Kas ir šaura pulsa parādība
Kā sava veida jaudas slēdzim IGBT ir nepieciešams noteikts reakcijas laiks no vārtu līmeņa signāla līdz ierīces pārslēgšanas procesam, tāpat kā dzīvē ir viegli saspiest roku pārāk ātri, lai pārslēgtu vārtus, pārāk īss atvēršanas impulss var izraisīt pārāk augstu. sprieguma tapas vai augstfrekvences svārstību problēmas.Šī parādība laiku pa laikam notiek bezpalīdzīgi, jo IGBT darbina augstfrekvences PWM modulēti signāli.Jo mazāks ir darba cikls, jo vieglāk ir izvadīt šauru impulsu, un IGBT pretparalēlās atjaunošanas diodes FWD reversās atkopšanas raksturlielumi kļūst ātrāki intensīvas pārslēgšanas atjaunošanas laikā.Līdz 1700V/1000A IGBT4 E4 specifikācija krustojuma temperatūrā Tvj.op = 150 ℃, pārslēgšanas laiks tdon = 0,6us, tr = 0,12us un tdoff = 1,3us, tf = 0,59us, šaurs impulsa platums nevar būt mazāks nekā specifikācijas pārslēgšanas laika summa.Praksē dažādu slodzes raksturlielumu, piemēram, fotoelementu un enerģijas uzkrāšanas dēļ, ja jaudas koeficients ir + / – 1, šaurs impulss parādīsies tuvu pašreizējam nulles punktam, piemēram, reaktīvās jaudas ģenerators SVG, aktīvā filtra APF jaudas koeficients 0, šaurs impulss parādīsies tuvu maksimālajai slodzes strāvai, faktiskais strāvas pielietojums tuvu nulles punktam, visticamāk, parādīsies izejas viļņu formā, augstfrekvences svārstības, rodas EMI problēmas.
Cēloņa šaura pulsa parādība
No pusvadītāju pamatiem galvenais iemesls šaura impulsa parādībai ir tas, ka IGBT vai FWD tikko sāka ieslēgties, nevis uzreiz piepildīts ar nesējiem, kad nesējs izplatījās, izslēdzot IGBT vai diodes mikroshēmu, salīdzinot ar nesēju pilnībā. aizpildīts pēc izslēgšanas, di / dt var palielināties.Atbilstošais augstāks IGBT izslēgšanās pārspriegums tiks ģenerēts zem komutācijas izkliedētās induktivitātes, kas var izraisīt arī pēkšņas diodes reversās atkopšanas strāvas izmaiņas un līdz ar to atslēgšanās fenomenu.Tomēr šī parādība ir cieši saistīta ar IGBT un FWD mikroshēmu tehnoloģiju, ierīces spriegumu un strāvu.
Pirmkārt, mums jāsāk no klasiskās dubultā impulsa shēmas, nākamajā attēlā parādīta IGBT vārtu piedziņas sprieguma, strāvas un sprieguma pārslēgšanas loģika.No IGBT braukšanas loģikas to var iedalīt šaurā impulsa izslēgšanas laikā, kas faktiski atbilst diodes FWD pozitīvajam vadīšanas laikam tonnām, kam ir liela ietekme uz reversās atkopšanas maksimālo strāvu un atkopšanas ātrumu, piemēram, punkts A. attēlā reversās atkopšanas maksimālā maksimālā jauda nedrīkst pārsniegt FWD SOA robežu;un šaurs impulsa ieslēgšanās laiks tonnās, tam ir salīdzinoši liela ietekme uz IGBT izslēgšanas procesu, piemēram, B punkts attēlā, galvenokārt IGBT izslēgšanas sprieguma tapas un strāvas sliekšņa svārstības.
Bet kādas problēmas radīs pārāk šaura impulsa ierīces ieslēgšanas izslēgšana?Kāds praktiski ir saprātīgais minimālais impulsa platuma ierobežojums?Šīs problēmas ir grūti atvasināt universālas formulas, ko tieši aprēķināt ar teorijām un formulām, teorētiskā analīze un izpēte arī ir salīdzinoši neliela.No faktiskā testa viļņu formu un rezultātus, lai redzētu grafiku, lai runātu, analīzi un kopsavilkumu par īpašību un kopsavilkumu pieteikumu, kas vairāk veicina, lai palīdzētu jums izprast šo parādību, un pēc tam optimizēt dizainu, lai izvairītos no problēmām.
