Čo je fenomén úzkeho pulzu
Ako druh spínača napájania potrebuje IGBT určitý reakčný čas od signálu úrovne brány po proces spínania zariadenia, rovnako ako je ľahké v živote stlačiť ruku príliš rýchlo na prepnutie brány, príliš krátky otvárací impulz môže spôsobiť príliš vysoký impulz. napäťové špičky alebo problémy s vysokofrekvenčnými osciláciami.Tento jav sa čas od času bezmocne vyskytuje, pretože IGBT je poháňaný vysokofrekvenčnými PWM modulovanými signálmi.Čím menší je pracovný cyklus, tým ľahšie je výstup úzkych impulzov a charakteristiky spätného zotavenia IGBT antiparalelnej obnovovacej diódy FWD sa stanú rýchlejšie počas obnovy s tvrdým prepínaním.Do 1700V/1000A IGBT4 E4, špecifikácia teploty prechodu Tvj.op = 150 ℃, spínací čas tdon = 0,6us, tr = 0,12us a tdoff = 1,3us, tf = 0,59us, úzka šírka impulzu nemôže byť menšia ako súčet času spínania špecifikácie.V praxi sa v dôsledku odlišných charakteristík zaťaženia, ako je fotovoltaika a akumulácia energie, prevažne pri účinníku +/- 1 objaví úzky impulz blízko aktuálneho nulového bodu, ako napríklad jalový generátor SVG, účinník APF s aktívnym filtrom 0, úzky impulz sa objaví v blízkosti maximálneho zaťažovacieho prúdu, skutočná aplikácia prúdu v blízkosti nulového bodu sa s väčšou pravdepodobnosťou objaví na výstupnej vlne vysokofrekvenčnej oscilácie, nastanú problémy s EMI.
Úzky pulzný jav príčiny
Z polovodičových základov je hlavným dôvodom javu úzkych impulzov to, že IGBT alebo FWD sa práve začali zapínať, nie okamžite naplnené nosičmi, keď sa nosič rozšíril pri vypnutí IGBT alebo diódového čipu v porovnaní s nosičom úplne naplnené po vypnutí, di / dt sa môže zvýšiť.Zodpovedajúce vyššie vypínacie prepätie IGBT sa bude generovať pod rozptylovou indukčnosťou komutácie, čo môže tiež spôsobiť náhlu zmenu spätného zotavovacieho prúdu diódy, a teda jav odskočenia.Tento jav však úzko súvisí s technológiou IGBT a FWD čipov, napätím a prúdom zariadenia.
Najprv musíme vychádzať z klasickej schémy s dvojitým impulzom, na nasledujúcom obrázku je znázornená logika spínania napätia, prúdu a napätia pohonu IGBT brány.Z jazdnej logiky IGBT sa dá rozdeliť na úzky čas vypnutia impulzu toff, ktorý v skutočnosti zodpovedá pozitívnemu času vedenia ton diódy FWD, čo má veľký vplyv na špičkový prúd spätného zotavenia a rýchlosť zotavenia, ako je bod A na obrázku maximálny špičkový výkon spätnej obnovy nemôže prekročiť limit FWD SOA;a úzky impulzný čas zapnutia ton, to má relatívne veľký vplyv na proces vypínania IGBT, ako je bod B na obrázku, hlavne napäťové špičky pri vypínaní IGBT a vlečné oscilácie prúdu.
Aké problémy však spôsobí príliš úzke vypínanie pulzného zariadenia?Aký je v praxi rozumný minimálny limit šírky impulzu?Z týchto problémov je ťažké odvodiť univerzálne vzorce na priamy výpočet pomocou teórií a vzorcov, teoretická analýza a výskum je tiež relatívne malý.Zo skutočného priebehu testovania a výsledkov až po zobrazenie grafu, analýzy a súhrnu charakteristík a spoločných znakov aplikácie, čo vám viac pomôže pochopiť tento jav a potom optimalizovať dizajn, aby ste sa vyhli problémom.
