Shpjegohet dukuria e pulsit të ngushtë IGBT

Çfarë është fenomeni i pulsit të ngushtë

Si një lloj ndërprerësi i energjisë, IGBT ka nevojë për një kohë të caktuar reagimi nga sinjali i nivelit të portës në procesin e ndërrimit të pajisjes, ashtu siç është e lehtë të shtrëngosh dorën shumë shpejt në jetë për të ndërruar portën, pulsi shumë i shkurtër i hapjes mund të shkaktojë shumë të lartë pikat e tensionit ose problemet e lëkundjeve me frekuencë të lartë.Ky fenomen ndodh i pafuqishëm herë pas here pasi IGBT drejtohet nga sinjale të moduluara PWM me frekuencë të lartë.Sa më i vogël të jetë cikli i punës, aq më e lehtë është të nxirren impulse të ngushta dhe karakteristikat e rikuperimit të kundërt të diodës rinovuese anti-paralele IGBT FWD bëhen më të shpejta gjatë rinovimit me ndërprerje të fortë.Në 1700V/1000A IGBT4 E4, specifikimi në temperaturën e kryqëzimit Tvj.op = 150 ℃, koha e kalimit tdon = 0.6us, tr = 0.12us dhe tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, gjerësia e ngushtë më pak e pulsit nuk mund të jetë se shuma e kohës së ndërrimit të specifikimeve.Në praktikë, për shkak të karakteristikave të ndryshme të ngarkesës si fotovoltaiku dhe ruajtja e energjisë në masë dërrmuese kur faktori i fuqisë +/-1, pulsi i ngushtë do të shfaqet pranë pikës zero aktuale, si gjeneratori i energjisë reaktive SVG, faktori i fuqisë APF të filtrit aktiv prej 0, pulsi i ngushtë do të shfaqet pranë rrymës maksimale të ngarkesës, aplikimi aktual i rrymës afër pikës zero ka më shumë gjasa të shfaqet në luhatjen e valës së daljes me frekuencë të lartë, pasojnë problemet EMI.

Fenomeni i pulsit të ngushtë i shkaktarit

Nga bazat e gjysmëpërçuesve, arsyeja kryesore për fenomenin e pulsit të ngushtë është për shkak të IGBT ose FWD që sapo filloi të ndizet, jo i mbushur menjëherë me transportues, kur transportuesi përhapet kur fikni çipin IGBT ose diodë, krahasuar me transportuesin plotësisht. mbushur pas mbylljes, di / dt mund të rritet.Mbitensioni korrespondues më i lartë i fikjes IGBT do të gjenerohet nën induktancën e humbur të komutimit, e cila gjithashtu mund të shkaktojë një ndryshim të papritur në rrymën e rikuperimit të kundërt të diodës dhe si rrjedhojë fenomenin e shkëputjes.Megjithatë, ky fenomen është i lidhur ngushtë me teknologjinë e çipeve IGBT dhe FWD, tensionin dhe rrymën e pajisjes.

Së pari, duhet të fillojmë nga skema klasike e pulsit të dyfishtë, figura e mëposhtme tregon logjikën e ndërrimit të tensionit, rrymës dhe tensionit të portës IGBT.Nga logjika drejtuese e IGBT, ajo mund të ndahet në kohën e mbylljes së pulsit të ngushtë, e cila në të vërtetë korrespondon me kohën e përcjelljes pozitive të tonit të diodës FWD, e cila ka një ndikim të madh në rrymën e pikut të rikuperimit të kundërt dhe shpejtësinë e rikuperimit, si pika A. në figurë, fuqia maksimale maksimale e rikuperimit të kundërt nuk mund të kalojë kufirin e FWD SOA;dhe koha e ngushtë e ndezjes me puls, kjo ka një ndikim relativisht të madh në procesin e fikjes së IGBT, siç është pika B në figurë, kryesisht pikat e tensionit të fikjes IGBT dhe lëkundjet e rrymës pasuese.

Por çfarë problemesh do të shkaktojë fikja e ndezjes së pajisjes me puls shumë të ngushtë?Në praktikë, cili është kufiri minimal i gjerësisë së pulsit që është i arsyeshëm?Këto probleme janë të vështira për të nxjerrë formula universale për t'u llogaritur drejtpërdrejt me teori dhe formula, analiza teorike dhe kërkimi është gjithashtu relativisht i vogël.Nga forma aktuale e valës së testit dhe rezultatet për të parë grafikun për të folur, analizën dhe përmbledhjen e karakteristikave dhe të përbashkëtave të aplikacionit, më të favorshme për t'ju ndihmuar të kuptoni këtë fenomen, dhe më pas të optimizoni dizajnin për të shmangur problemet.

