Той самий потужний MOSFET, використання різних схем приводу отримає різні характеристики перемикання. Використання хорошої продуктивності схеми приводу може змусити пристрій перемикання потужності працювати у відносно ідеальному стані перемикання, при цьому скорочуючи час перемикання, зменшуючи втрати при перемиканні, встановлення робочої ефективності, надійності та безпеки має велике значення. Таким чином, переваги та недоліки схеми приводу безпосередньо впливають на продуктивність основної схеми, раціоналізація конструкції схеми приводу стає все більш важливою. Невеликий розмір тиристора, легка вага, висока ефективність, тривалий термін служби, простий у використанні, може легко зупинити випрямляч і інвертор і не може змінити структуру схеми за умови зміни розміру струму випрямляча або інвертора. IGBT є композитним пристрійMOSFETі GTR, який має характеристики швидкої швидкості перемикання, хорошої термічної стабільності, малої потужності приводу та простої схеми приводу, а також має переваги невеликого падіння напруги у відкритому стані, високої витримуваної напруги та високого приймального струму. IGBT як основний вихідний пристрій, особливо в місцях з високою потужністю, широко використовується в різних категоріях.
Ідеальна схема керування для комутаційних пристроїв MOSFET високої потужності повинна відповідати таким вимогам:
(1) Коли трубку перемикання живлення ввімкнено, керуюча схема може забезпечувати швидкозростаючий базовий струм, щоб було достатньо потужності при вмиканні, таким чином зменшуючи втрати при включенні.
(2) Під час провідності комутаційної трубки базовий струм, що забезпечується схемою драйвера MOSFET, може гарантувати, що силова трубка перебуває в стані насиченої провідності за будь-яких умов навантаження, забезпечуючи порівняно низькі втрати провідності. Щоб скоротити час зберігання, перед вимкненням пристрій має перебувати в критичному стані насичення.
(3) вимикання, схема приводу повинна забезпечувати достатній зворотний базовий привід для швидкого вилучення носіїв, що залишилися в базовій області, щоб зменшити час зберігання; і додайте напругу відключення зворотного зміщення, щоб струм колектора швидко падав, щоб зменшити час посадки. Звичайно, відключення тиристора все ще відбувається в основному шляхом зворотного падіння напруги на аноді для завершення відключення.
В даний час тиристорний диск із порівнянною кількістю просто через трансформатор або оптронну ізоляцію, щоб розділити кінець низької напруги та кінець високої напруги, а потім через схему перетворення для керування провідністю тиристора. На IGBT для поточного використання додаткового модуля приводу IGBT, а також вбудованого IGBT, системи самообслуговування, самодіагностики та інших функціональних модулів IPM.
У цій статті для тиристора, який ми використовуємо, розробляємо експериментальну схему керування та припиняємо реальне випробування, щоб довести, що вона може керувати тиристором. Що стосується приводу IGBT, у цьому документі в основному представлені поточні основні типи приводу IGBT, а також їх відповідна схема приводу та найбільш часто використовуваний ізоляційний привод оптронів для зупинки експерименту моделювання.
2. Дослідження схеми приводу тиристора загалом робочі умови тиристора:
(1) тиристор приймає зворотну анодну напругу, незалежно від того, яку напругу приймає затвор, тиристор знаходиться у вимкненому стані.
(2) Тиристор приймає пряму анодну напругу, лише у випадку, коли затвор приймає позитивну напругу, тиристор увімкнено.
(3) Тиристор в стані провідності, лише певна позитивна анодна напруга, незалежно від напруги затвора, тиристор наполягав на провідності, тобто після провідності тиристора ворота втрачаються. (4) тиристор в стані провідності, коли напруга основного кола (або струм) зменшується майже до нуля, тиристор вимикається. Вибираємо тиристор TYN1025, витримує напругу від 600В до 1000В, силу струму до 25А. для цього потрібна напруга приводу затвора від 10 В до 20 В, струм приводу від 4 мА до 40 мА. і його струм обслуговування становить 50 мА, струм двигуна становить 90 мА. амплітуда тригерного сигналу DSP або CPLD до 5 В. Перш за все, поки амплітуда 5 В у 24 В, а потім через ізоляційний трансформатор 2: 1 для перетворення сигналу запуску 24 В у сигнал запуску 12 В, одночасно завершуючи функцію ізоляції верхньої та нижньої напруги.
Розробка та аналіз експериментальної схеми
Перш за все, ланцюг підвищення, завдяки ланцюгу ізолюючого трансформатора в задньому каскадіMOSFETпристрою потрібен тригерний сигнал 15 В, тому потрібно спочатку перетворити амплітуду тригерного сигналу 5 В у тригерний сигнал 15 В через сигнал MC14504 5 В, перетворений на сигнал 15 В, а потім через CD4050 на виході формування сигналу приводу 15 В, канал 2 підключається до вхідного сигналу 5 В, канал 1 підключається до виходу Канал 2 підключається до вхідного сигналу 5 В, канал 1 підключається до виходу тригерного сигналу 15 В.