IGBT úzky pulzné zapnutie
IGBT ako aktívny prepínač, pomocou skutočných prípadov vidieť graf hovoriť o tomto fenoméne je presvedčivejšie, mať nejaký materiál suchý tovar.
Použitím vysokovýkonného modulu IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 ako testovacieho objektu sa charakteristika vypínania zariadenia pri zmene tony za podmienok Vce=800V, Ic=500A, Rg=1,7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25 ℃, červená je kolektor Ic, modrá je napätie na oboch koncoch IGBT Vce, zelená je napätie pohonu Vge.Vge.pulz ton klesá z 2us na 1.3us, aby ste videli zmenu tohto napäťového špičky Vcep, nasledujúci obrázok postupne vizualizuje testovací priebeh, aby ste videli proces zmeny, najmä znázornený v kruhu.
Keď ton zmení aktuálny Ic, v dimenzii Vce uvidíte zmenu charakteristík spôsobenú tonou.Ľavý a pravý graf znázorňujú napäťové špičky Vce_peak pri rôznych prúdoch Ic za rovnakých podmienok Vce=800V a 1000V.z príslušných výsledkov testu má ton relatívne malý vplyv na napäťové špičky Vce_peak pri malých prúdoch;keď sa vypínací prúd zvýši, úzke impulzné vypínanie je náchylné na náhle zmeny prúdu a následne spôsobuje vysoké napäťové špičky.Ak vezmeme ľavý a pravý graf ako súradnice na porovnanie, ton má väčší vplyv na proces vypnutia, keď sú Vce a prúd Ic vyššie, a je pravdepodobnejšie, že dôjde k náhlej zmene prúdu.Z testu vidieť tento príklad FF1000R17IE4, minimálny impulz ton najvhodnejší čas nie menej ako 3us.
Existuje v tejto otázke rozdiel medzi výkonom modulov s vysokým prúdom a modulov s nízkym prúdom?Ako príklad si vezmite modul stredného výkonu FF450R12ME3, nasledujúci obrázok ukazuje prekročenie napätia pri zmene tony pre rôzne testovacie prúdy Ic.
Podobné výsledky, vplyv ton na prekmit vypínacieho napätia je zanedbateľný pri podmienkach nízkeho prúdu pod 1/10*Ic.Keď sa prúd zvýši na menovitý prúd 450 A alebo dokonca 2 * Ic prúd 900 A, prekročenie napätia s tonovou šírkou je veľmi zrejmé.Aby sa otestovala výkonnosť charakteristík prevádzkových podmienok v extrémnych podmienkach, 3-násobok menovitého prúdu 1350A, napäťové špičky prekročili blokovacie napätie, pričom sú v čipe zabudované pri určitej napäťovej úrovni, nezávisle od šírky tony. .
Nasledujúci obrázok ukazuje priebehy porovnávacieho testu ton=1us a 20us pri Vce=700V a Ic=900A.Zo skutočného testu šírka impulzu modulu pri ton=1us začala oscilovať a napäťová špička Vcep je o 80 V vyššia ako ton=20us.Preto sa odporúča, aby minimálny čas impulzu nebol kratší ako 1us.
Zapínanie úzkym impulzom vpred
V obvode polovičného mostíka IGBT vypínací impulz toff zodpovedá času zapnutia FWD ton.Obrázok nižšie ukazuje, že keď je čas zapnutia FWD kratší ako 2us, špičkový spätný prúd FWD sa zvýši pri menovitom prúde 450A.Keď je toff väčší ako 2us, špičkový spätný obnovovací prúd FWD sa v podstate nemení.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 na pozorovanie charakteristík vysokovýkonných diód, najmä v podmienkach nízkeho prúdu s tonovými zmenami, nasledujúci riadok zobrazuje podmienky VR = 900 V, 1200 V, v podmienkach malého prúdu IF = 20 A priameho porovnania z dvoch priebehov je jasné, že keď ton = 3us, osciloskop nebol schopný udržať amplitúdu tohto vysokofrekvenčného kmitania.To tiež dokazuje, že vysokofrekvenčná oscilácia záťažového prúdu nad nulovým bodom v aplikáciách vysokovýkonných zariadení a proces krátkodobého spätného zotavenia FWD spolu úzko súvisia.
