Koji je princip pogonskog kruga MOSFET-a velike snage?

Isti MOSFET velike snage, korištenje različitih pogonskih krugova će dobiti različite karakteristike prebacivanja. Korištenje dobrih performansi pogonskog kruga može učiniti da uređaj za prebacivanje snage radi u relativno idealnom stanju prebacivanja, dok skraćuje vrijeme prebacivanja, smanjuje gubitke pri prebacivanju, instalacija radne učinkovitosti, pouzdanosti i sigurnosti od velikog je značaja. Stoga, prednosti i nedostaci pogonskog kruga izravno utječu na performanse glavnog kruga, racionalizacija dizajna pogonskog kruga postaje sve važnija. Tiristor male veličine, male težine, visoke učinkovitosti, dugog vijeka trajanja, jednostavan za korištenje, može lako zaustaviti ispravljač i pretvarač i ne može promijeniti strukturu strujnog kruga pod premisom promjene veličine struje ispravljača ili pretvarača. IGBT je kompozit uređaj odMOSFETi GTR, koji ima karakteristike velike brzine prebacivanja, dobre toplinske stabilnosti, male pogonske snage i jednostavnog pogonskog kruga, te ima prednosti malog pada napona u uključenom stanju, visokog otpornog napona i visoke prihvatne struje. IGBT kao glavni izlazni uređaj za napajanje, posebno na mjestima velike snage, često se koristi u raznim kategorijama.

Idealni pogonski krug za sklopne MOSFET uređaje velike snage treba zadovoljiti sljedeće zahtjeve:

(1) Kada je sklopna cijev za napajanje uključena, pogonski krug može osigurati brzo rastuću baznu struju, tako da ima dovoljno pogonske snage kada je uključena, čime se smanjuje gubitak pri uključivanju.

(2) Tijekom provođenja sklopne cijevi, bazna struja koju daje pogonski krug MOSFET-a može osigurati da energetska cijev bude u zasićenom stanju vodljivosti u bilo kojem stanju opterećenja, osiguravajući relativno male gubitke vodljivosti. Kako bi se smanjilo vrijeme pohrane, uređaj bi trebao biti u kritičnom stanju zasićenja prije isključivanja.

(3) isključivanje, pogonski krug treba osigurati dovoljan obrnuti osnovni pogon za brzo izvlačenje preostalih nosača u osnovnom području kako bi se smanjilo vrijeme pohrane; i dodajte reverzni prednapon rezanja, tako da struja kolektora brzo pada kako bi se smanjilo vrijeme slijetanja. Naravno, isključivanje tiristora još uvijek se uglavnom odvija padom napona na anodi da bi se završilo isključivanje.

Trenutačno, tiristorski pogon s usporedivim brojem samo kroz izolaciju transformatora ili optokaplera za odvajanje kraja niskog napona i kraja visokog napona, a zatim kroz krug pretvorbe za pogon vodljivosti tiristora. Na IGBT-u za trenutnu upotrebu više IGBT pogonskog modula, ali i integriranog IGBT-a, samoodržavanja sustava, samodijagnostike i drugih funkcionalnih modula IPM-a.

U ovom radu, za tiristor koji koristimo, dizajniramo eksperimentalni pogonski krug i zaustavimo pravi test kako bismo dokazali da može pokretati tiristor. Što se tiče pogona IGBT-a, ovaj rad uglavnom predstavlja trenutne glavne tipove IGBT pogona, kao i njihov odgovarajući pogonski krug, te najčešće korišteni izolacijski pogon optokaplera za zaustavljanje simulacijskog eksperimenta.

2. Proučavanje kruga pogona tiristora općenito radni uvjeti tiristora su:

(1) tiristor prihvaća obrnuti anodni napon, bez obzira na to koja vrsta napona vrata prihvaća, tiristor je u isključenom stanju.

(2) Tiristor prihvaća prednji anodni napon, samo u slučaju da gejt prihvaća pozitivni napon tiristor je uključen.