Друга частина - це схема ізоляції трансформатора, основною функцією схеми є: тригерний сигнал 15 В, який перетворюється на тригерний сигнал 12 В, щоб активувати задню частину провідності тиристора, а також створити тригерний сигнал 15 В і відстань між задньою частиною етап.
Принцип роботи схеми: за рахунокMOSFETIRF640 керує напругою 15 В, тому, перш за все, в J1 доступ до прямокутного сигналу 15 В через резистор R4, підключений до регулятора 1N4746, щоб напруга запуску була стабільною, але також щоб напруга запуску була не надто високою , спалений MOSFET, а потім до MOSFET IRF640 (насправді це комутаційна трубка, керування заднім кінцем відкриття та закриття. Керуйте заднім кінцем увімкнення та вимкнення), після керування робочий цикл сигналу приводу, щоб мати можливість контролювати час увімкнення та вимкнення MOSFET. Коли МОП-транзистор відкритий, еквівалентно його D-полюсу заземлення, вимкнено, коли він розімкнутий, після внутрішнього контуру, еквівалентного 24 В. І трансформатор змінює напругу, щоб зробити правий кінець вихідного сигналу 12 В . Правий кінець трансформатора з'єднується з випрямним мостом, а потім сигнал 12 В виводиться з роз'єму X1.
Проблеми, що виникли під час експерименту
По-перше, під час увімкнення живлення раптово перегорів запобіжник, а пізніше під час перевірки схеми було виявлено, що була проблема з початковою схемою. Спочатку, щоб покращити ефект виходу комутаційної лампи, розділення заземлення 24 В і 15 В, що робить полюс G затвора MOSFET еквівалентним задньому полюсу S, призупиняється, що призводить до помилкового спрацьовування. Лікування полягає в тому, щоб з’єднати заземлення 24 В і 15 В і знову зупинити експеримент, схема працює нормально. Підключення ланцюга є нормальним, але коли бере участь у сигналі приводу, нагріванні MOSFET, плюс сигналі приводу протягом певного періоду часу, запобіжник перегорає, а потім додається сигнал приводу, запобіжник безпосередньо перегорає. Перевірка схеми виявила, що високий рівень шпаруватості сигналу приводу занадто великий, що призводить до занадто тривалого часу ввімкнення MOSFET. Конструкція цієї схеми робить, коли МОП-транзистор відкритий, 24 В додається безпосередньо до кінців МОП-транзистора, і без додавання струмообмежувального резистора, якщо час увімкнення занадто довгий, щоб зробити струм занадто великим, MOSFET пошкодження, потреба в регулюванні робочого циклу сигналу не може бути надто великою, як правило, приблизно від 10% до 20%.
2.3 Перевірка схеми приводу
Щоб перевірити придатність схеми приводу, ми використовуємо її для керування тиристорною схемою, з’єднаною послідовно один з одним, тиристор послідовно один з одним, а потім антипаралельно, доступ до схеми з індуктивним реактивним опором, джерело живлення є джерелом напруги змінного струму 380 В.
MOSFET у цій схемі, сигнал запуску тиристора Q2, Q8 через доступ G11 і G12, тоді як сигнал запуску Q5, Q11 через доступ G21, G22. Перед тим, як керуючий сигнал буде отримано на рівні затвора тиристора, щоб покращити здатність тиристора проти перешкод, затвор тиристора підключається до резистора та конденсатора. Ця схема підключається до котушки індуктивності, а потім включається в головну схему. Після контролю кута провідності тиристора для керування великим індуктором у час основного ланцюга, верхня та нижня ланцюги фазового кута різниці тригерного сигналу на половину циклу, верхні G11 та G12 є тригерним сигналом на всьому шляху через схему приводу переднього каскаду ізоляції трансформатора ізольовано один від одного, нижні G21 і G22 також ізольовані від сигналу таким же чином. Два тригерні сигнали запускають анти-паралельну тиристорну ланцюг позитивну та негативну провідність, вище 1 каналу підключено до всієї напруги тиристорної схеми, у тиристорній провідності воно стає 0, а 2, 3 канал підключено до тиристорної схеми вгору та вниз Дорожні тригерні сигнали, 4 канал вимірюється протікання всього струму тиристора.
2 канал вимірює позитивний тригерний сигнал, спрацьовує вище тиристора провідності, струм позитивний; 3 канал вимірює зворотний тригерний сигнал, що запускає нижню ланцюг тиристора провідності, струм негативний.
