Sama suuritehoinen MOSFET, eri käyttöpiirien käyttö saa erilaiset kytkentäominaisuudet. Käyttöpiirin hyvän suorituskyvyn käyttö voi saada tehonkytkentälaitteen toimimaan suhteellisen ihanteellisessa kytkentätilassa, lyhentäen samalla kytkentäaikaa, vähentäen kytkentähäviöitä, käyttötehokkuuden, luotettavuuden ja turvallisuuden asennuksella on suuri merkitys. Siksi käyttöpiirin edut ja haitat vaikuttavat suoraan pääpiirin suorituskykyyn, käyttöpiirin suunnittelun järkeistäminen on yhä tärkeämpää. Tyristori pieni koko, kevyt, korkea hyötysuhde, pitkä käyttöikä, helppokäyttöinen, voi helposti pysäyttää tasasuuntaajan ja invertterin, eikä se voi muuttaa piirin rakennetta sillä edellytyksellä, että tasasuuntaajan tai invertterivirran kokoa muutetaan.IGBT on komposiitti laiteMOSFETja GTR, jolla on nopea kytkentänopeus, hyvä lämpöstabiilisuus, pieni käyttöteho ja yksinkertainen käyttöpiiri, ja sen etuna on pieni jännitehäviö, korkea kestojännite ja korkea vastaanottovirta. IGBT:tä valtavirran antolaitteena, erityisesti suuritehoisissa paikoissa, on käytetty yleisesti eri kategorioissa.
Ihanteellisen käyttöpiirin suuritehoisille MOSFET-kytkinlaitteille tulee täyttää seuraavat vaatimukset:
(1) Kun virrankytkentäputki on kytketty päälle, ohjauspiiri voi tarjota nopeasti nousevan perusvirran, jotta käyttötehoa on riittävästi, kun se kytketään päälle, mikä vähentää käynnistyshäviötä.
(2) Kytkentäputken johtumisen aikana MOSFET-ohjainpiirin tuottama kantavirta voi varmistaa, että tehoputki on kyllästetyssä johtotilassa kaikissa kuormitusolosuhteissa, mikä varmistaa suhteellisen pienen johtavuushäviön. Tallennusajan lyhentämiseksi laitteen tulee olla kriittisessä kyllästymistilassa ennen sammuttamista.
(3) sammutus, taajuusmuuttajapiirin tulisi tarjota riittävästi käänteistä kantataajuusmuuttajaa, jotta se vetää nopeasti ulos tukiaseman jäljellä olevat kantoaaltimet tallennusajan lyhentämiseksi; ja lisää käänteinen bias-katkaisujännite, jotta kollektorivirta putoaa nopeasti laskeutumisajan lyhentämiseksi. Tietenkin tyristorin sammutus tapahtuu edelleen pääasiassa käänteisen anodin jännitehäviön avulla sammutuksen loppuunsaattamiseksi.
Tällä hetkellä tyristori ajaa vertailukelpoisella määrällä vain muuntajan tai optoerottimen kautta erottamaan pienjännitepään ja korkeajännitepään ja sitten muunnospiirin kautta ohjaamaan tyristorin johtumista. On IGBT nykyiseen käyttöön enemmän IGBT-asemamoduuli, mutta myös integroitu IGBT, järjestelmän itsehuolto, itsediagnoosi ja muut toiminnalliset moduulit IPM.
Tässä artikkelissa suunnittelemme käyttämämme tyristorin kokeellisen käyttöpiirin ja lopeta todellinen testi todistaaksesi, että se voi käyttää tyristoria. Mitä tulee IGBT:n taajuusmuuttajaan, tässä artikkelissa esitellään pääasiassa nykyiset IGBT-asemien päätyypit sekä niitä vastaavat käyttöpiirit sekä yleisimmin käytetty optoerottimen eristysasema simulointikokeilun pysäyttämiseksi.
2. Tyristorikäyttöpiirin tutkimus yleensä tyristorin toimintaolosuhteet ovat:
(1) tyristori hyväksyy käänteisen anodijännitteen, riippumatta siitä, millaisen jännitteen hila hyväksyy, tyristori on off-tilassa.
(2) Tyristori hyväksyy myötäsuuntaisen anodijännitteen, vain siinä tapauksessa, että hila hyväksyy positiivisen jännitteen, tyristori on päällä.