(3) Tiristor u stanju vodljivosti, samo određeni pozitivni anodni napon, bez obzira na napon vrata, tiristor je inzistirao na vodljivosti, odnosno nakon vodljivosti tiristora, vrata se gube. (4) tiristor u stanju vodljivosti, kada je napon glavnog kruga (ili struja) smanjen na blizu nule, tiristor se gasi. Izabrali smo tiristor TYN1025, njegov otporni napon je 600V do 1000V, struja do 25A. zahtijeva da je napon pogona vrata 10V do 20V, struja pogona je 4mA do 40mA. i njegova struja održavanja je 50mA, struja motora je 90mA. bilo DSP ili CPLD amplituda okidačkog signala do 5V. Prije svega, sve dok je amplituda od 5V u 24V, a zatim kroz izolacijski transformator 2:1 za pretvaranje signala okidača od 24V u signal okidača od 12V, dok se dovršava funkcija izolacije gornjeg i donjeg napona.

Projektiranje i analiza eksperimentalnog sklopa

Prije svega, krug pojačanja, zbog kruga izolacijskog transformatora u stražnjem stupnjuMOSFETuređaj treba 15V okidački signal, tako da je potrebno prvo amplitudu 5V okidačkog signala u 15V okidački signal, preko MC14504 5V signala, pretvorenog u 15V signal, a zatim kroz CD4050 na izlazu 15V pogonskog signala za oblikovanje, kanal 2 je spojen na 5V ulazni signal, kanal 1 je spojen na izlaz Kanal 2 je spojen na 5V ulaz signala, kanal 1 spojen je na izlaz okidačkog signala od 15 V.

Drugi dio je krug izolacijskog transformatora, glavna funkcija kruga je: signal okidača od 15 V, pretvoren u signal okidača od 12 V za pokretanje zadnjeg dijela tiristora, i za okidanje signala od 15 V i udaljenosti između stražnjeg dijela pozornici.

Princip rada sklopa je: zahvaljujućiMOSFETIRF640 pogonski napon od 15 V, tako da, prije svega, u J1 pristup pravokutnom signalu od 15 V, preko otpornika R4 spojenog na regulator 1N4746, tako da je napon okidača stabilan, ali također da napon okidača nije previsok , spalio MOSFET, a zatim na MOSFET IRF640 (zapravo, ovo je sklopna cijev, kontrola stražnjeg kraja otvora i zatvaranje. Kontrolirajte stražnji kraj uključivanja i isključivanja), nakon kontrole radnog ciklusa pogonskog signala, kako biste mogli kontrolirati vrijeme uključivanja i isključivanja MOSFET-a. Kada je MOSFET otvoren, ekvivalentno njegovom D-polu uzemljenja, isključeno kada je otvoren, nakon pozadinskog kruga ekvivalentno 24 V. I transformator prolazi kroz promjenu napona kako bi napravio desni kraj 12 V izlaznog signala . Desni kraj transformatora spojen je na ispravljački most, a zatim se signal od 12 V izlazi iz konektora X1.

Problemi na koje se naišlo tijekom eksperimenta

Prije svega, kada je struja uključena, osigurač je iznenada pregorio, a kasnije je prilikom provjere strujnog kruga ustanovljeno da postoji problem s početnim dizajnom strujnog kruga. U početku, kako bi se poboljšao učinak izlaza njegove preklopne cijevi, 24V uzemljenje i 15V odvajanje uzemljenja, što čini G pol MOSFET vrata ekvivalentnim stražnjem dijelu S pola je suspendiran, što je rezultiralo lažnim okidanjem. Tretman je spajanje 24V i 15V uzemljenja zajedno, i ponovno zaustavljanje eksperimenta, krug radi normalno. Spajanje strujnog kruga je normalno, ali kada sudjeluje u pogonskom signalu, MOSFET toplini, plus pogonskom signalu neko vrijeme, osigurač pregori, a zatim se doda pogonski signal, osigurač izravno pregori. Provjerite krug i utvrdili da je radni ciklus visoke razine pogonskog signala prevelik, što rezultira predugim vremenom uključivanja MOSFET-a. Dizajn ovog kruga čini kada se MOSFET otvori, 24V dodaje izravno na krajeve MOSFET-a, a nije dodan otpornik za ograničavanje struje, ako je vrijeme uključivanja predugo da bi struja bila prevelika, MOSFET oštećenje, potreba za reguliranjem radnog ciklusa signala ne može biti prevelika, općenito u 10% do 20% ili tako nešto.

