Jaký je princip budícího obvodu vysoce výkonného MOSFETu?

Stejný vysoce výkonný MOSFET, použití různých obvodů pohonu získá různé spínací charakteristiky. Využitím dobrého výkonu obvodu pohonu může výkonové spínací zařízení pracovat v relativně ideálním spínacím stavu při zkrácení doby spínání, snížení spínacích ztrát, velký význam má instalace provozní účinnosti, spolehlivosti a bezpečnosti. Proto výhody a nevýhody obvodu pohonu přímo ovlivňují výkon hlavního obvodu, racionalizace návrhu obvodu pohonu je stále důležitější. Tyristor malé velikosti, nízká hmotnost, vysoká účinnost, dlouhá životnost, snadné použití, může snadno zastavit usměrňovač a invertor a nemůže změnit strukturu obvodu za předpokladu změny velikosti usměrňovače nebo proudu střídače. IGBT je kompozit zařízení zMOSFETa GTR, který se vyznačuje vysokou spínací rychlostí, dobrou tepelnou stabilitou, malým hnacím výkonem a jednoduchým řídicím obvodem a má výhody malého poklesu napětí v zapnutém stavu, vysokého výdržného napětí a vysokého přijatelného proudu. IGBT jako hlavní výstupní zařízení, zejména v místech s vysokým výkonem, se běžně používá v různých kategoriích.

Ideální budicí obvod pro vysoce výkonná spínací zařízení MOSFET by měl splňovat následující požadavky:

(1) Když je spínací trubice zapnuta, může budící obvod poskytovat rychle rostoucí základní proud, takže při zapnutí je dostatek hnacího výkonu, čímž se sníží ztráta při zapnutí.

(2) Během vedení spínací elektronky může základní proud poskytovaný obvodem ovladače MOSFET zajistit, že výkonová elektronka je v nasyceném stavu vodivosti při jakémkoli zatížení, což zajišťuje poměrně nízké ztráty vodivosti. Aby se zkrátila doba skladování, zařízení by mělo být před vypnutím v kritickém stavu nasycení.

(3) vypnutí, obvod pohonu by měl poskytovat dostatečný zpětný chod základní jednotky pro rychlé vytažení zbývajících nosičů v oblasti základny, aby se zkrátila doba skladování; a přidejte vypínací napětí zpětného předpětí, takže kolektorový proud rychle klesá, aby se zkrátila doba přistání. Vypínání tyristoru je samozřejmě stále hlavně úbytkem napětí reverzní anody pro dokončení vypnutí.

V současné době tyristor řídí se srovnatelným počtem právě přes transformátor nebo izolaci optočlenu pro oddělení nízkonapěťového konce a vysokonapěťového konce a poté přes převodní obvod pro řízení tyristorového vedení. Na IGBT je pro současné použití více IGBT modulů pohonu, ale i integrovaných IGBT, samoúdržby systému, autodiagnostiky a dalších funkčních modulů IPM.

V tomto článku navrhujeme pro tyristor, který používáme, experimentální řídicí obvod a zastavujeme skutečný test, abychom prokázali, že může řídit tyristor. Pokud jde o pohon IGBT, tento článek představuje především současné hlavní typy pohonu IGBT, jakož i jejich odpovídající obvod pohonu a nejběžněji používaný izolační pohon optočlenů k zastavení simulačního experimentu.

2. Studie obvodu pohonu tyristoru obecně jsou provozní podmínky tyristoru:

(1) tyristor přijímá napětí reverzní anody, bez ohledu na to, jaké napětí přijímá brána, tyristor je ve vypnutém stavu.

(2) Tyristor přijímá dopředné anodové napětí, pouze v případě, že hradlo přijímá kladné napětí, je tyristor zapnutý.

(3) Tyristor ve vodivém stavu, pouze určité kladné anodové napětí, bez ohledu na napětí hradla, tyristor trval na vedení, to znamená, že po vedení tyristoru se hradlo ztratí. (4) tyristor ve stavu vodivosti, když se napětí (nebo proud) hlavního obvodu sníží téměř na nulu, tyristor se vypne. Tyristor volíme TYN1025, jeho výdržné napětí je 600V až 1000V, proud do 25A. vyžaduje, aby napětí pohonu brány bylo 10V až 20V, proud pohonu je 4mA až 40mA. a jeho udržovací proud je 50mA, proud motoru je 90mA. amplituda spouštěcího signálu DSP nebo CPLD až 5V. Nejprve tak dlouho, dokud amplituda 5V na 24V, a poté přes oddělovací transformátor 2:1 převést spouštěcí signál 24V na spouštěcí signál 12V, přičemž se dokončí funkce izolace horního a dolního napětí.

Návrh a analýza experimentálních obvodů

Za prvé, zesilovací obvod, kvůli obvodu izolačního transformátoru v zadní fáziMOSFETzařízení potřebuje 15V spouštěcí signál, takže je potřeba nejprve amplitudu 5V spouštěcího signálu převést na 15V spouštěcí signál, přes 5V signál MC14504, převedený na 15V signál, a poté přes CD4050 na výstupu 15V tvarování signálu pohonu, kanál 2 je připojen ke vstupnímu signálu 5V, kanál 1 je připojen k výstupu Kanál 2 je připojen ke vstupnímu signálu 5V, kanál 1 je připojen k výstupu 15V spouštěcího signálu.

