Anvendelse af IGBT Power Electronic Device
Vi er et stort trykkeri selskab i Shenzhen Kina. Vi tilbyder alle bogen publikationer, indbundet bogtrykning, bogtryk bogtrykning, notebook bogbøger, trykt bogtryk, saddle stiching bogtrykning, hæfte trykning, emballage kasse, kalendere, alle former for PVC, produkt brochurer, noter, børnebog, klistermærker, alle typer af særlige papir farve trykning produkter, game cardand så videre.
For mere information besøg venligst
http://www.joyful-printing.com. Kun ENG
http://www.joyful-printing.net
http://www.joyful-printing.org
email: info@joyful-printing.net
IGBT'er anvendes i vid udstrækning i strømelektroniske enheder repræsenteret af omformere og forskellige typer strømforsyninger. IGBT kombinerer fordelene ved bipolære strømtransistorer og power-MOSFET'er, og har fordelene ved spændingskontrol, stor indgangsimpedans, lille drivkraft, simpelt styringskreds, lille omkoblings tab, hurtig omskiftningshastighed og høj driftsfrekvens.
Imidlertid afhænger IGBT, ligesom andre strømelektronik, af kredsløbsforhold og omskiftningsmiljøer. Derfor er IGBTs driv- og beskyttelseskredsløb sværhedsgraden og fokuset på kredsløbsdesign, og det er nøgleforbindelsen til hele enheden.
1 IGBT driftsegenskaber
IGBT er en styringsenhed af spændingstype, der kræver meget lidt drevstrøm og drevkraft og kan tilsluttes direkte til en analog eller digital funktionsblok uden yderligere interfacekredsløb. Tilkobling og afbrydelse af IGBT styres af portspændingen UGE. Når UGE er større end startspændingen UGE (th), er IGBT tændt. Når et omvendt eller intet signal anvendes mellem porten og emitteren, er IGBT slukket. Gået i stykker.
Ligesom almindelig transistor kan IGBT arbejde i lineær forstærkning region, mætningsområde og cut-off region, og det bruges hovedsagelig som omskifterenhed. I drivkredsløbet studeres mættet til og fra tilstandene i IGBT hovedsageligt, således at den stigende stigningskant og den aftagende faldkanten er stejle.
2 IGBT-kredsløbskrav
Følgende punkter skal overholdes ved udformning af en IGBT-driver.
1) Størrelsen af portens fremadgående spænding vil have en vigtig indvirkning på kredsløbets ydeevne og skal vælges korrekt. Når fremadgående spænding øges, reduceres IGBT'ens modstandsdygtighed, så nedslaget tab reduceres. Hvis forspændingsspændingen er for stor, øges kortslutningsstrøm IC med UGE, når belastningen er kortsluttet, hvilket kan medføre, at IGBT har en holdingseffekt, hvilket resulterer i fejl i porten. Som følge heraf er IGBT beskadiget; hvis den forreste kørselsspænding er for lille, udløber IGBT mætningsledningsområdet og går ind i det lineære amplifikationsområde, hvilket får IGBT til at overophedes og beskadiges; i brug er 12V ≤ UGE ≤ 18V foretrukket. Portens negative forspændingsspænding forhindrer IGBT'en i at blive udført på grund af for stor strømstyrke under afbrydelsen. Generelt vælges en negativ forspænding for at være 5V. Derudover skal kørselskredsløbet give tilstrækkelig spændings- og strømamplitude efter at IGBT er tændt, således at IGBT ikke forlader mætningsledningsområdet og er beskadiget under normale arbejds- og overbelastningsforhold.
2) Den hurtige tilkobling og afbrydelse af IGBT er gavnlig for at øge driftsfrekvensen og reducere omskifterstabet. IGBT-omskifterfrekvensen bør dog ikke være for stor under store induktive belastninger, da højhastighedstilslutning og -afbrydelse vil resultere i højspidsspænding, hvilket kan medføre, at IGBT eller andre komponenter nedbrydes.
3) Valg af en passende gate serie modstand RG og gate kapacitans CG er vigtig for at køre IGBT. RG er lille, ladningsudladningstidskonstanten mellem gate-emittere er forholdsvis lille, hvilket vil forårsage en stor strøm ved tilkobling, hvilket vil beskadige IGBT'en; RG er større, hvilket er gavnligt for at undertrykke dvce / dt, men vil øge skiftetiden og skifte tab af IGBT. . Passende CG er god til at undertrykke dic / dt, CG er for stor, og tiden er forsinket. Hvis CG er for lille, er effekten af at undertrykke dic / dt ikke åbenbar.