3. Схема приводу IGBT семінару Схема приводу IGBT має багато спеціальних запитів, узагальнених:
(1) Швидкість наростання та спаду імпульсу напруги диска повинна бути достатньо великою. igbt увімкнути, передній фронт крутої напруги затвора додається до затвора G та емітера E між затвором, так що він швидко вмикається для досягнення найкоротшого часу ввімкнення, щоб зменшити втрати при включенні. У відключенні IGBT схема приводу затвора повинна забезпечувати край посадки IGBT дуже різку напругу вимикання, а для затвора IGBT G та емітера E між відповідною напругою зворотного зміщення, щоб IGBT швидко відключався, скорочував час відключення, зменшував втрата відключення.
(2) Після провідності IGBT напруга та струм приводу, що забезпечуються ланцюгом керування затвором, повинні мати достатню амплітуду для напруги та струму керування IGBT, щоб вихідна потужність IGBT завжди була в насиченому стані. Перехідне перевантаження, рушійна потужність, що забезпечується ланцюгом приводу затвора, повинна бути достатньою для того, щоб IGBT не вийшов з області насичення та не пошкодився.
(3) Схема керування затвором IGBT повинна забезпечувати позитивну напругу приводу IGBT, щоб прийняти відповідне значення, особливо в процесі роботи короткого замикання обладнання, що використовується в IGBT, позитивна напруга приводу повинна бути обрана до мінімального необхідного значення. Перемикання напруги затвора IGBT має бути 10 В ~ 15 В для кращого.
(4) Процес вимикання IGBT, негативна напруга зміщення, що подається між затвором і емітером, сприяє швидкому відключенню IGBT, але її не слід вважати занадто великою, звичайним значенням є від -2 В до -10 В.
(5) у разі великих індуктивних навантажень, занадто швидке перемикання шкідливе, великі індуктивні навантаження в IGBT швидко вмикаються та вимикаються, вироблятимуть високу частоту та високу амплітуду та вузьку ширину спайку напруги Ldi / dt , шип не легко поглинути, легко сформувати пошкодження пристрою.
(6) Оскільки IGBT використовується в місцях з високою напругою, ланцюг приводу повинен бути з усім ланцюгом керування в потенціалі сильної ізоляції, звичайного використання високошвидкісної оптичної ізоляції або ізоляції трансформатора.
Стан схеми приводу
З розвитком інтегрованої технології поточна схема приводу затвора IGBT в основному керується інтегрованими мікросхемами. Режим керування все ще в основному три види:
(1) тип прямого запуску без електричної ізоляції між вхідним і вихідним сигналами.
(2) передача ізоляції трансформатора між вхідними та вихідними сигналами за допомогою ізоляції імпульсного трансформатора, рівень ізоляції напруги до 4000 В.
Існує 3 наступних підходи
Пасивний підхід: вихід вторинного трансформатора використовується для безпосереднього керування IGBT, через обмеження вольт-секундного вирівнювання він застосовний лише в місцях, де робочий цикл не змінюється.
Активний метод: трансформатор забезпечує лише ізольовані сигнали, у вторинній пластиковій ланцюзі підсилювача для управління IGBT, форма сигналу приводу краща, але необхідно забезпечити окреме допоміжне живлення.
Метод самопостачання: імпульсний трансформатор використовується для передачі як енергії приводу, так і технології високочастотної модуляції та демодуляції для передачі логічних сигналів, розділених на підхід із самопостачанням модуляційного типу та технологію самопостачання з розподілом часу, у якій модуляція -тип самопостачання живлення до випрямного мосту для генерації необхідного джерела живлення, високочастотна модуляція та технологія демодуляції для передачі логічних сигналів.
3. Контакт і різниця між тиристорним і IGBT приводом
Схема приводу тиристора та IGBT має різницю між аналогічним центром. Перш за все, дві схеми приводу необхідні для ізоляції комутаційного пристрою та схеми керування один від одного, щоб уникнути впливу ланцюгів високої напруги на схему керування. Потім обидва застосовуються до сигналу приводу затвора, щоб увімкнути комутаційний пристрій. Різниця полягає в тому, що для тиристорного приводу потрібен сигнал струму, тоді як для IGBT потрібен сигнал напруги. Після провідності комутаційного пристрою затвор тиристора втратив контроль над використанням тиристора, якщо ви хочете вимкнути тиристор, клеми тиристора повинні бути додані до зворотної напруги; і відключення IGBT потрібно лише додати до затвора негативної керуючої напруги, щоб вимкнути IGBT.
4. Висновок
Ця стаття в основному розділена на дві частини розповіді, першу частину схеми приводу тиристора, запит на зупинку розповіді, дизайн відповідної схеми приводу, і дизайн схеми застосовується до практичної схеми тиристора за допомогою моделювання і експерименти, щоб довести здійсненність схеми приводу, експериментальний процес, який зустрічається під час аналізу проблем, зупинених і розглянутих. Друга частина основної дискусії щодо IGBT на запит схеми приводу, і на цій основі для подальшого впровадження поточної загальновживаної схеми приводу IGBT та основної схеми ізоляції оптронної пари, щоб зупинити моделювання та експеримент, щоб довести, що доцільність схеми приводу.
Час публікації: 15 квітня 2024 р