(3) Tyristori johtumistilassa, vain tietty positiivinen anodijännite, riippumatta hilajännitteestä, tyristori vaati johtumista, eli tyristori johtumisen jälkeen hila katoaa. (4) tyristori johtumistilassa, kun pääpiirin jännite (tai virta) laskee lähelle nollaa, tyristori sammuu. Tyristoriksi valitsemme TYN1025, sen kestojännite on 600V - 1000V, virta jopa 25A. se edellyttää, että portin käyttöjännite on 10 V - 20 V, käyttövirta on 4 mA - 40 mA. ja sen huoltovirta on 50mA, moottorin virta on 90mA. joko DSP- tai CPLD-liipaisusignaalin amplitudi 5V asti. Ensinnäkin, niin kauan kuin amplitudi 5V osaksi 24V, ja sitten 2:1 eristysmuuntaja muuntaa 24V liipaisusignaalin 12V liipaisusignaalin, samalla kun toiminto ylemmän ja alemman jännitteen eristäminen.
Kokeellinen piirisuunnittelu ja -analyysi
Ensinnäkin tehostuspiiri, koska eristysmuuntajapiiri on takavaiheessaMOSFETlaite tarvitsee 15 V liipaisusignaalin, joten ensin amplitudi 5 V liipaisusignaali 15 V liipaisusignaaliksi, MC14504 5 V signaalin kautta, muunnetaan 15 V signaaliksi ja sitten CD4050:n kautta 15 V aseman signaalin muotoiluun, kanava 2 on kytketty 5V tulosignaaliin, kanava 1 on kytketty lähtöön Kanava 2 on kytketty 5V tulosignaaliin, kanava 1 on kytketty 15V liipaisusignaalin lähtöön.
Toinen osa on eristysmuuntajapiiri, piirin päätehtävä on: 15 V:n liipaisusignaali, joka muunnetaan 12 V:n liipaisusignaaliksi, joka laukaisee tyristorin johtavuuden ja 15 V:n liipaisusignaalin ja takaosan välisen etäisyyden. vaiheessa.
Piirin toimintaperiaate on: johtuenMOSFETIRF640 käyttöjännite 15 V, joten ensinnäkin J1:ssä pääsy 15 V neliöaaltosignaaliin, säätimeen 1N4746 kytketty vastuksen R4 kautta, jotta liipaisujännite on vakaa, mutta myös liipaisujännite ei ole liian korkea , poltettu MOSFET, ja sitten MOSFET IRF640 (itse asiassa tämä on kytkentäputki, avaamisen ja sulkemisen takapään ohjaus. Ohjaa käynnistyksen ja sammutuksen takapäätä), kun olet ohjannut käyttösignaalin toimintajakso, jotta voidaan ohjata MOSFETin käynnistys- ja sammutusaikaa. Kun MOSFET on auki, mikä vastaa sen D-napaista maadoitusta, pois päältä, kun se on auki, 24 V:n takapiirin jälkeen. Ja muuntaja on jännitteenmuutoksen läpi tehdäkseen 12 V:n lähtösignaalin oikean pään . Muuntajan oikea pää on kytketty tasasuuntaajasillalle, jonka jälkeen 12 V signaali lähetetään liittimestä X1.
Kokeen aikana havaitut ongelmat
Ensinnäkin, kun virta kytkettiin päälle, sulake paloi yhtäkkiä, ja myöhemmin piiriä tarkasteltaessa havaittiin, että alkuperäisessä piirisuunnittelussa oli ongelma. Aluksi sen kytkentäputken lähdön tehostamiseksi 24 V maadoitus ja 15 V maaerotus, mikä tekee MOSFETin portin G-napasta S-navan takaosan vastaavan, keskeytetään, mikä johtaa väärään liipaisuun. Hoito on kytkeä 24V ja 15V maadoitus yhteen, ja jälleen kerran kokeen lopettamiseksi piiri toimii normaalisti. Piirin kytkentä on normaali, mutta kun osallistut ohjaussignaaliin, MOSFET-lämpöön, plus käyttösignaaliin jonkin aikaa, sulake palaa ja lisää sitten käyttösignaali, sulake palaa suoraan. Tarkista, että piirissä havaittiin, että taajuusmuuttajan signaalin korkean tason toimintajakso on liian suuri, minkä seurauksena MOSFETin käynnistysaika on liian pitkä. Tämän piirin suunnittelu tekee MOSFETin avautuessa 24 V lisättynä suoraan MOSFETin päihin, eikä virtaa rajoittavaa vastusta lisätty, jos päällekytkentäaika on liian pitkä, jotta virta on liian suuri, MOSFET-vaurio, tarve säädellä signaalin toimintajaksoa ei voi olla liian suuri, yleensä 10-20% tai niin.
