Што такое феномен вузкага пульса
З'яўляючыся своеасаблівым выключальнікам харчавання, IGBT патрабуе пэўнага часу рэакцыі ад сігналу ўзроўню засаўкі да працэсу пераключэння прылады, гэтак жа, як у жыцці лёгка сціснуць руку занадта хутка, каб пераключыць засаўку, занадта кароткі імпульс адкрыцця можа выклікаць занадта высокі скокі напружання або праблемы з высокачашчыннымі ваганнямі.Гэта з'ява час ад часу бездапаможна ўзнікае, бо IGBT кіруецца высокачашчыннымі ШІМ-мадуляванымі сігналамі.Чым меншы працоўны цыкл, тым прасцей выдаваць вузкія імпульсы, і характарыстыкі зваротнага аднаўлення IGBT-дыёда з антыпаралельным абнаўленнем FWD становяцца хутчэйшымі падчас жорсткага пераключэння.Да 1700 В/1000 А IGBT4 E4, тэмпература злучэння Tvj.op = 150 ℃, час пераключэння tdon = 0,6 мкс, tr = 0,12 мкс і tdoff = 1,3 мкс, tf = 0,59 мкс, вузкая шырыня імпульсу не можа быць меншай чым сума часу пераключэння па спецыфікацыі.На практыцы з-за розных характарыстык нагрузкі, такіх як фотаэлектрыка і назапашванне энергіі, у пераважнай большасці выпадкаў, калі каэфіцыент магутнасці + / – 1, вузкі імпульс будзе з'яўляцца каля бягучай нулявой кропкі, напрыклад, генератар рэактыўнай магутнасці SVG, каэфіцыент магутнасці актыўнага фільтра APF 0, вузкі імпульс будзе з'яўляцца паблізу максімальнага току нагрузкі, фактычнае прымяненне току паблізу нулявой кропкі, хутчэй за ўсё, з'явіцца на выхадным сігнале высокачашчынных ваганняў, узнікаюць праблемы з EMI.
Вузкі пульс з'ява прычыны
З асноў паўправадніка, асноўная прычына з'явы вузкага імпульсу звязана з тым, што IGBT або FWD толькі пачалі ўключацца, не адразу запаўняючыся носьбітамі, калі несучая распаўсюджвалася пры выключэнні IGBT або дыёднага чыпа, у параўнанні з несучай цалкам запаўняецца пасля адключэння, di / dt можа павялічвацца.Адпаведнае больш высокае перанапружанне адключэння IGBT будзе генеравацца пад камутацыйнай індуктыўнасцю рассейвання, што таксама можа выклікаць раптоўнае змяненне зваротнага току аднаўлення дыёда і, такім чынам, з'яву адрыву.Аднак гэта з'ява цесна звязана з тэхналогіяй мікрасхем IGBT і FWD, напругай і токам прылады.
Па-першае, мы павінны пачаць з класічнай схемы падвойнага імпульсу, на наступным малюнку паказана логіка пераключэння напружання, току і напружання на засаўцы IGBT.Зыходзячы з логікі кіравання IGBT, яго можна падзяліць на вузкі час адключэння імпульсу toff, які на самай справе адпавядае станоўчаму часу праводнасці дыёда FWD, які мае вялікі ўплыў на пікавы ток зваротнага аднаўлення і хуткасць аднаўлення, напрыклад, у кропцы A на малюнку максімальная пікавая магутнасць зваротнага аднаўлення не можа перавышаць ліміт FWD SOA;і вузкі час уключэння імпульсу ton, гэта мае адносна вялікі ўплыў на працэс выключэння IGBT, напрыклад кропка B на малюнку, у асноўным на скачкі напружання адключэння IGBT і ваганні току.
Але якія праблемы выкліча занадта вузкі імпульс уключэння і выключэння прылады?На практыцы, якая мінімальная мяжа шырыні імпульсу з'яўляецца разумнай?Гэтыя праблемы цяжка вывесці універсальныя формулы для непасрэднага разліку з дапамогай тэорый і формул, тэарэтычнага аналізу і даследаванняў таксама адносна мала.З фактычнага сігналу тэсту і вынікаў, каб убачыць графік, каб гаварыць, аналіз і рэзюмэ характарыстык і агульных рыс прыкладанняў, больш спрыяльных, каб дапамагчы вам зразумець гэта з'ява, а затым аптымізаваць дызайн, каб пазбегнуць праблем.
