Co je fenomén úzkého pulsu
Jako druh spínače napájení potřebuje IGBT určitou reakční dobu od signálu úrovně brány k procesu přepínání zařízení, stejně jako je snadné v životě stisknout ruku příliš rychle, aby se brána přepnula, příliš krátký otevírací impuls může způsobit příliš vysoký napěťové špičky nebo problémy s vysokofrekvenčními oscilacemi.K tomuto jevu dochází čas od času bezmocně, protože IGBT je řízen vysokofrekvenčními PWM modulovanými signály.Čím menší je pracovní cyklus, tím snazší je vydávat úzké pulsy a charakteristiky zpětného zotavení IGBT antiparalelní obnovovací diody FWD se při obnově tvrdého spínání zrychlují.Do 1700V/1000A IGBT4 E4, specifikace v teplotě přechodu Tvj.op = 150 ℃, doba sepnutí tdon = 0,6us, tr = 0,12us a tdoff = 1,3us, tf = 0,59us, úzká šířka pulzu nemůže být menší než součet doby sepnutí specifikace.V praxi se v důsledku různých charakteristik zátěže, jako je fotovoltaika a akumulace energie, v drtivé většině při účiníku +/- 1 objeví úzký puls poblíž aktuálního nulového bodu, jako je jalový generátor SVG, účiník APF s aktivním filtrem 0, úzký puls se objeví v blízkosti maximálního zatěžovacího proudu, skutečná aplikace proudu v blízkosti nulového bodu se pravděpodobněji objeví na výstupní vlně vysokofrekvenční oscilace, dojde k problémům s EMI.
Úzký pulzní fenomén příčiny
Z polovodičových základů je hlavním důvodem jevu úzkého pulsu to, že IGBT nebo FWD se právě začaly zapínat, ne okamžitě naplněné nosiči, když se nosič rozšířil při vypnutí IGBT nebo diodového čipu, ve srovnání s nosičem úplně naplněno po vypnutí, di / dt se může zvýšit.Odpovídající vyšší vypínací přepětí IGBT bude generováno pod komutační rozptylovou indukčností, což může také způsobit náhlou změnu zpětného zotavovacího proudu diody a tím jev snap-off.Tento jev však úzce souvisí s technologií IGBT a FWD čipů, napětím a proudem zařízení.
Nejprve musíme vyjít z klasického schématu dvojitého pulzu, na následujícím obrázku je znázorněna logika spínání napětí, proudu a napětí pohonu IGBT brány.Z logiky řízení IGBT to lze rozdělit na úzký puls off time toff, který vlastně odpovídá kladnému vedení času ton diody FWD, což má velký vliv na reverzní zotavovací špičkový proud a rychlost zotavení, jako je bod A na obrázku maximální špičkový výkon reverzní obnovy nemůže překročit limit FWD SOA;a úzký pulsní čas zapnutí ton, to má relativně velký dopad na proces vypínání IGBT, jako je bod B na obrázku, hlavně napěťové špičky při vypnutí IGBT a vlečné oscilace proudu.
Jaké problémy však způsobí příliš úzké vypínání pulzního zařízení?Jaká je v praxi rozumná minimální hranice šířky pulzu?Z těchto problémů je obtížné odvodit univerzální vzorce, které lze přímo vypočítat pomocí teorií a vzorců, teoretická analýza a výzkum je také relativně malý.Od skutečného průběhu testu a výsledků až po zobrazení grafu, analýzy a shrnutí charakteristik a společných rysů aplikace, což vám pomůže lépe porozumět tomuto jevu a poté optimalizovat návrh, abyste se vyhnuli problémům.
IGBT zapínání úzkým pulzem
IGBT jako aktivní přepínač, pomocí skutečných případů vidět graf mluvit o tomto jevu je přesvědčivější, mít nějaký materiál suché zboží.
Při použití vysoce výkonného modulu IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 jako testovacího objektu se charakteristika vypínání zařízení při změně tuny za podmínek Vce=800V, Ic=500A, Rg=1,7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25℃, červená je kolektor Ic, modrá je napětí na obou koncích IGBT Vce, zelená je napětí měniče Vge.Vge.pulzní tona se sníží z 2us na 1,3us, aby bylo vidět změnu tohoto napěťového špičky Vcep, následující obrázek postupně vizualizuje testovací křivku, abyste viděli proces změny, zvláště znázorněný v kruhu.
Když ton změní aktuální Ic, v dimenzi Vce uvidíte změnu charakteristik způsobenou ton.Levý a pravý graf ukazují napěťové špičky Vce_peak při různých proudech Ic za stejných podmínek Vce=800V a 1000V.z příslušných výsledků testu má ton relativně malý vliv na napěťové špičky Vce_peak při malých proudech;když se vypínací proud zvýší, úzké pulzní vypínání je náchylné k náhlým změnám proudu a následně způsobuje vysoké napěťové špičky.Vezmeme-li levý a pravý graf jako souřadnice pro srovnání, ton má větší dopad na proces vypnutí, když jsou Vce a proud Ic vyšší, a je pravděpodobnější, že dojde k náhlé změně proudu.Z testu vidět tento příklad FF1000R17IE4, minimální puls ton nejvhodnější dobu ne méně než 3us.