2.3 Käyttöpiirin tarkastus
Käyttöpiirin toteutettavuuden varmistamiseksi käytämme sitä ohjaamaan sarjaan kytkettyä tyristoripiiriä, tyristoria sarjaan keskenään ja sitten vastarinnakkaisena, pääsy piiriin, jossa on induktiivinen reaktanssi, virtalähde on 380V AC jännitelähde.
MOSFET tässä piirissä, tyristori Q2, Q8 laukaisee signaalin G11 ja G12 pääsyn kautta, kun taas Q5, Q11 laukaisee signaalin G21, G22 pääsyn kautta. Ennen kuin ohjaussignaali vastaanotetaan tyristorin hilatasolle, tyristorin häiriönestokyvyn parantamiseksi tyristorin hila on kytketty vastukseen ja kondensaattoriin. Tämä piiri kytketään kelaan ja laitetaan sitten päävirtapiiriin. Kun tyristorin johtavuuskulmaa on ohjattu suuren induktorin ohjaamiseksi pääpiirin aikaan, liipaisusignaalin puolijakson eron vaihekulman ylä- ja alapiirit, ylempi G11 ja G12 ovat liipaisusignaali koko matkan. erotusmuuntajan etuasteen käyttöpiirin kautta erotetaan toisistaan, alempi G21 ja G22 on myös eristetty samalla tavalla signaalista. Kaksi liipaisusignaalia laukaisevat antirinnakkaisen tyristoripiirin positiivisen ja negatiivisen johtumisen, 1 kanavan yläpuolella kytketään koko tyristoripiirin jännite, tyristorijohdossa se on 0 ja 2, 3 kanavaa kytketään tyristoripiiriin ylös ja alas tien liipaisusignaalit, 4-kanavaa mitataan koko tyristorin virran virtauksella.
2-kanavainen mitattu positiivinen liipaisusignaali, laukaistu tyristorin johtumisen yläpuolella, virta on positiivinen; 3-kanavainen mitattu käänteinen liipaisusignaali, joka laukaisee tyristorin johtumisen alemman piirin, virta on negatiivinen.
3. Seminaarin IGBT-käyttöpiirillä IGBT-käyttöpiirillä on monia erityispyyntöjä, yhteenvetona:
(1) ajaa jännitepulssin nousu- ja laskunopeuden tulee olla riittävän suuri. igbt turn on, jyrkän hilan jännitteen etureuna lisätään porttiin G ja emitteriin E portin väliin, jotta se kytkeytyy nopeasti päälle saavuttaakseen lyhimmän käynnistysajan käynnistyshäviöiden vähentämiseksi. Vuonna IGBT-sammutus, portin ohjauspiirin tulisi tarjota IGBT-laskeutumisreunalle erittäin jyrkkä sammutusjännite, ja IGBT-portille G ja emitterille E sopivan käänteisen bias-jännitteen välillä, jotta IGBT:n nopea sammutus, lyhentää sammutusaikaa, vähentää sammutushäviö.
(2) IGBT-johtumisen jälkeen hilaohjauspiirin tuottaman käyttöjännitteen ja virran tulee olla riittävä amplitudi IGBT-käyttöjännitteelle ja -virralle, jotta IGBT:n lähtöteho on aina kyllästetyssä tilassa. Ohimenevä ylikuormitus, hilaohjauspiirin tarjoaman käyttötehon tulisi olla riittävä varmistamaan, että IGBT ei poistu kyllästysalueelta ja vaurioidu.
(3) IGBT-portin ohjauspiirin tulisi tarjota IGBT:n positiivinen käyttöjännite sopivan arvon saamiseksi, erityisesti IGBT:ssä käytettyjen laitteiden oikosulkutoimintaprosessissa, positiivinen käyttöjännite on valittava vaadittuun vähimmäisarvoon. IGBT:n hilajännitteen kytkentäsovelluksen tulisi olla 10V ~ 15V parhaimmillaan.
(4) IGBT:n sammutusprosessi, portti-emitterin välissä oleva negatiivinen bias-jännite edistää IGBT:n nopeaa sammuttamista, mutta sitä ei pidä ottaa liian suureksi, tavallinen -2V -10V.