2.3 Provjera pogonskog kruga

Kako bismo provjerili izvedivost pogonskog kruga, koristimo ga za pogon tiristorskog kruga spojenog u seriju jedan s drugim, tiristor u seriju jedan s drugim, a zatim antiparalelan, pristup krugu s induktivnom reaktancijom, napajanje je izvor izmjeničnog napona 380V.

MOSFET u ovom krugu, tiristor Q2, Q8 pokreću signal kroz G11 i G12 pristup, dok Q5, Q11 pokreću signal kroz G21, G22 pristup. Prije nego što se pogonski signal primi na razinu vrata tiristora, kako bi se poboljšala sposobnost tiristora protiv smetnji, vrata tiristora spajaju se na otpornik i kondenzator. Ovaj krug je spojen na induktor i zatim stavljen u glavni krug. Nakon kontrole kuta vodljivosti tiristora za kontrolu velikog induktora u vrijeme glavnog kruga, gornji i donji krugovi faznog kuta razlike signala okidača od pola ciklusa, gornji G11 i G12 su signal okidača cijelim putem kroz pogonski krug prednjeg stupnja izolacijskog transformatora izoliran jedan od drugog, donji G21 i G22 također su izolirani od signala na isti način. Dva okidačka signala pokreću anti-paralelni tiristorski krug pozitivno i negativno provođenje, iznad 1 kanal je spojen na cijeli napon tiristorskog kruga, u tiristorskom provođenju postaje 0, a 2, 3 kanal je spojen na tiristorski krug gore i dolje signala okidača ceste, 4 kanala se mjeri protokom cjelokupne struje tiristora.

2 kanal izmjeren pozitivan okidački signal, pokrenut iznad vodljivosti tiristora, struja je pozitivna; 3 kanala mjeri obrnuti signal okidača, aktivirajući donji krug tiristora, struja je negativna.

3. IGBT pogonski krug seminara IGBT pogonski krug ima mnogo posebnih zahtjeva, sažeto:

(1) brzina porasta i pada naponskog impulsa mora biti dovoljno velika. igbt uključen, vodeći rub strmog napona vrata dodaje se vratima G i emiteru E između vrata, tako da se brzo uključuje kako bi se postiglo najkraće vrijeme uključivanja kako bi se smanjili gubici uključivanja. Kod isključivanja IGBT-a, pogonski krug vrata trebao bi omogućiti IGBT sletnoj ivici vrlo strm napon isključivanja, a IGBT vratima G i emiteru E između odgovarajućeg obrnutog prednapona, tako da se IGBT brzo isključi, skrati vrijeme isključivanja, smanji gubitak pri isključivanju.

(2) Nakon provođenja IGBT-a, pogonski napon i struja koju osigurava pogonski krug vrata trebaju biti dovoljne amplitude za pogonski napon i struju IGBT-a, tako da je izlazna snaga IGBT-a uvijek u zasićenom stanju. Prijelazno preopterećenje, pogonska snaga koju osigurava pogonski krug vrata trebala bi biti dovoljna da osigura da IGBT ne izađe iz područja zasićenja i oštećenja.

(3) Pogonski krug IGBT vrata trebao bi osigurati IGBT pozitivni pogonski napon da poprimi odgovarajuću vrijednost, posebno u radnom procesu kratkog spoja opreme koja se koristi u IGBT-u, pozitivni pogonski napon treba odabrati na najmanju potrebnu vrijednost. Preklopna primjena napona vrata IGBT-a trebala bi biti 10V ~ 15V za najbolje.

(4) Proces isključivanja IGBT-a, negativni prednapon primijenjen između vrata - odašiljača pogoduje brzom isključivanju IGBT-a, ali ne treba ga uzimati prevelikim, obično uzima -2V do -10V.