Existuje v této otázce rozdíl mezi výkonem vysokoproudých modulů a nízkoproudých modulů?Jako příklad vezměte modul středního výkonu FF450R12ME3, následující obrázek ukazuje překmit napětí při změně tuny pro různé testovací proudy Ic.
Podobné výsledky, vliv tuny na překmit vypínacího napětí je zanedbatelný při podmínkách nízkého proudu pod 1/10*Ic.Když se proud zvýší na jmenovitý proud 450A nebo dokonce 2*Ic proud 900A, překmit napětí s šířkou tuny je velmi zřejmé.Aby bylo možné otestovat výkon charakteristik provozních podmínek za extrémních podmínek, 3násobek jmenovitého proudu 1350A, napěťové špičky překročily blokovací napětí, jsou zabudovány v čipu na určité napěťové úrovni, nezávisle na šířce tuny. .
Následující obrázek ukazuje průběhy srovnávacího testu ton=1us a 20us při Vce=700V a Ic=900A.Ze skutečného testu šířka impulzu modulu při ton=1us začala oscilovat a napěťová špička Vcep je o 80 V vyšší než ton=20us.Proto se doporučuje, aby minimální doba pulzu nebyla kratší než 1us.
FWD úzké pulzní zapínání
V obvodu polovičního můstku odpovídá vypínací impuls IGBT toff době zapnutí FWD ton.Obrázek níže ukazuje, že když je doba zapnutí FWD kratší než 2us, špičkový zpětný proud FWD se zvýší při jmenovitém proudu 450A.Když je toff větší než 2us, špičkový zpětný obnovovací proud FWD se v podstatě nezmění.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 pro pozorování charakteristik vysoce výkonných diod, zejména za podmínek nízkého proudu s tonovými změnami, následující řádek ukazuje podmínky VR = 900V, 1200V, v podmínkách malého proudu IF = 20A přímého srovnání ze dvou průběhů je jasné, že když ton = 3us, osciloskop nebyl schopen udržet amplitudu této vysokofrekvenční oscilace.To také dokazuje, že vysokofrekvenční oscilace zatěžovacího proudu nad nulovým bodem v aplikacích vysoce výkonných zařízení a proces krátkodobého zpětného zotavení FWD spolu úzce souvisí.
Poté, co se podíváte na intuitivní průběh, použijte aktuální data k další kvantifikaci a porovnání tohoto procesu.dv/dt a di/dt diody se mění s toff, a čím menší je doba vedení FWD, tím rychlejší budou její zpětné charakteristiky.Čím vyšší je VR na obou koncích FWD, tím, jak se vodivost diody zužuje, rychlost zpětné obnovy diody se zrychlí, konkrétně při pohledu na data v podmínkách tuny = 3us.
VR = 1200V, když.
dv/dt=44,3 kV/us;di/dt=14kA/us.
Při VR=900V.
dv/dt=32,1 kV/us;di/dt=12,9 kA/us.
S ohledem na ton=3us je vysokofrekvenční oscilace tvaru vlny intenzivnější a mimo bezpečnou pracovní oblast diod by doba zapnutí neměla být z pohledu diody FWD kratší než 3us.
Ve specifikaci vysokonapěťového 3,3 kV IGBT výše byla jasně definována a požadována doba dopředného vedení FWD tuna, přičemž jako příklad byl použit 2400 A/3,3 kV HE3, minimální doba vedení diody 10 us byla jasně dána jako limit, což je způsobeno hlavně tím, že rozptylová indukčnost obvodů systému ve vysoce výkonných aplikacích je relativně velká, spínací doba je relativně dlouhá a přechodový jev v procesu otevírání zařízení Je snadné překročit maximální přípustnou spotřebu energie diod PRQM.
Ze skutečných testovacích průběhů a výsledků modulu se podívejte na grafy a promluvte si o některých základních souhrnech.
1. dopad šířky pulsu na IGBT vypnutí malého proudu (asi 1/10 * Ic) je malý a může být ve skutečnosti ignorován.
2. IGBT má určitou závislost na šířce pulsu ton při vypínání vysokého proudu, čím menší je tuna, tím vyšší je napěťová špička V a koncový vypínací proud se náhle změní a dojde k vysokofrekvenčním oscilacím.
3. Charakteristiky FWD urychlují proces zpětného zotavení, protože doba zapnutí se zkracuje, a čím kratší doba zapnutí FWD způsobí velké dv/dt a di/dt, zejména za podmínek nízkého proudu.Navíc vysokonapěťové IGBT mají jasnou minimální dobu zapnutí diody tonmin=10us.
Skutečné testovací křivky v článku poskytly určitou referenční minimální dobu, aby hrály roli.
Společnost Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. vyrábí a vyváží různé malé stroje na výběr a umísťování od roku 2010. S využitím našeho vlastního bohatého zkušeného výzkumu a vývoje, dobře vyškolené výroby si NeoDen získává skvělou pověst u světových zákazníků.
Díky celosvětové přítomnosti ve více než 130 zemích jsou díky vynikajícímu výkonu, vysoké přesnosti a spolehlivosti stroje NeoDen PNP ideální pro výzkum a vývoj, profesionální prototypování a malo až středně sériovou výrobu.Poskytujeme profesionální řešení one stop SMT zařízení.
Přidat:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, Čína
Telefon:86-571-26266266
Čas odeslání: 24. května 2022