Նույն բարձր հզորության MOSFET-ը, տարբեր շարժիչ սխեմաների օգտագործումը կստանա տարբեր անջատիչ բնութագրեր: Շարժիչային շղթայի լավ կատարողականի օգտագործումը կարող է ստիպել էլեկտրաէներգիայի անջատիչ սարքը աշխատել համեմատաբար իդեալական անջատման վիճակում, մինչդեռ միացման ժամանակը կրճատելը, անջատման կորուստները, շահագործման արդյունավետության տեղադրումը, հուսալիությունը և անվտանգությունը մեծ նշանակություն ունեն: Հետևաբար, շարժիչի սխեմայի առավելություններն ու թերությունները ուղղակիորեն ազդում են հիմնական սխեմայի աշխատանքի վրա, ավելի ու ավելի կարևոր է դառնում շարժիչի նախագծման ռացիոնալացումը: Տիրիստորի փոքր չափը, թեթև քաշը, բարձր արդյունավետությունը, երկար կյանք, հեշտ օգտագործման համար, կարող է հեշտությամբ կանգնեցնել ուղղիչը և ինվերտորը և չի կարող փոխել շղթայի կառուցվածքը ուղղիչի կամ ինվերտորի հոսանքի չափը փոխելու պայմանով: IGBT-ն կոմպոզիտային է: սարքըՄՈՍՖԵՏև GTR, որն ունի արագ միացման արագության, լավ ջերմային կայունության, փոքր շարժիչ հզորության և շարժիչի պարզ միացման բնութագրերը, և ունի փոքր լարման անկման, բարձր դիմադրողական լարման և բարձր ընդունման հոսանքի առավելությունները: IGBT-ն որպես հիմնական էներգիայի ելքային սարք, հատկապես բարձր էներգիայի հզոր վայրերում, սովորաբար օգտագործվում է տարբեր կատեգորիաներում:
Իդեալական շարժիչ սխեման բարձր հզորության MOSFET անջատիչ սարքերի համար պետք է համապատասխանի հետևյալ պահանջներին.
(1) Երբ հոսանքի անջատիչ խողովակը միացված է, շարժիչ շղթան կարող է ապահովել արագ աճող բազային հոսանք, որպեսզի այն միացված ժամանակ ունենա բավարար շարժիչ ուժ՝ այդպիսով նվազեցնելով միացման կորուստը:
(2) Անջատիչ խողովակի անցկացման ընթացքում MOSFET-ի վարորդի սխեմայի կողմից տրամադրվող բազային հոսանքը կարող է ապահովել, որ հոսանքի խողովակը գտնվում է հագեցած հաղորդման վիճակում ցանկացած բեռի պայմաններում՝ ապահովելով համեմատաբար ցածր հաղորդման կորուստ: Պահպանման ժամանակը կրճատելու համար սարքն անջատելուց առաջ պետք է լինի կրիտիկական հագեցվածության վիճակում:
(3) անջատում, շարժիչի սխեման պետք է ապահովի բավականաչափ հակադարձ բազային շարժիչ՝ բազային շրջանում մնացած կրիչները արագ դուրս հանելու համար՝ պահեստավորման ժամանակը նվազեցնելու համար. և ավելացրեք հակադարձ կողմնակալության անջատման լարումը, որպեսզի կոլեկտորի հոսանքը արագ ընկնի՝ վայրէջքի ժամանակը նվազեցնելու համար: Իհարկե, թրիստորի անջատումը դեռևս հիմնականում կատարվում է հակադարձ անոդի լարման անկմամբ, որպեսզի ավարտվի անջատումը:
Ներկայումս թրիստորը համադրելի քանակով շարժվում է հենց տրանսֆորմատորի կամ օպտոկապլերի մեկուսացման միջոցով՝ բաժանելու ցածր լարման ծայրը և բարձր լարման վերջը, այնուհետև փոխակերպման սխեմայի միջոցով վարում է թրիստորի հաղորդունակությունը: IGBT-ի վրա՝ ավելի շատ IGBT սկավառակի մոդուլի ընթացիկ օգտագործման համար, բայց նաև ինտեգրված IGBT, համակարգի ինքնասպասարկում, ինքնաախտորոշում և IPM-ի այլ ֆունկցիոնալ մոդուլներ:
Այս հոդվածում, թրիստորի համար մենք օգտագործում ենք, նախագծում ենք փորձնական շարժիչ միացում և դադարեցնում իրական փորձարկումը՝ ապացուցելու համար, որ այն կարող է վարել թրիստորը: Ինչ վերաբերում է IGBT-ի շարժիչին, ապա այս հոդվածը հիմնականում ներկայացնում է IGBT կրիչի ներկայիս հիմնական տեսակները, ինչպես նաև դրանց համապատասխան սկավառակի միացումը և ամենատարածված օգտագործվող օպտոկապլերային մեկուսացման սկավառակը՝ սիմուլյացիոն փորձը դադարեցնելու համար:
2. Տրիստորի շարժիչի սխեմայի ուսումնասիրությունը, ընդհանուր առմամբ, թրիստորի աշխատանքային պայմաններն են.