(5) u slučaju velikih induktivnih opterećenja, prebrzo prebacivanje je štetno, velika induktivna opterećenja u IGBT brzom uključivanju i isključivanju, proizvest će visoku frekvenciju i visoku amplitudu i usku širinu šiljastog napona Ldi / dt , šiljak nije lako apsorbirati, lako se oblikuje oštećenje uređaja.

(6) Budući da se IGBT koristi na mjestima visokog napona, tako bi pogonski krug trebao biti s cijelim upravljačkim krugom u potencijalu teške izolacije, uobičajenom upotrebom izolacije optičke spojke velike brzine ili izolacije spojke transformatora.

Status kruga pogona

S razvojem integrirane tehnologije, trenutnim pogonskim krugom IGBT vrata uglavnom upravljaju integrirani čipovi. Način upravljanja i dalje je uglavnom tri vrste:

(1) tip izravnog okidanja bez električne izolacije između ulaznog i izlaznog signala.

(2) pogon izolacije transformatora između ulaznih i izlaznih signala pomoću izolacije impulsnog transformatora, razina izolacijskog napona do 4000V.

Postoje 3 sljedeća pristupa

Pasivni pristup: izlaz sekundarnog transformatora koristi se za izravno pokretanje IGBT-a, zbog ograničenja izjednačenja volt-sekunde, primjenjiv je samo na mjestima gdje se radni ciklus ne mijenja mnogo.

Aktivna metoda: transformator daje samo izolirane signale, u sekundarnom plastičnom krugu pojačala za pogon IGBT-a, valni oblik pogona je bolji, ali je potrebno osigurati odvojeno pomoćno napajanje.

Metoda samoopskrbe: pulsni transformator koristi se za prijenos i pogonske energije i tehnologije visoke frekvencije modulacije i demodulacije za prijenos logičkih signala, podijeljen na pristup samoopskrbe tipa modulacije i tehnologiju samoopskrbe dijeljenja vremena, u kojoj modulacija -tip samoopskrbne snage ispravljačkom mostu za generiranje potrebnog napajanja, visokofrekventna modulacija i tehnologija demodulacije za prijenos logičkih signala.

3. Kontakt i razlika između tiristorskog i IGBT pogona

Tiristorski i IGBT pogonski krug ima razliku između sličnog centra. Prije svega, potrebna su dva pogonska kruga za izolaciju sklopnog uređaja i upravljačkog kruga jedan od drugoga, kako bi se izbjegao utjecaj visokonaponskih krugova na upravljački krug. Zatim se oba primjenjuju na signal pogona vrata kako bi se pokrenuo sklopni uređaj. Razlika je u tome što tiristorski pogon zahtijeva strujni signal, dok IGBT zahtijeva naponski signal. Nakon provođenja sklopnog uređaja, vrata tiristora su izgubila kontrolu nad korištenjem tiristora, ako želite isključiti tiristor, terminale tiristora treba dodati obrnutom naponu; i isključivanje IGBT-a potrebno je samo dodati vratima negativnog pogonskog napona, kako bi se isključio IGBT.

4. Zaključak

Ovaj rad je uglavnom podijeljen u dva dijela naracije, prvi dio zahtjeva tiristorskog pogonskog kruga da se zaustavi narativ, dizajn odgovarajućeg pogonskog kruga, a dizajn kruga se primjenjuje na praktični tiristorski krug, kroz simulaciju i eksperimentiranje za dokazivanje izvedivosti pogonskog kruga, eksperimentalni proces na koji se naišlo u analizi problema zaustavljen i riješen. Drugi dio glavne rasprave o IGBT-u na zahtjev pogonskog kruga, i na toj osnovi za daljnje uvođenje trenutnog uobičajeno korištenog IGBT pogonskog kruga i glavnog optokaplera za izolaciju pogonskog kruga za zaustavljanje simulacije i eksperimenta, kako bi se dokazalo izvedivost pogonskog kruga.