასხვა დენებზე Ic იმავე Vce=800V და 1000V პირობებში, შესაბამისად.შესაბამისი ტესტის შედეგებიდან ტონს აქვს შედარებით მცირე გავლენა ძაბვის მწვერვალებზე Vce_peak მცირე დენებისაგან;როდესაც გამორთვის დენი იზრდება, პულსის ვიწრო გამორთვა მიდრეკილია დენის უეცარი ცვლილებებისკენ და შემდგომში იწვევს მაღალი ძაბვის მწვერვალებს.მარცხენა და მარჯვენა გრაფიკების კოორდინატებად შედარებისთვის, ton უფრო დიდ გავლენას ახდენს გამორთვის პროცესზე, როდესაც Vce და მიმდინარე Ic უფრო მაღალია, და უფრო სავარაუდოა, რომ ჰქონდეს უეცარი დენის ცვლილება.ტესტიდან ამ მაგალითის სანახავად FF1000R17IE4, მინიმალური პულსი ტონა ყველაზე გონივრულ დროში არანაკლებ 3 us.

არის თუ არა განსხვავება მაღალი დენის მოდულების და დაბალი დენის მოდულების მუშაობას შორის ამ საკითხთან დაკავშირებით?მაგალითად ავიღოთ FF450R12ME3 საშუალო სიმძლავრის მოდული, შემდეგ სურათზე ნაჩვენებია ძაბვის გადაჭარბება, როდესაც ტონა იცვლება სხვადასხვა სატესტო დენებისთვის Ic.

მსგავსი შედეგების მიხედვით, ტონის გავლენა გამორთვის ძაბვის გადაჭარბებაზე უმნიშვნელოა 1/10*Ic-ზე დაბალ დენის პირობებში.როდესაც დენი იზრდება ნომინალურ დენამდე 450A ან თუნდაც 2*Ic დენამდე 900A, ძაბვის გადაჭარბება ტონა სიგანეზე ძალიან აშკარაა.ექსტრემალურ პირობებში მუშაობის პირობების მახასიათებლების შესამოწმებლად, 3-ჯერ აღემატება 1350A ნომინალურ დენს, ძაბვის მწვერვალებმა გადააჭარბეს ბლოკირების ძაბვას, ჩაშენებული ჩიპში ძაბვის გარკვეულ დონეზე, ტონა სიგანისგან დამოუკიდებლად. .

შემდეგი სურათი გვიჩვენებს შედარების ტესტის ტალღების ფორმებს ton=1us და 20us Vce=700V და Ic=900A-ზე.ფაქტობრივი ტესტიდან მოდულის პულსის სიგანე ton=1us-ზე დაიწყო რხევა და ძაბვის მწვერვალი Vcep 80V-ით მეტია ტონა=20us-ზე.ამიტომ რეკომენდირებულია პულსის მინიმალური დრო არ იყოს 1 us-ზე ნაკლები.

FWD ვიწრო პულსის ჩართვა

ნახევრად ხიდის წრეში, IGBT გამორთვის პულსი შეესაბამება FWD ჩართვის დროს ტონას.ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს, რომ როდესაც FWD ჩართვის დრო 2 us-ზე ნაკლებია, FWD უკუ დენის პიკი გაიზრდება ნომინალური დენით 450A.როდესაც toff მეტია 2 us-ზე, პიკური FWD საპირისპირო აღდგენის დენი ძირითადად უცვლელია.

IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 მაღალი სიმძლავრის დიოდების მახასიათებლებზე დასაკვირვებლად, განსაკუთრებით დაბალი დენის პირობებში ტონის ცვლილებებით, შემდეგი სტრიქონი აჩვენებს VR = 900V, 1200V პირობებში, პირდაპირი შედარების მცირე დენის პირობებში IF = 20A ორი ტალღის ფორმადან ცხადია, რომ როდესაც ton = 3us, ოსცილოსკოპმა ვერ შეძლო ამ მაღალი სიხშირის რხევის ამპლიტუდის შენარჩუნება.ეს ასევე ადასტურებს, რომ დატვირთვის დენის მაღალი სიხშირის რხევა ნულოვან წერტილზე მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობების აპლიკაციებში და FWD მოკლევადიანი საპირისპირო აღდგენის პროცესი მჭიდრო კავშირშია.