4) Når IGBT'en er slukket, er gate-emitterspændingen let forstyrret af de parasitære parametre i IGBT og kredsløbet, hvilket forårsager, at gate-emitterspændingen forårsager, at enheden er vildledende. For at forhindre dette sker der en modstand parallelt mellem portene. Derudover er det i praktiske anvendelser for at forhindre højspændingsspidser i portdrevskredsløbet at foretrække at forbinde to omvendte Zener-dioder parallelt mellem gitterene, og spændingsreguleringsværdien skal være den samme som den positive og negative gate spændinger.
3 HCPL-316J kørsel kredsløb
3.1 HCPL-316J intern struktur og arbejdsprincip
Hvis IGBT'en har et overstrømssignal (stiften 14 registrerer spændingen på IGBT-kollektoren = 7V), og inputdrevssignalet fortsætter med at blive anvendt til pin 1, er underspændingssignalet lavt, og B-udgangen er lav, den tredje -level Darlington Røret er slukket, 1 × DMOS er tændt, og spændingen mellem IGBT-portene sænkes langsomt for at opnå en langsom faldende gate spænding. Når VOUT = 2V, det vil sige, VOUT udsender et lavt niveau, C-punktet bliver et lavt niveau, punkt B er et højt niveau, 50 × DMOS er tændt, og IGBT-gate-arrayet bliver hurtigt afladet. Signalet på fejllinjen passerer gennem optokobleren, og passerer derefter gennem RS-flip-flopen, og Q-udgangen er høj, således at indgangsoptokobleren er blokeret. På samme måde er det muligt at analysere situationen for kun underspænding og situationen for underspænding og overstrøm.
3,2 drevs kredsløbsdesign
VIN +, FEJL og RESET på venstre side af HCPL-316J er forbundet til henholdsvis mikrocomputeren. R7, R8, R9, D5, D6 og C12 giver indgangsbeskyttelse for at forhindre overdreven indgangsspænding i at beskadige IGBT, men beskyttelseskredsløbet vil generere en forsinkelse på ca. 1μs, hvilket ikke er egnet til brug, når omstillingsfrekvensen overstiger 100kHz. Q3 er den vigtigste interlocking funktion. Når begge PWM-signaler (samme broarm) er høje niveau, er Q3 tændt og trækker indgangsniveauet lavt, så udgangen også er lav. Interlock-signalerne Interlock, og Interlock2 i Figur 3 er forbundet til henholdsvis en anden 316J Interlock2 og Interlock1. R1 og C2 spiller en rolle i forstærkning og filtrering af fejlsignalet. Når der er et interferenssignal, kan mikrocomputeren korrekt acceptere oplysningerne.
Ved udgangen er R5 og C7 relateret til den hastighed, hvormed IGBT er tændt og tændtab. Øget C7 kan reducere dic / dt væsentligt. Først beregnes portmodstanden: hvor ION er portstrømmen injiceret i IGBT, når den er tændt. For at gøre IGBT tændt hurtigt, er IONMAX-værdien 20A. Udgang lavt niveau VOL = 2v.
C3 er en meget vigtig parameter, den vigtigste er opladningsforsinkelsen. Når systemet starter, og chippen begynder at arbejde, da spændingen ved IGBT-kollektorens C-terminal er stadig meget større end 7V, hvis der ikke er nogen C3, vil kortslutningsfejlsignalet fejlagtigt udstedes, og udgangen vil blive slået direkte fra. Når chippen virker normalt, hvis samlarspændingen stiger øjeblikkeligt, vender den straks tilbage til normal. Hvis der ikke er C3, udstedes der et fejlsignal for at slukke for IGBT ved en fejltagelse. Men hvis værdien af C3 er for stor, vil systemresponsen være langsom, og i tilfælde af mætning kan IGBT'en udbrændes inden for forsinkelsestiden, og den korrekte beskyttelseseffekt opnås ikke. Værdien af C3 er 100pF, og forsinkelsen er tid
I kollektordetekteringskredsløbet forbindes to dioder i serie, hvilket kan forbedre den generelle modstandsdygtighedsspænding og derved øge drivspændingsniveauet, men diodeens omvendte genopretningstid er lille, og hvert modstandsdygtigt spændingsniveau er 1000V. Generelt vælges BYV261E, og den omvendte gendannelsestid er 75 ns. R4 og C5's rolle er at bevare HCLP-316J soft-shutdown egenskaber efter et overstrømssignal. Princippet er, at C5 opnår en blød afbrydelse gennem udløb af den interne MOSFET. I figur 3 passerer udgangsspændingen VOUT gennem to hurtige triode push-pull-udgange, som kan drive strømmen op til 20A, og kan hurtigt køre 1700v, 200-300A IGBT'er.