IGBT šaura impulsa ieslēgšanās
IGBT kā aktīvs slēdzis, izmantojot faktiskos gadījumus, lai redzētu grafiku, lai runātu par šo parādību, ir pārliecinošāki, ja ir daži materiāli sausām precēm.
Izmantojot lieljaudas moduli IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 kā testa objektu, ierīces izslēgšanās raksturlielumi, mainoties tonnai, apstākļos Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25℃, sarkans ir kolektors Ic, zils ir spriegums abos IGBT Vce galos, zaļš ir piedziņas spriegums Vge.Vge.impulsa tonna samazinās no 2us uz 1,3 us, lai redzētu šīs sprieguma smailes Vcep izmaiņas, nākamajā attēlā ir parādīta testa viļņu forma pakāpeniski, lai redzētu izmaiņu procesu, īpaši parādīts aplī.
Kad tonna maina pašreizējo Ic, Vce dimensijā, lai redzētu raksturlielumu izmaiņas, ko izraisa tonna.Kreisajā un labajā grafikā ir parādīti sprieguma pīķi Vce_peak pie dažādām strāvām Ic attiecīgi vienādos Vce = 800 V un 1000 V apstākļos.no attiecīgajiem testa rezultātiem tonnai ir salīdzinoši neliela ietekme uz sprieguma smailēm Vce_peak pie mazām strāvām;kad izslēgšanas strāva palielinās, šaura impulsa izslēgšana ir pakļauta pēkšņām strāvas izmaiņām un pēc tam izraisa augsta sprieguma tapas.Izmantojot kreiso un labo grafiku kā koordinātas salīdzinājumam, tonnām ir lielāka ietekme uz izslēgšanas procesu, kad Vce un strāvas Ic ir augstāki, un, visticamāk, tam būs pēkšņas strāvas izmaiņas.No testa, lai redzētu šo piemēru FF1000R17IE4, minimālais impulss tonnu vissaprātīgākais laiks nav mazāks par 3us.
Vai šajā jautājumā ir atšķirība starp augstas strāvas moduļu un zemas strāvas moduļu veiktspēju?Kā piemēru ņemiet FF450R12ME3 vidējas jaudas moduli. Nākamajā attēlā parādīts sprieguma pārsniegums, kad mainās tonnas dažādām testa strāvām Ic.
Līdzīgi rezultāti, tonnu ietekme uz izslēgšanas sprieguma pārsniegumu ir niecīga zemas strāvas apstākļos zem 1/10*Ic.Ja strāva tiek palielināta līdz nominālajai strāvai 450 A vai pat 2 * Ic strāvai 900 A, sprieguma pārsniegums ar tonnu platumu ir ļoti acīmredzams.Lai pārbaudītu darbības apstākļu raksturlielumu veiktspēju ekstremālos apstākļos, 3 reizes pārsniedzot 1350A nominālo strāvu, sprieguma tapas ir pārsniegušas bloķēšanas spriegumu, iestrādājot mikroshēmā noteiktā sprieguma līmenī, neatkarīgi no tonnu platuma. .
Nākamajā attēlā parādītas salīdzināšanas testa viļņu formas ton=1us un 20us pie Vce=700V un Ic=900A.No faktiskā testa moduļa impulsa platums pie ton = 1us ir sācis svārstīties, un sprieguma smaile Vcep ir par 80 V augstāka nekā tonna = 20 us.Tāpēc ir ieteicams, lai minimālais impulsa laiks nebūtu mazāks par 1 us.
FWD šaura impulsa ieslēgšanās
Pustilta ķēdē IGBT izslēgšanas impulsa izslēgšana atbilst FWD ieslēgšanās laika tonnām.Zemāk redzamajā attēlā redzams, ka, ja FWD ieslēgšanās laiks ir mazāks par 2us, FWD reversās strāvas maksimums palielinās pie nominālās strāvas 450 A.Ja toff ir lielāks par 2us, maksimālā FWD reversās atkopšanas strāva būtībā nemainās.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5, lai novērotu lieljaudas diožu raksturlielumus, īpaši zemas strāvas apstākļos ar tonnu izmaiņām, nākamajā rindā parādīti VR = 900 V, 1200 V nosacījumi tiešā salīdzinājuma apstākļos mazas strāvas IF = 20 A apstākļos. no abām viļņu formām ir skaidrs, ka tad, kad tonna = 3us, osciloskops nav spējis noturēt šīs augstfrekvences svārstību amplitūdu.Tas arī pierāda, ka slodzes strāvas augstfrekvences svārstības virs nulles punkta lieljaudas ierīču lietojumos un FWD īstermiņa reversās atkopšanas process ir cieši saistīti.