Druhá část je obvod izolačního transformátoru, hlavní funkcí obvodu je: 15V spouštěcí signál, převedený na 12V spouštěcí signál pro spouštění zadní části tyristorového vedení a pro spouštění 15V spouštěcího signálu a vzdálenost mezi zadní stranou fáze.

Princip činnosti obvodu je: vzhledem kMOSFETIRF640 budí napětí 15V, takže v první řadě v J1 přístup k 15V obdélníkovému signálu přes rezistor R4 připojený k regulátoru 1N4746, aby bylo spouštěcí napětí stabilní, ale také aby spouštěcí napětí nebylo příliš vysoké , vypálený MOSFET a poté na MOSFET IRF640 (ve skutečnosti se jedná o spínací trubici, ovládání zadního konce otevírání a zavírání. Ovládejte zadní konec zapnutí a vypnutí), po řízení pracovního cyklu signálu pohonu, aby bylo možné řídit dobu zapnutí a vypnutí MOSFETu. Když je MOSFET rozpojený, což odpovídá jeho uzemnění na D-pólu, vypnutý, když je rozpojený, za zadním obvodem ekvivalentním 24 V. A transformátor prochází změnou napětí, aby vytvořil správný konec výstupního signálu 12 V . Pravý konec transformátoru je připojen k usměrňovacímu můstku a poté je z konektoru X1 vyveden signál 12V.

Problémy během experimentu

Nejprve při zapnutí napájení náhle vyhořela pojistka a později při kontrole obvodu bylo zjištěno, že je problém s prvotním návrhem obvodu. Zpočátku, aby se zlepšil účinek výstupu spínací trubice, je 24V uzemnění a 15V oddělení země, díky čemuž je pól brány G MOSFET ekvivalentní zadní části pólu S, zavěšeno, což má za následek falešné spouštění. Léčba spočívá ve spojení 24V a 15V uzemnění dohromady a opět k zastavení experimentu, obvod funguje normálně. Zapojení obvodu je normální, ale když se účastníte signálu pohonu, tepla MOSFET a signálu pohonu po určitou dobu, dojde k přepálení pojistky a po přidání signálu pohonu je pojistka přímo spálená. Zkontrolujte obvod a zjistili, že vysoký pracovní cyklus signálu pohonu je příliš velký, což má za následek příliš dlouhou dobu zapnutí MOSFET. Konstrukce tohoto obvodu způsobuje, že když je MOSFET otevřený, 24V se přidá přímo na konce MOSFETu a nepřidá se odpor omezující proud, pokud je doba zapnutí příliš dlouhá na to, aby byl proud příliš velký, poškození MOSFET, potřeba regulovat pracovní cyklus signálu nemůže být příliš velká, obecně v rozmezí 10% až 20% nebo tak.

2.3 Ověření obvodu pohonu

Abychom ověřili proveditelnost budícího obvodu, používáme ho k buzení tyristorového obvodu zapojeného sériově mezi sebou, tyristoru sériově mezi sebou a následně antiparalelně, přístup k obvodu s indukční reaktancí, napájení je zdrojem střídavého napětí 380V.

MOSFET v tomto obvodu spouští tyristorový signál Q2, Q8 přes G11 a G12, zatímco Q5, Q11 spouští signál přes G21, G22. Před přijetím řídicího signálu na úroveň tyristorového hradla, aby se zlepšila odolnost tyristoru proti rušení, je hradlo tyristoru připojeno k odporu a kondenzátoru. Tento obvod je připojen k induktoru a poté připojen do hlavního obvodu. Po řízení úhlu vedení tyristoru pro ovládání velkého induktoru do hlavního obvodu čas, horní a dolní obvody fázového úhlu rozdílu spouštěcího signálu půl cyklu, horní G11 a G12 je spouštěcí signál celou cestu přes budicí obvod předního stupně oddělovacího transformátoru je od sebe izolován, spodní G21 a G22 je rovněž izolován od signálu stejným způsobem. Dva spouštěcí signály spouštějí kladné a záporné vedení antiparalelního tyristorového obvodu, nad 1 kanálem je připojeno napětí celého tyristorového obvodu, v tyristorovém vedení je 0 a 2, 3 kanál je připojen k obvodu tyristoru nahoru a dolů silniční spouštěcí signály, 4 kanál je měřen průtokem celého tyristorového proudu.

2 kanál naměřil kladný spouštěcí signál, spouštěný nad vedením tyristoru, proud je kladný; 3 kanál naměřil reverzní spouštěcí signál, spouštějící spodní obvod tyristorového vedení, proud je záporný.