(5) suurten induktiivisten kuormien tapauksessa liian nopea kytkentä on haitallista, suuret induktiiviset kuormat IGBT:ssä nopeassa käynnistyksessä ja sammutuksessa aiheuttavat korkean taajuuden ja suuren amplitudin ja kapean piikkijännitteen leveyden Ldi / dt , piikki ei ole helppo imeä, helppo muodostaa laitevaurioita.
(6) Koska IGBT:tä käytetään korkeajännitteisissä paikoissa, käyttöpiirin tulisi olla koko ohjauspiirin kanssa vakavan eristyksen, nopean optisen kytkentäeristyksen tai muuntajan kytkentäeristyksen tavanomaisessa käytössä.
Käyttöpiirin tila
Integroidun tekniikan kehittyessä nykyistä IGBT-portin ohjauspiiriä ohjataan enimmäkseen integroiduilla siruilla. Ohjaustila on edelleen pääasiassa kolmenlaisia:
(1) suoraliipaisutyyppi ei sähköistä eristystä tulo- ja lähtösignaalien välillä.
(2) muuntajan eristyskäyttö tulo- ja lähtösignaalien välillä käyttämällä pulssimuuntajaeristystä, eristysjännitetaso jopa 4000 V.
On 3 lähestymistapaa seuraavasti
Passiivinen lähestymistapa: toisiomuuntajan lähtöä käytetään suoraan ohjaamaan IGBT:tä, voltti-sekunnin tasauksen rajoituksista johtuen se soveltuu vain paikkoihin, joissa käyttösuhde ei muutu paljon.
Aktiivinen menetelmä: muuntaja antaa vain eristettyjä signaaleja, toissijaisessa muovivahvistinpiirissä IGBT:n ohjaamiseksi, ohjausaaltomuoto on parempi, mutta tarve tarjota erillinen aputeho.
Itsesyöttömenetelmä: pulssimuuntajaa käytetään siirtämään sekä käyttöenergiaa että suurtaajuista modulaatio- ja demodulaatiotekniikkaa logiikkasignaalien siirtoon, jaettuna modulaatiotyyppiseen itsesyöttötapaan ja aikajakoteknologian omaan syöttöön, jossa modulaatio -tyyppinen itsesyöttävä teho tasasuuntaussillalle tarvittavan teholähteen tuottamiseksi, korkeataajuinen modulaatio- ja demodulaatiotekniikka logiikkasignaalien lähettämiseen.
3. Yhteys ja ero tyristorin ja IGBT-käytön välillä
Tyristori- ja IGBT-käyttöpiirissä on ero samanlaisen keskuksen välillä. Ensinnäkin kahden käyttöpiirin on eristettävä kytkinlaite ja ohjauspiiri toisistaan, jotta vältetään suurjännitepiirien vaikutus ohjauspiiriin. Sitten molempia käytetään portin ohjaussignaaliin kytkentälaitteen käynnistämiseksi. Erona on, että tyristorikäyttö vaatii virtasignaalin, kun taas IGBT vaatii jännitesignaalin. Kytkinlaitteen johtumisen jälkeen tyristorin portti on menettänyt tyristorin käytön hallinnan, jos haluat sammuttaa tyristorin, tyristorin liittimet tulee lisätä käänteiseen jännitteeseen; ja IGBT-sammutus tarvitsee vain lisätä negatiivisen käyttöjännitteen hilaan IGBT:n sammuttamiseksi.
4. Johtopäätös
Tämä artikkeli on jaettu pääasiassa kahteen kerronnan osaan, tyristoriohjauspiirin ensimmäinen osa pyytää lopettamaan selostus, vastaavan käyttöpiirin suunnittelu ja piirin suunnittelua sovelletaan käytännön tyristoripiiriin simulaation avulla. ja kokeilu käyttöpiirin toteutettavuuden osoittamiseksi, ongelmien analysoinnissa havaittu kokeellinen prosessi pysäytettiin ja käsiteltiin. Toinen osa pääkeskustelusta IGBT:stä käyttöpiirin pyynnöstä ja tältä pohjalta esitellä edelleen nykyinen yleisesti käytetty IGBT-käyttöpiiri ja pääoptoerottimen eristyskäyttöpiiri simuloinnin ja kokeilun lopettamiseksi, todistaakseen käyttöpiirin toteutettavuus.
Postitusaika: 15.4.2024