Уключэнне вузкага імпульсу IGBT
IGBT як актыўны перамыкач, выкарыстоўваючы рэальныя выпадкі, каб убачыць графік, каб гаварыць аб гэтай з'яве больш пераканаўча, каб мець некаторыя матэрыяльныя сухія тавары.
Выкарыстоўваючы модуль высокай магутнасці IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 у якасці тэставага аб'екта, характарыстыкі адключэння прылады пры змене тоны ва ўмовах Vce=800V, Ic=500A, Rg=1,7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25 ℃, чырвоны - калектар Ic, сіні - напружанне на абодвух канцах IGBT Vce, зялёны - напружанне прывада Vge.Vge.тона імпульсу памяншаецца з 2 мкс да 1,3 мкс, каб убачыць змяненне гэтага скоку напружання Vcep, на наступным малюнку паказана прагрэсіўная форма тэставага сігналу, каб убачыць працэс змены, асабліва паказаны ў крузе.
Калі ton змяняе бягучы Ic, у памеры Vce можна ўбачыць змяненне характарыстык, выкліканае ton.Левы і правы графікі паказваюць скокі напружання Vce_peak пры розных токах Ic пры аднолькавых умовах Vce=800 В і 1000 В адпаведна.з адпаведных вынікаў выпрабаванняў, ton мае адносна невялікі ўплыў на скокі напружання Vce_peak пры малых токах;калі ток выключэння ўзрастае, адключэнне вузкага імпульсу схільна рэзкім зменам току і пасля выклікае скокі высокага напружання.Узяўшы левы і правы графікі ў якасці каардынат для параўнання, ton аказвае большы ўплыў на працэс адключэння, калі Vce і ток Ic вышэй, і больш верагодна, што ток раптоўна зменіцца.З тэсту, каб убачыць гэты прыклад FF1000R17IE4, мінімальная тона імпульсу найбольш разумны час не менш за 3us.
Ці ёсць розніца паміж прадукцыйнасцю модуляў моцнага току і модуляў нізкага току па гэтым пытанні?Возьмем у якасці прыкладу модуль сярэдняй магутнасці FF450R12ME3, на наступным малюнку паказана перавышэнне напружання пры змене тоны для розных выпрабавальных токаў Ic.
Падобныя вынікі, уплыў тоны на перанапружанне пры выключэнні нязначны пры ўмовах нізкага току ніжэй за 1/10*Ic.Калі ток павялічваецца да намінальнага току 450A або нават 2*Ic току 900A, перавышэнне напружання з шырынёй тоны вельмі відавочна.Для таго, каб праверыць прадукцыйнасць характарыстык умоў працы ў экстрэмальных умовах, у 3 разы перавышае намінальны ток 1350 А, скокі напружання перавышаюць напружанне блакіроўкі, будучы ўбудаваным у мікрасхему пры пэўным узроўні напружання, незалежна ад шырыні тоны. .
На наступным малюнку паказаны параўнальныя тэставыя сігналы ton=1us і 20us пры Vce=700V і Ic=900A.Па выніках фактычнага тэсту шырыня імпульсу модуля пры ton=1us пачала вагацца, а ўсплёск напружання Vcep на 80 В вышэй, чым ton=20us.Такім чынам, рэкамендуецца, каб мінімальны час імпульсу не быў меншым за 1 мкс.
FWD вузкі імпульс уключэння
У паўмоставай схеме імпульс адключэння IGBT toff адпавядае часу ўключэння FWD тон.На малюнку ніжэй паказана, што калі час уключэння FWD менш за 2 мкс, пік зваротнага току FWD будзе павялічвацца пры намінальным току 450 А.Калі toff больш за 2 мкс, пікавы ток зваротнага аднаўлення FWD практычна не змяняецца.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 для назірання за характарыстыкамі магутных дыёдаў, асабліва ва ўмовах нізкага току са зменамі тоны, у наступным радку паказаны ўмовы VR = 900 В, 1200 В, пры малым току IF = 20 А ва ўмовах прамога параўнання з дзвюх форм хвалі відавочна, што калі тона = 3 мкс, асцылограф не можа ўтрымаць амплітуду гэтага высокачашчыннага вагання.Гэта таксама даказвае, што высокачашчынныя ваганні току нагрузкі над нулявой кропкай у прыладах высокай магутнасці і працэс кароткачасовага зваротнага аднаўлення FWD цесна звязаны.