3.Hnací obvod IGBT semináře Hnací obvod IGBT má mnoho speciálních požadavků, shrnuto:

(1) rychlost nárůstu a poklesu napěťového impulsu by měla být dostatečně velká. igbt turn on, náběžná hrana strmého hradlového napětí se přidá k hradlu G a emitoru E mezi hradlem, takže se rychle zapne, aby se dosáhlo nejkratší doby zapnutí, aby se snížily ztráty při zapnutí. Při vypínání IGBT by obvod pohonu brány měl zajistit, že přistávací hrana IGBT je velmi strmé vypínací napětí a k bráně IGBT G a emitoru E mezi příslušným zpětným předpětím, takže rychlé vypnutí IGBT zkrátí dobu vypnutí, sníží ztráta při vypnutí.

(2) Po vedení IGBT by mělo budicí napětí a proud dodávaný obvodem pohonu hradla mít dostatečnou amplitudu pro napětí a proud pohonu IGBT, takže výstupní výkon IGBT je vždy v nasyceném stavu. Přechodné přetížení, hnací výkon poskytovaný obvodem pohonu brány by měl být dostatečný k zajištění toho, že IGBT neopustí oblast nasycení a nepoškodí se.

(3) Řídicí obvod hradla IGBT by měl poskytovat kladné budicí napětí IGBT, aby získalo příslušnou hodnotu, zejména při zkratovém provozním procesu zařízení používaného v IGBT by kladné budicí napětí mělo být zvoleno na minimální požadovanou hodnotu. Spínací aplikace hradlového napětí IGBT by měla být nejlépe 10V ~ 15V.

(4) Proces vypínání IGBT, záporné předpětí mezi bránou a emitorem přispívá k rychlému vypnutí IGBT, ale nemělo by být příliš velké, obyčejný odběr -2V až -10V.

(5) v případě velkých indukčních zátěží je příliš rychlé spínání škodlivé, velké indukční zátěže v IGBT rychlé zapínání a vypínání budou produkovat vysokofrekvenční a vysokou amplitudu a malou šířku hrotového napětí Ldi / dt , hrot není snadno absorbován, snadno se tvoří poškození zařízení.

(6) Protože se IGBT používá v místech vysokého napětí, měl by být obvod pohonu s celým řídicím obvodem v potenciálu vážné izolace, běžného použití izolace vysokorychlostní optické vazby nebo izolace vazby transformátoru.

Stav obvodu pohonu

S rozvojem integrované technologie je současný obvod IGBT brány většinou řízen integrovanými čipy. Režim ovládání je stále převážně tří druhů:

(1) typ přímého spouštění bez elektrické izolace mezi vstupními a výstupními signály.

(2) převodník izolace transformátoru mezi vstupními a výstupními signály pomocí izolace pulzního transformátoru, úroveň izolačního napětí až 4000V.

Existují 3 následující přístupy

Pasivní přístup: výstup sekundárního transformátoru slouží k přímému buzení IGBT, vzhledem k omezením voltsekundového vyrovnání je použitelný pouze v místech, kde se pracovní cyklus příliš nemění.

Aktivní metoda: transformátor poskytuje pouze izolované signály, v sekundárním plastovém zesilovacím obvodu pro řízení IGBT je průběh signálu lepší, ale je potřeba zajistit samostatné pomocné napájení.

Způsob vlastního zásobování: pulzní transformátor se používá pro přenos jak energie pohonu, tak vysokofrekvenční modulační a demodulační technologie pro přenos logických signálů, rozdělených na samozásobovací přístup modulačního typu a vlastní zásobování technologií sdílení času, ve kterém je modulace - typ samonapájecí napájení usměrňovacího můstku pro generování požadovaného napájení, technologie vysokofrekvenční modulace a demodulace pro přenos logických signálů.

3. Kontakt a rozdíl mezi tyristorem a IGBT pohonem

Tyristorový a budicí obvod IGBT má rozdíl mezi podobným středem. Nejprve je zapotřebí, aby dva obvody pohonu vzájemně izolovaly spínací zařízení a řídicí obvod, aby se zabránilo vlivu vysokonapěťových obvodů na řídicí obvod. Poté jsou oba přivedeny na signál pohonu brány, aby se spustilo spínací zařízení. Rozdíl je v tom, že tyristorový pohon vyžaduje proudový signál, zatímco IGBT vyžaduje napěťový signál. Po vedení spínacího zařízení brána tyristoru ztratila kontrolu nad používáním tyristoru, pokud chcete tyristor vypnout, je třeba k zpětnému napětí přidat tyristorové svorky; a vypnutí IGBT je třeba pouze přidat k bráně záporného napájecího napětí, aby se IGBT vypnulo.

4. Závěr

Tento článek je rozdělen hlavně na dvě části vyprávění, první část požadavku tyristorového řídicího obvodu na zastavení vyprávění, návrh odpovídajícího řídicího obvodu a návrh obvodu je aplikován na praktický tyristorový obvod pomocí simulace a experimentování s cílem prokázat proveditelnost obvodu pohonu, experimentální proces, se kterým se setkali při analýze problémů, byl zastaven a řešen. Druhá část hlavní diskuse o IGBT na žádost budícího obvodu a na tomto základě dále představení současného běžně používaného budícího obvodu IGBT a hlavního izolačního budícího obvodu optočlenu pro zastavení simulace a experimentu, pro prokázání proveditelnost hnacího obvodu.