(1) թրիստորն ընդունում է հակադարձ անոդային լարումը, անկախ նրանից, թե դարպասն ինչ լարում է ընդունում, թրիստորը գտնվում է անջատված վիճակում:
(2) Տիրիստորն ընդունում է առաջընթաց անոդային լարումը, միայն այն դեպքում, երբ դարպասն ընդունում է դրական լարում, թրիստորը միացված է:
(3) Տիրիստորը հաղորդման վիճակում, միայն որոշակի դրական անոդային լարում, անկախ դարպասի լարումից, թրիստորը պնդում էր հաղորդունակությունը, այսինքն, թրիստորային հաղորդումից հետո դարպասը կորչում է: (4) թրիստորը հաղորդունակության վիճակում, երբ հիմնական շղթայի լարումը (կամ հոսանքը) նվազել է մոտ զրոյի, թրիստորի անջատումը: Մենք ընտրում ենք թրիստորը TYN1025, դրա դիմացկուն լարումը 600V-ից 1000V է, հոսանքը մինչև 25A: դրա համար անհրաժեշտ է, որ դարպասի շարժիչի լարումը 10 Վ-ից 20 Վ է, շարժիչի հոսանքը՝ 4 մԱ-ից մինչև 40 մԱ: իսկ դրա սպասարկման հոսանքը 50 մԱ է, շարժիչի հոսանքը 90 մԱ։ կամ DSP կամ CPLD ձգանման ազդանշանի ամպլիտուդը մինչև 5 Վ: Նախևառաջ, քանի դեռ 5 Վ-ի ամպլիտուդը 24 Վ-ի է, այնուհետև 2:1 մեկուսացման տրանսֆորմատորի միջոցով 24 Վ ձգան ազդանշանը վերածել 12 Վ ձգան ազդանշանի, միաժամանակ ավարտելով վերին և ստորին լարման մեկուսացման գործառույթը:
Փորձարարական շղթայի նախագծում և վերլուծություն
Առաջին հերթին, խթանման միացում, շնորհիվ մեկուսացման տրանսֆորմատորային սխեմայի հետևի փուլումՄՈՍՖԵՏսարքին անհրաժեշտ է 15V ձգանման ազդանշան, ուստի անհրաժեշտ է նախ 5V ձգանման ազդանշանը ամպլիտուդացնել 15V ձգանման ազդանշանի մեջ, MC14504 5V ազդանշանի միջոցով, որը վերածվել է 15V ազդանշանի, այնուհետև CD4050-ի միջոցով 15V սկավառակի ազդանշանի ձևավորման ելքի վրա, ալիք 2: միացված է 5V մուտքային ազդանշանին, 1-ին ալիքը միացված է ելքային ալիքին:
Երկրորդ մասը մեկուսացման տրանսֆորմատորային միացումն է, շղթայի հիմնական գործառույթն է. 15 Վ ձգան ազդանշանը, որը վերածվում է 12 Վ ձգան ազդանշանի՝ թրիստորի հաղորդման հետևի վրա գործարկելու համար, և կատարում է 15 Վ ձգան ազդանշանը և հետևի միջև հեռավորությունը։ բեմ.