Aktivizimi i pulsit të ngushtë IGBT

IGBT si një ndërprerës aktiv, përdorimi i rasteve aktuale për të parë grafikun për të folur për këtë fenomen është më bindës, për të pasur disa mallra materiale të thata.

Duke përdorur modulin me fuqi të lartë IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 si objekt testimi, karakteristikat e fikjes së pajisjes kur toni ndryshon në kushtet Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25℃, e kuqja është kolektori Ic, blu është voltazhi në të dy skajet e IGBT Vce, jeshile është tensioni i makinës Vge.Vge.ton pulsi zvogëlohet nga 2us në 1.3us për të parë ndryshimin e kësaj kulmi të tensionit Vcep, figura e mëposhtme vizualizon formën e valës së testimit në mënyrë progresive për të parë procesin e ndryshimit, veçanërisht të treguar në rreth.

Kur toni ndryshon Ic-në aktuale, në dimensionin Vce për të parë ndryshimin e karakteristikave të shkaktuara nga toni.Grafikët majtas dhe djathtas tregojnë pikat e tensionit Vce_pik në rryma të ndryshme Ic në të njëjtat kushte respektivisht Vce=800V dhe 1000V.nga rezultatet përkatëse të provës, ton ka një efekt relativisht të vogël në pikat e tensionit Vce_pik në rryma të vogla;kur rritet rryma e fikjes, fikja e ngushtë e pulsit është e prirur ndaj ndryshimeve të papritura të rrymës dhe më pas shkakton goditje të tensionit të lartë.Duke marrë grafikët majtas dhe djathtas si koordinata për krahasim, ton ka një ndikim më të madh në procesin e mbylljes kur Vce dhe rryma Ic janë më të larta, dhe ka më shumë gjasa të ketë një ndryshim të papritur të rrymës.Nga testi për të parë këtë shembull FF1000R17IE4, pulsi minimal ton koha më e arsyeshme jo më pak se 3us.

A ka ndonjë ndryshim midis performancës së moduleve me rrymë të lartë dhe moduleve me rrymë të ulët për këtë çështje?Merrni si shembull modulin e fuqisë mesatare FF450R12ME3, figura e mëposhtme tregon tejkalimin e tensionit kur toni ndryshon për rryma të ndryshme provë Ic.

Rezultate të ngjashme, efekti i tonit në mbitejkalimin e tensionit të fikjes është i papërfillshëm në kushte të rrymës së ulët nën 1/10*Ic.Kur rryma rritet në rrymën nominale prej 450A ose edhe rrymë 2*Ic prej 900A, tejkalimi i tensionit me gjerësi ton është shumë i dukshëm.Për të testuar performancën e karakteristikave të kushteve të funksionimit në kushte ekstreme, 3 herë më shumë se rryma nominale prej 1350A, pikat e tensionit kanë tejkaluar tensionin bllokues, duke u futur në çip në një nivel të caktuar tensioni, pavarësisht nga gjerësia e tonit. .

Figura e mëposhtme tregon format valore të testit krahasues të ton=1us dhe 20us në Vce=700V dhe Ic=900A.Nga testi aktual, gjerësia e pulsit të modulit në ton=1us ka filluar të lëkundet, dhe pika e tensionit Vcep është 80V më e lartë se ton=20us.Prandaj, rekomandohet që koha minimale e pulsit të mos jetë më e vogël se 1 us.

Aktivizimi i pulsit të ngushtë FWD

Në qarkun gjysmë urë, mbyllja e pulsit të fikjes IGBT korrespondon me tonin e kohës së ndezjes FWD.Figura më poshtë tregon se kur koha e ndezjes së FWD është më pak se 2 us, kulmi i rrymës së kundërt të FWD do të rritet me rrymën nominale prej 450A.Kur toff është më i madh se 2 us, maksimumi i rrymës së rikuperimit të kundërt FWD është në thelb i pandryshuar.

IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 për të vëzhguar karakteristikat e diodave me fuqi të lartë, veçanërisht në kushte me rrymë të ulët me ndryshime ton, rreshti i mëposhtëm tregon kushtet VR = 900V, 1200V, në kushtet e rrymës së vogël IF = 20A të krahasimit të drejtpërdrejtë nga të dy format valore, është e qartë se kur ton = 3us, oshiloskopi nuk ka mundur të mbajë amplituda e këtij lëkundjeje me frekuencë të lartë.Kjo dëshmon gjithashtu se lëkundjet me frekuencë të lartë të rrymës së ngarkesës mbi pikën zero në aplikacionet e pajisjeve me fuqi të lartë dhe procesi i rikuperimit të kundërt me kohë të shkurtër FWD janë të lidhura ngushtë.

Pasi të shikoni formën e valës intuitive, përdorni të dhënat aktuale për të përcaktuar më tej sasinë dhe krahasuar këtë proces.dv/dt dhe di/dt e diodës ndryshojnë me toff, dhe sa më e vogël të jetë koha e përcjelljes së FWD, aq më të shpejta do të bëhen karakteristikat e saj të kundërta.Kur sa më i lartë të jetë VR në të dy skajet e FWD, ndërsa pulsi i përcjelljes së diodës bëhet më i ngushtë, shpejtësia e rikuperimit të kundërt të diodës do të përshpejtohet, veçanërisht duke parë të dhënat në kushte ton = 3 us.

VR = 1200V kur.

dv/dt=44.3kV/us;di/dt=14kA/us.

Në VR=900V.

dv/dt=32.1kV/us;di/dt=12.9kA/us.

Në funksion të ton=3us, lëkundja e valës me frekuencë të lartë është më intensive dhe përtej zonës së sigurt të punës së diodës, koha e punës nuk duhet të jetë më e vogël se 3us nga pikëpamja FWD e diodës.

Në specifikimin e tensionit të lartë 3.3kV IGBT më sipër, koha e përcjelljes përpara FWD është përcaktuar qartë dhe kërkohet, duke marrë si shembull 2400A/3.3kV HE3, koha minimale e përcjelljes së diodës prej 10us është dhënë qartë si kufi. e cila është kryesisht për shkak se induktanca e humbur e qarkut të sistemit në aplikimet me fuqi të lartë është relativisht e madhe, koha e ndërrimit është relativisht e gjatë dhe kalimtare në procesin e hapjes së pajisjes Është e lehtë të tejkalohet PRQM konsumi maksimal i lejueshëm i energjisë diodë.

Nga format aktuale të valëve të testit dhe rezultatet e modulit, shikoni grafikët dhe flisni për disa përmbledhje themelore.

1. ndikimi i tonit të gjerësisë së pulsit në fikjen e IGBT-së, rryma e vogël (rreth 1/10*Ic) është e vogël dhe në fakt mund të injorohet.

2. IGBT ka një varësi të caktuar nga gjerësia e pulsit ton kur fiket rryma e lartë, sa më i vogël të jetë toni aq më i lartë është pika e tensionit V, dhe zvarritja e rrymës së fikjes do të ndryshojë papritur dhe do të ndodhë lëkundje me frekuencë të lartë.

3. Karakteristikat e FWD përshpejtojnë procesin e rikuperimit të kundërt pasi koha e aktivizimit bëhet më e shkurtër dhe sa më e shkurtër koha e ndezjes së FWD do të shkaktojë dv/dt dhe di/dt të mëdha, veçanërisht në kushte me rrymë të ulët.Përveç kësaj, IGBT-ve të tensionit të lartë u jepet një kohë minimale e qartë e ndezjes së diodës tonmin=10 us.

Format aktuale të valës së testit në punim kanë dhënë një kohë minimale referimi për të luajtur një rol.

Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. ka prodhuar dhe eksportuar makineri të ndryshme të vogla që nga viti 2010. Duke përfituar nga Kërkimi dhe Zhvillimi ynë i pasur me përvojë, prodhimi i trajnuar mirë, NeoDen fiton reputacion të madh nga klientët në mbarë botën.

Me praninë globale në mbi 130 vende, performanca e shkëlqyer, saktësia e lartë dhe besueshmëria e makinerive NeoDen PNP i bëjnë ato perfekte për R&D, prototipe profesionale dhe prodhim të grupeve të vogla dhe të mesme.Ne ofrojmë zgjidhje profesionale të pajisjeve SMT me një ndalesë.

Shto:Nr.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Province Zhejiang, Kinë

Telefoni:86-571-26266266