3.3 drev strømforsyning design
I drivdesignet er en stabil strømforsyning en garanti for, at IGBT'en fungerer korrekt. Strømforsyningen vedtager fremadrettet konvertering, stærk anti-interferens evne, ingen filter induktor på sekundærsiden og lav indgang impedans, således at strømforsyningens udgangsspænding stadig er stabil under kraftige belastningsforhold.
Når s er tændt, tilføres + 12v (for en relativt stabil strømforsyning, høj præcision) spænding på transformatorens primære side og viklingen er forbundet med S, og den sekundære side korrigeres gennem energikobling. Når S er slukket, ledes kernens energi til strømforsyningen gennem primærdioden og dens tilsluttede vikling for at opnå nulstilling af transformatorkernen. 555 timer er forbundet til en multivibrator. Fodens 2 og fodens 6 potentiale ændres mellem 4 og 8 v ved at oplade og aflade C1, således at foden 3 udsender et spændingsfirkantbølgesignal, og det firkantede bølgesignal anvendes til at styre åbningen af S. Og lukker ned. + 12v ladninger C1 gennem R1 og D2, opladningstiden er t1≈R1C2ln2; udløbstid t2 = R2C1ln2, den udsender højt niveau ved opladning og udsender lavt niveau ved afladning. Derfor er toldforholdet = t1 / (t1 + t2).
Transformatoren er designet i overensstemmelse med følgende parametre: Den oprindelige side er forbundet til + 12v, frekvensen er 60kHz, og den arbejdende magnetiske induktionsintensitet Bw er O. 15T, sekundær side + 15v udgang 2A, -5v udgang 1A, effektivitet n = 80%, vinduefyldningsfaktor Km er O. 5. Kernefyldningsfaktoren Kc er 1, og spolenes trådstrømstæthed d er 3 A / mm2. Output power
PT = (15 + O.6) × 2 × 2 + (5 + O.6) × 1 × 2 = 64W.
Da strømforsyningens udgangsspænding vil falde efter belastning, overveje at øge frekvens og arbejdscyklus for at stabilisere udgangsspændingen i praktiske anvendelser.
4. Konklusion
Dette papir beskriver et drivkredsløb, der kan køre 1400V, 200 ~ 300A IGBT. Sammenkoblingen af de to IGBT'er (samme broarm) er realiseret på hardwaren, og en drivkilde, der er i stand til direkte strømforsyning til de to IGBT'er, er designet.
HCPL-316J kan opdeles i to dele: input IC (venstre) og output IC (højre). Indgang og udgang kan fuldt ud opfylde kravene til højspænding og høj effekt IGBT-drev.
Funktionen af hver pin er som følger:
Pin 1 (VIN +) fremadgående signalindgang;
Pin 2 (VIN-) omvendt signalindgang;
Pin 3 (VCG1) er tilsluttet til strømforsyningen;
Grunden for indgangen til pin 4 (GND);
Fod 5 (RESERT) chip reset input;
Fod 6 (FAULT) fejludgang, når der opstår en fejl (udgående spændings underspænding eller IGBT-kortslutning), udløses fejlsignalet via optokoblet;
Pin 7 (VLED1 +) optocoupler teststift, suspension;
Pin 8 (VLED1-) er jordet;
Pin 9, fod 10 (VEE) giver en revers-biaspænding til IGBT;
Pin 11 (VOUT) udsender et drev signal til at drive IGBT;
Fod 12 (VC) trefaset Darlington rørsamler strømforsyning;
Pin 13 (VCC2) driver spændingskilden;
Pin 14 (DESAT) IGBT kortslutningsstrømdetektering;
Pin 15 (VLED2 +) optocoupler teststift, suspension;
Fod 16 (VE) udsender en referencegrund.
Hvis VIN + normalt indføres, har pin 14 ikke noget overstrømssignal, og VCC2-VE = 12v betyder, at udgangsspændingsdrevspændingen er normal, drevsignalet udsender højt niveau, og fejlsignalet og underspændingssignalet udsender lavt niveau. For det første indlæses de tre signaler til JP3, D er lavt, B er lavt, og 50 × DMOS er slukket. På nuværende tidspunkt er de fire tilstander i indgangen til JP1 lave, høje, lave og lave fra top til bund, og højdepunktet af punkt A driver det tre-trins Darlington-rør, der skal tændes, og IGBT'en er også tændt.