Прагледзеўшы інтуітыўна зразумелую форму сігналу, выкарыстоўвайце фактычныя дадзеныя для далейшай колькаснай ацэнкі і параўнання гэтага працэсу.dv/dt і di/dt дыёда вар'іруюцца ў залежнасці ад toff, і чым менш час праводнасці FWD, тым хутчэй будуць яго зваротныя характарыстыкі.Калі вышэй VR на абодвух канцах FWD, калі імпульс праводнасці дыёда становіцца вузейшым, хуткасць зваротнага аднаўлення яго дыёда будзе паскорана, у прыватнасці, калі разглядаць даныя ў тонах = 3us.
VR = 1200В пры.
dv/dt=44,3кВ/ус;di/dt=14кА/нас.
Пры VR=900В.
dv/dt=32,1кВ/ус;di/dt=12,9 кА/нас.
Улічваючы ton=3us, высокачашчынныя ваганні формы хвалі больш інтэнсіўныя, і за межамі бяспечнай рабочай зоны дыёда час уключэння не павінен быць меншым за 3us з пункту гледжання FWD дыёда.
У спецыфікацыі IGBT высокага напружання 3,3 кВ, прыведзенай вышэй, час праводнасці FWD у прамым эфіры тон быў дакладна вызначаны і неабходны, у якасці прыкладу бяручы 2400 A/3,3 кВ HE3, мінімальны час праводнасці дыёда 10 мкс быў выразна дадзены ў якасці мяжы, галоўным чынам з-за таго, што блукаючая індуктыўнасць ланцуга сістэмы ў прылажэннях з вялікай магутнасцю адносна вялікая, час пераключэння адносна вялікі, а пераходны працэс у працэсе адкрыцця прылады лёгка перавысіць максімальна дапушчальнае энергаспажыванне дыёда PRQM.
З рэальных тэставых сігналаў і вынікаў модуля паглядзіце графікі і пагаварыце аб некаторых асноўных зводках.
1. Уплыў шырыні імпульсу ton на IGBT адключае невялікі ток (каля 1/10*Ic) малы і яго можна праігнараваць.
2. IGBT мае пэўную залежнасць ад шырыні імпульсу ton пры адключэнні моцнага току, чым менш ton, тым вышэйшы ўсплёск напружання V, і ток адключэння будзе рэзка змяняцца, і будуць адбывацца высокачашчынныя ваганні.
3. Характарыстыкі FWD паскараюць працэс зваротнага аднаўлення, калі час уключэння становіцца карацейшым, і меншы час уключэння FWD прывядзе да вялікіх dv/dt і di/dt, асабліва пры слабым току.Акрамя таго, высакавольтныя IGBT маюць выразны мінімальны час уключэння дыёда tonmin=10us.
Фактычныя тэставыя сігналы ў артыкуле далі некаторы эталонны мінімальны час, каб адыграць сваю ролю.
Кампанія Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. займаецца вытворчасцю і экспартам розных невялікіх машын для збору і размяшчэння з 2010 года. Выкарыстоўваючы перавагі нашых уласных багатых вопытных даследаванняў і распрацовак, добра падрыхтаванай вытворчасці, NeoDen заваявала выдатную рэпутацыю ў кліентаў па ўсім свеце.
Дзякуючы глабальнай прысутнасці ў больш чым 130 краінах, выдатная прадукцыйнасць, высокая дакладнасць і надзейнасць машын NeoDen PNP робяць іх ідэальнымі для навукова-даследчых і распрацовак, прафесійнага прататыпавання і вытворчасці малых і сярэдніх серый.Мы прапануем прафесійнае рашэнне адзінага абсталявання SMT.
Дадаць:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, правінцыя Чжэцзян, Кітай
тэлефон:86-571-26266266
Час размяшчэння: 24 мая 2022 г