Շղթայի աշխատանքի սկզբունքը հետևյալն էՄՈՍՖԵՏIRF640 շարժիչ լարումը 15 Վ, այնպես որ, առաջին հերթին, J1-ում մուտք գործել 15 Վ քառակուսի ալիքի ազդանշան, R4 ռեզիստորի միջոցով, որը միացված է 1N4746 կարգավորիչին, որպեսզի ձգանային լարումը կայուն լինի, բայց նաև, որպեսզի ձգան լարումը չափազանց բարձր չլինի: , այրել է MOSFET-ը, այնուհետև MOSFET IRF640-ին (իրականում սա անջատիչ խողովակ է, բացման և փակման հետևի ծայրի կառավարումը: Միացման և անջատման հետևի վերջը վերահսկել), վերահսկելուց հետո շարժիչ ազդանշանի աշխատանքային ցիկլը, որպեսզի կարողանա վերահսկել MOSFET-ի միացման և անջատման ժամանակը: Երբ MOSFET-ը բաց է, որը համարժեք է իր D-բևեռի հողին, անջատված է, երբ այն բաց է, 24 Վ-ին համարժեք ետևի միացումից հետո: Եվ տրանսֆորմատորը լարման փոփոխության միջով անցնում է 12 Վ ելքային ազդանշանի աջ ծայրին: . Տրանսֆորմատորի աջ ծայրը միացված է ուղղիչ կամրջին, այնուհետև 12 Վ ազդանշանը դուրս է գալիս X1 միակցիչից:
Փորձի ընթացքում առաջացած խնդիրներ
Նախ, երբ հոսանքը միացրել են, ապահովիչը հանկարծակի պայթել է, իսկ ավելի ուշ շղթան ստուգելիս պարզվել է, որ սկզբնական շղթայի նախագծման հետ կապված խնդիր կա։ Սկզբում, իր անջատիչ խողովակի ելքի ազդեցությունը լավացնելու համար, 24 Վ գետնին և 15 Վ գետնի բաժանումը, որը MOSFET-ի դարպասը G բևեռը համարժեք է S բևեռի հետևի մասին, կասեցվում է, ինչը հանգեցնում է կեղծ հրահրման: Բուժումը 24 Վ և 15 Վ լարման գետնին միացնելն է, և նորից փորձը դադարեցնելու համար շղթան նորմալ աշխատում է: Շղթայի միացումը նորմալ է, բայց երբ մասնակցում է շարժիչ ազդանշանին, MOSFET-ի ջերմությանը, գումարած շարժիչ ազդանշանին որոշակի ժամանակահատվածում, ապահովիչը փչում է, և հետո ավելացնում է շարժիչ ազդանշանը, ապահովիչը ուղղակիորեն փչում է: Ստուգեք միացումը, պարզվեց, որ շարժիչի ազդանշանի բարձր մակարդակի աշխատանքային ցիկլը չափազանց մեծ է, ինչի հետևանքով MOSFET-ի միացման ժամանակը չափազանց երկար է: Այս շղթայի դիզայնը ստիպում է, որ երբ MOSFET-ը բաց է, 24V-ն ավելացվում է անմիջապես MOSFET-ի ծայրերին և չի ավելացնում հոսանքը սահմանափակող ռեզիստոր, եթե հոսանք ստեղծելու ժամանակը չափազանց մեծ է, MOSFET-ի վնասը, Ազդանշանի աշխատանքային ցիկլը կարգավորելու անհրաժեշտությունը չի կարող չափազանց մեծ լինել, ընդհանուր առմամբ, 10%-ից մինչև 20%-ի սահմաններում:
2.3 Շարժիչի միացման ստուգում
Շարժիչի շղթայի իրագործելիությունը ստուգելու համար մենք այն օգտագործում ենք իրար հաջորդաբար միացված թրիստորային սխեման, թրիստորը իրար հաջորդաբար, այնուհետև հակազուգահեռ, ինդուկտիվ ռեակտիվությամբ միացում մուտք գործելու համար, սնուցման աղբյուրը: 380V AC լարման աղբյուր է:
MOSFET-ը այս շղթայում թրիստոր Q2, Q8 ձգան ազդանշան է տալիս G11 և G12 մուտքի միջոցով, մինչդեռ Q5, Q11 ձգան ազդանշանը G21, G22 մուտքի միջոցով: Մինչ շարժիչ ազդանշանը թրիստորի դարպասի մակարդակին հասնելը, թրիստորի հակամիջամտության կարողությունը բարելավելու համար թրիստորի դարպասը միացված է դիմադրության և կոնդենսատորի: Այս շղթան միացված է ինդուկտորին, այնուհետև դրվում է հիմնական շղթայի մեջ: Տրիստորի հաղորդման անկյունը վերահսկելուց հետո մեծ ինդուկտորը հիմնական միացման ժամանակում կառավարելու համար, ձգանման ազդանշանի տարբերության փուլային անկյան վերին և ստորին շղթաները կես ցիկլի, վերին G11 և G12-ը ձգանման ազդանշան են ամբողջ ճանապարհին: Մեկուսացման տրանսֆորմատորի առջևի փուլի շարժիչ սխեմայի միջոցով մեկուսացված է միմյանցից, ստորին G21-ը և G22-ը նույնպես մեկուսացված են նույն կերպ ազդանշանից: Երկու ձգան ազդանշանները հրահրում են հակազուգահեռ թրիստորային շղթայի դրական և բացասական հաղորդունակությունը, 1 ալիքից վեր միացված է ամբողջ թրիստորի շղթայի լարմանը, թրիստորի հաղորդման մեջ այն դառնում է 0, իսկ 2, 3 ալիքը միացված է թրիստորի շղթային վեր ու վար: ճանապարհի ձգանման ազդանշանները, 4 ալիքը չափվում է ամբողջ թրիստորի հոսանքի հոսքով:
2 ալիքը չափել է դրական ձգանման ազդանշան, որը գործարկվել է թրիստորի հաղորդման վերևում, հոսանքը դրական է. 3 ալիքը չափեց հակադարձ ձգանման ազդանշանը, գործարկելով թրիստորի հաղորդման ստորին միացումը, հոսանքը բացասական է:
Սեմինարի 3. IGBT շարժիչի միացում IGBT շարժիչի միացումն ունի բազմաթիվ հատուկ խնդրանքներ, որոնք ամփոփված են.