ინტუიციური ტალღის ფორმის დათვალიერების შემდეგ, გამოიყენეთ ფაქტობრივი მონაცემები ამ პროცესის შემდგომი რაოდენობრივი დასადგენად და შესადარებლად.დიოდის dv/dt და di/dt იცვლება toff-ის მიხედვით და რაც უფრო მცირეა FWD გამტარობის დრო, მით უფრო სწრაფი გახდება მისი საპირისპირო მახასიათებლები.როდესაც რაც უფრო მაღალია VR FWD-ის ორივე ბოლოში, რადგან დიოდის გამტარობის პულსი ვიწროვდება, მისი დიოდის საპირისპირო აღდგენის სიჩქარე დაჩქარდება, კონკრეტულად შევხედავთ მონაცემებს ტონა = 3 us პირობებში.

VR = 1200V როდესაც.

dv/dt=44.3kV/us;di/dt=14kA/us.

VR=900V-ზე.

dv/dt=32.1kV/us;di/dt=12.9kA/us.

ton=3us-ის გათვალისწინებით, ტალღის ფორმის მაღალი სიხშირის რხევა უფრო ინტენსიურია და დიოდის უსაფრთხო სამუშაო ზონის მიღმა, დრო არ უნდა იყოს 3 us-ზე ნაკლები დიოდის FWD-ის თვალსაზრისით.

მაღალი ძაბვის 3.3 კვ IGBT-ის სპეციფიკაციაში ზემოთ, FWD წინგატარების დრო ტონა მკაფიოდ არის განსაზღვრული და საჭირო, მაგალითად, 2400A/3.3kV HE3, დიოდის გამტარობის მინიმალური დრო 10 us აშკარად არის მოცემული, როგორც ლიმიტი. რაც ძირითადად გამოწვეულია იმით, რომ მაღალი სიმძლავრის აპლიკაციებში სისტემური მიკროსქემის მაწანწალა ინდუქტურობა შედარებით დიდია, გადართვის დრო შედარებით გრძელია და გარდამავალია მოწყობილობის გახსნის პროცესში. ადვილია გადააჭარბოს მაქსიმალური დასაშვები დიოდური ენერგიის მოხმარებას PRQM.

მოდულის რეალური ტესტის ტალღების ფორმებიდან და შედეგებიდან, გადახედეთ გრაფიკებს და ისაუბრეთ რამდენიმე ძირითად შეჯამებაზე.

1. პულსის სიგანის ტონის გავლენა IGBT გამორთვის მცირე დენზე (დაახლოებით 1/10*Ic) მცირეა და რეალურად შეიძლება მისი იგნორირება.

2. IGBT-ს აქვს გარკვეული დამოკიდებულება პულსის სიგანეზე ტონაზე მაღალი დენის გამორთვისას, რაც უფრო მცირეა ტონა მით უფრო მაღალია ძაბვის მწვერვალი V და გამორთვის დენის უკმარისობა მკვეთრად შეიცვლება და მოხდება მაღალი სიხშირის რხევა.

3. FWD მახასიათებლები აჩქარებს საპირისპირო აღდგენის პროცესს, რადგან დრო უფრო მოკლე ხდება, და რაც უფრო მოკლეა FWD ჩართული დრო გამოიწვევს დიდ dv/dt და di/dt, განსაკუთრებით დაბალი დენის პირობებში.გარდა ამისა, მაღალი ძაბვის IGBT-ებს ეძლევა დიოდის ჩართვის მკაფიო მინიმალური დრო tonmin=10 us.

ქაღალდის ფაქტობრივი ტესტის ტალღების ფორმებმა გარკვეული საცნობარო მინიმალური დრო მისცა როლის შესასრულებლად.

Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. 2010 წლიდან აწარმოებს და ექსპორტს ახორციელებს სხვადასხვა მცირე ზომის არჩევისა და განლაგების მანქანებს. ჩვენი საკუთარი მდიდარი გამოცდილი R&D, კარგად გაწვრთნილი პროდუქციის გამოყენებით, NeoDen იძენს დიდ რეპუტაციას მსოფლიო მომხმარებლებისგან.

გლობალური ყოფნით 130-ზე მეტ ქვეყანაში, NeoDen PNP აპარატების შესანიშნავი შესრულება, მაღალი სიზუსტე და საიმედოობა მათ შესანიშნავად აქცევს R&D-ისთვის, პროფესიული პროტოტიპებისთვის და მცირე და საშუალო სერიის წარმოებისთვის.ჩვენ გთავაზობთ ერთი გაჩერების SMT აღჭურვილობის პროფესიონალურ გადაწყვეტას.

დამატება:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, ჩინეთი

ტელეფონი:86-571-26266266