Po prezretí intuitívneho tvaru vlny použite skutočné údaje na ďalšiu kvantifikáciu a porovnanie tohto procesu.dv/dt a di/dt diódy sa menia s toffom a čím menší je čas vedenia FWD, tým rýchlejšie sa stanú jej reverzné charakteristiky.Keď čím vyššia je VR na oboch koncoch FWD, čím sa impulz diódového vedenia zužuje, rýchlosť jeho spätného zotavenia diódy sa zrýchli, konkrétne pri pohľade na údaje v podmienkach ton = 3us.
VR = 1200 V pri.
dv/dt=44,3 kV/us;di/dt=14 kA/us.
Pri VR=900V.
dv/dt = 32,1 kV/us;di/dt=12,9 kA/us.
Vzhľadom na ton=3us je vysokofrekvenčná oscilácia tvaru vlny intenzívnejšia a mimo bezpečnú pracovnú oblasť diódy by doba zapnutia nemala byť z pohľadu diódy FWD menšia ako 3us.
Vo vyššie uvedenej špecifikácii vysokonapäťového 3,3 kV IGBT bola jasne definovaná a požadovaná doba dopredného vedenia FWD, berúc ako príklad 2400A/3,3kV HE3, minimálny čas vedenia diódy 10us bol jasne daný ako limit, čo je hlavne preto, že rozptylová indukčnosť obvodu vo vysokovýkonných aplikáciách je relatívne veľká, spínací čas je relatívne dlhý a prechodný jav v procese otvárania zariadenia Je ľahké prekročiť maximálnu povolenú spotrebu diódy PRQM.
Zo skutočných testovacích kriviek a výsledkov modulu sa pozrite na grafy a porozprávajte sa o niektorých základných zhrnutiach.
1. vplyv šírky impulzu ton na IGBT vypnúť malý prúd (asi 1/10 * Ic) je malý a môže byť skutočne ignorovaný.
2. IGBT má určitú závislosť od šírky impulzu ton pri vypínaní vysokého prúdu, čím menší je ton, tým vyššia je napäťová špička V a koncový vypínací prúd sa náhle zmení a dôjde k vysokofrekvenčným osciláciám.
3. Charakteristiky FWD urýchľujú proces spätného zotavenia, pretože čas zapnutia sa skracuje a čím kratší je čas zapnutia FWD, spôsobí veľké dv/dt a di/dt, najmä v podmienkach nízkeho prúdu.Navyše, vysokonapäťové IGBT majú jasný minimálny čas zapnutia diódy tonmin=10us.
Skutočné skúšobné tvary vĺn v článku poskytli určitý referenčný minimálny čas na zohranie úlohy.
Spoločnosť Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. vyrába a vyváža rôzne malé stroje na vyberanie a umiestňovanie od roku 2010. Využívajúc výhody nášho vlastného bohatého skúseného výskumu a vývoja, dobre vyškolenej výroby, spoločnosť NeoDen získava skvelú reputáciu u zákazníkov z celého sveta.
S celosvetovou pôsobnosťou vo viac ako 130 krajinách, vynikajúci výkon, vysoká presnosť a spoľahlivosť strojov NeoDen PNP ich robí ideálnymi pre výskum a vývoj, profesionálne prototypovanie a výrobu malých až stredne veľkých sérií.Poskytujeme profesionálne riešenie one stop SMT zariadení.
Pridať:č. 18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, Čína
Telefón:86-571-26266266
Čas odoslania: 24. mája 2022