(1) լարման զարկերակի բարձրացման և անկման արագությունը պետք է լինի բավականաչափ մեծ: igbt-ը միանում է, կտրուկ դարպասի լարման առաջնային եզրը ավելացվում է G դարպասին և E արտանետիչը դարպասի միջև, այնպես որ այն արագ միացված է՝ հասնելու միացման ամենակարճ ժամանակին՝ միացման կորուստները նվազեցնելու համար: IGBT անջատման ժամանակ դարպասի շարժիչի միացումը պետք է ապահովի, որ IGBT վայրէջքի եզրին շատ կտրուկ անջատման լարում է, իսկ IGBT դարպասին և E արտանետմանը համապատասխան հակադարձ կողմնակալության լարման միջև, որպեսզի IGBT արագ անջատումը, կրճատի անջատման ժամանակը, նվազեցնի: անջատման կորուստը.
(2) IGBT փոխանցումից հետո դարպասի շարժիչի կողմից տրամադրվող շարժիչ լարումը և հոսանքը պետք է լինի բավարար ամպլիտուդիա IGBT շարժիչի լարման և հոսանքի համար, որպեսզի IGBT-ի ելքային հզորությունը միշտ լինի հագեցած վիճակում: Անցումային ծանրաբեռնվածություն, դարպասի շարժիչի կողմից տրամադրվող շարժիչ հզորությունը պետք է բավարար լինի՝ ապահովելու համար, որ IGBT-ն դուրս չգա հագեցվածության շրջանից և չվնասի:
(3) IGBT դարպասի շարժիչ շղթան պետք է ապահովի IGBT դրական շարժիչ լարումը համապատասխան արժեք ստանալու համար, հատկապես IGBT-ում օգտագործվող սարքավորումների կարճ միացման գործընթացում, շարժիչի դրական լարումը պետք է ընտրվի պահանջվող նվազագույն արժեքին: IGBT-ի դարպասի լարման միացման կիրառումը լավագույնս պետք է լինի 10V ~ 15V:
(4) IGBT-ի անջատման գործընթացը, դարպասի արտանետիչի միջև կիրառվող բացասական կողմնակալ լարումը նպաստում է IGBT-ի արագ անջատմանը, բայց չպետք է չափազանց մեծ, սովորական ընդունելություն -2V-ից մինչև -10V:
(5) մեծ ինդուկտիվ բեռների դեպքում չափազանց արագ միացումը վնասակար է, մեծ ինդուկտիվ բեռները IGBT-ի արագ միացման և անջատման դեպքում կստեղծեն բարձր հաճախականություն և բարձր ամպլիտուդ և նեղ լայնություն լարման Ldi/dt: , հասկը հեշտ չէ կլանել, հեշտ է ձևավորել սարքի վնասը:
(6) Քանի որ IGBT-ն օգտագործվում է բարձր լարման վայրերում, այնպես որ շարժիչի սխեման պետք է լինի ամբողջ կառավարման սխեմայի հետ՝ ծանր մեկուսացման պոտենցիալով, սովորական օգտագործման բարձր արագությամբ օպտիկական միացման մեկուսացման կամ տրանսֆորմատորի միացման մեկուսացման:
Շարժման սխեմայի կարգավիճակը
Ինտեգրված տեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ, ներկայիս IGBT դարպասի շարժիչ սխեման հիմնականում կառավարվում է ինտեգրված չիպերով: Կառավարման ռեժիմը դեռ հիմնականում երեք տեսակի է.