Pēc intuitīvās viļņu formas apskatīšanas izmantojiet faktiskos datus, lai tālāk kvantificētu un salīdzinātu šo procesu.Diodes dv/dt un di/dt mainās atkarībā no toff, un jo mazāks ir FWD vadīšanas laiks, jo ātrāk kļūs tā apgrieztās īpašības.Ja augstāks ir VR abos FWD galos, jo diodes vadītspējas impulss kļūst šaurāks, tā diodes reversās atkopšanas ātrums tiks paātrināts, īpaši aplūkojot datus tonnās = 3us apstākļos.
VR = 1200V, kad.
dv/dt=44,3kV/us;di/dt=14kA/us.
Pie VR=900V.
dv/dt=32,1kV/us;di/dt=12,9kA/us.
Ņemot vērā tonnas = 3us, viļņu formas augstfrekvences svārstības ir intensīvākas, un ārpus diodes drošas darba zonas darbības laiks nedrīkst būt mazāks par 3us no diodes FWD viedokļa.
Augstsprieguma 3,3 kV IGBT specifikācijā iepriekš ir skaidri definēts un pieprasīts FWD priekšējās vadīšanas laiks tonnās, piemēram, 2400A/3,3 kV HE3, minimālais diodes vadīšanas laiks 10us ir skaidri norādīts kā ierobežojums. kas galvenokārt ir tāpēc, ka sistēmas ķēdes izkliedētās induktivitāte lieljaudas lietojumos ir salīdzinoši liela, pārslēgšanās laiks ir salīdzinoši ilgs un pārejas process ierīces atvēršanas procesā Ir viegli pārsniegt maksimāli pieļaujamo diodes jaudas patēriņu PRQM.
No faktiskajām testa viļņu formām un moduļa rezultātiem skatiet grafikus un runājiet par dažiem pamata kopsavilkumiem.
1. Impulsa platuma tonnu ietekme uz IGBT izslēdziet mazu strāvu (apmēram 1/10 * Ic) ir maza, un to faktiski var ignorēt.
2. IGBT ir zināma atkarība no impulsa platuma tonnām, izslēdzot lielu strāvu, jo mazāka ir tonna, jo augstāks ir sprieguma smaile V, un izslēgšanas strāvas slieksnis strauji mainīsies un radīsies augstfrekvences svārstības.
3. FWD raksturlielumi paātrina apgriezto atkopšanas procesu, jo ieslēgšanās laiks kļūst īsāks, un jo īsāks FWD ieslēgšanās laiks radīs lielus dv/dt un di/dt, īpaši zemas strāvas apstākļos.Turklāt augstsprieguma IGBT ir noteikts skaidrs minimālais diodes ieslēgšanās laiks tonmin = 10us.
Faktiskās pārbaudes viļņu formas dokumentā ir devušas zināmu atsauces minimālo laiku, lai spēlētu lomu.
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. kopš 2010. gada ražo un eksportē dažādas mazas izņemšanas un novietošanas mašīnas. Izmantojot mūsu pašu bagāto pieredzi pētniecībā un attīstībā, labi apmācītu ražošanu, NeoDen iegūst lielisku reputāciju no pasaules klientiem.
Ar globālu klātbūtni vairāk nekā 130 valstīs, NeoDen PNP iekārtu izcilā veiktspēja, augstā precizitāte un uzticamība padara tās par ideāli piemērotām pētniecībai un attīstībai, profesionālai prototipu veidošanai un mazu un vidēju sēriju ražošanai.Mēs piedāvājam profesionālu vienas pieturas SMT iekārtu risinājumu.
Pievienot:Nr.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, Ķīna
Tālrunis:86-571-26266266
Publicēšanas laiks: 2022. gada 24. maijs