(1) ուղղակի գործարկման տեսակը, առանց էլեկտրական մեկուսացման մուտքային և ելքային ազդանշանների միջև:
(2) տրանսֆորմատորի մեկուսացման շարժիչ մուտքային և ելքային ազդանշանների միջև, օգտագործելով զարկերակային տրանսֆորմատորի մեկուսացում, մեկուսացման լարման մակարդակը մինչև 4000 Վ:
Կան 3 մոտեցումներ հետևյալ կերպ
Պասիվ մոտեցում. երկրորդական տրանսֆորմատորի ելքը օգտագործվում է IGBT-ն ուղղակիորեն վարելու համար, վոլտ-վայրկյան հավասարեցման սահմանափակումների պատճառով այն կիրառելի է միայն այն վայրերում, որտեղ աշխատանքային ցիկլը շատ չի փոխվում:
Ակտիվ մեթոդ. տրանսֆորմատորը տրամադրում է միայն մեկուսացված ազդանշաններ, երկրորդային պլաստիկ ուժեղացուցիչի միացումում IGBT-ն վարելու համար, շարժիչի ալիքի ձևն ավելի լավ է, բայց անհրաժեշտ է ապահովել առանձին օժանդակ հզորություն:
Ինքնամատակարարման մեթոդ. իմպուլսային տրանսֆորմատորը օգտագործվում է ինչպես շարժիչ էներգիայի, այնպես էլ բարձր հաճախականության մոդուլյացիայի և դեմոդուլյացիայի տեխնոլոգիա փոխանցելու համար տրամաբանական ազդանշանների փոխանցման համար՝ բաժանված մոդուլյացիայի տիպի ինքնամատակարարման մոտեցման և ժամանակի փոխանակման տեխնոլոգիայի ինքնամատակարարման, որի դեպքում մոդուլյացիան - ուղղիչ կամրջին տիպի ինքնամատակարարման սնուցում` անհրաժեշտ էներգիայի մատակարարման, բարձր հաճախականության մոդուլյացիայի և դեմոդուլյացիայի տեխնոլոգիա ստեղծելու համար` տրամաբանական ազդանշաններ փոխանցելու համար:
3. Կոնտակտ և տարբերություն թրիստորի և IGBT սկավառակի միջև
Տրիստորի և IGBT սկավառակի միացումն ունի տարբերություն նմանատիպ կենտրոնի միջև: Նախևառաջ, երկու շարժիչ սխեմաները պետք է անջատեն անջատիչ սարքը և հսկիչ սխեման միմյանցից, որպեսզի խուսափեն բարձր լարման սխեմաների ազդեցությունից կառավարման սխեմայի վրա: Այնուհետև երկուսն էլ կիրառվում են դարպասի շարժիչ ազդանշանի վրա՝ անջատիչ սարքը միացնելու համար: Տարբերությունն այն է, որ թրիստորային շարժիչը պահանջում է ընթացիկ ազդանշան, մինչդեռ IGBT-ն պահանջում է լարման ազդանշան: Անջատիչ սարքի անցկացման ավարտից հետո թրիստորի դարպասը կորցրել է թրիստորի օգտագործման վերահսկողությունը, եթե ցանկանում եք անջատել թրիստորը, ապա թրիստորի տերմինալները պետք է ավելացվեն հակադարձ լարման վրա. և IGBT-ի անջատումը միայն անհրաժեշտ է ավելացնել բացասական շարժիչ լարման դարպասին՝ IGBT-ն անջատելու համար:
4. Եզրակացություն
Այս թուղթը հիմնականում բաժանված է պատմվածքի երկու մասի, թրիստորային շարժիչի շղթայի առաջին մասը՝ շարադրանքը դադարեցնելու խնդրանքը, համապատասխան շարժիչ սխեմայի ձևավորումը, և շղթայի ձևավորումը կիրառվում է գործնական թրիստորի սխեմայի վրա՝ սիմուլյացիայի միջոցով։ և փորձարարություն՝ ապացուցելու համար մղիչ սխեմայի իրագործելիությունը, խնդիրների վերլուծության ժամանակ հանդիպող փորձարարական գործընթացը դադարեցվեց և լուծվեց: IGBT-ի վերաբերյալ հիմնական քննարկման երկրորդ մասը՝ սկավառակի սխեմայի խնդրանքով, և դրա հիման վրա ավելի մանրամասն ներկայացնել ընթացիկ սովորաբար օգտագործվող IGBT սկավառակի միացումը և հիմնական օպտոկապլերի մեկուսացման շարժիչ սխեման՝ դադարեցնելու սիմուլյացիան և փորձը, ապացուցելու համար շարժիչի միացման իրագործելիությունը:
Հրապարակման ժամանակը՝ ապրիլի 15-2024
