Što je fenomen uskog pulsa
Kao vrsta prekidača napajanja, IGBT treba određeno vrijeme reakcije od signala razine vrata do procesa prebacivanja uređaja, baš kao što je u životu lako prebrzo stisnuti ruku da biste prebacili vrata, prekratak puls otvaranja može uzrokovati previsok skokovi napona ili problemi s visokofrekventnim oscilacijama.Ovaj se fenomen bespomoćno javlja s vremena na vrijeme jer IGBT pokreću visokofrekventni PWM modulirani signali.Što je manji radni ciklus, lakše je emitirati uske impulse, a karakteristike obrnutog oporavka IGBT anti-paralelne obnavljajuće diode FWD postaju brže tijekom obnove teškog preklapanja.Za 1700V/1000A IGBT4 E4, specifikacija u temperaturi spoja Tvj.op = 150 ℃, vrijeme prebacivanja tdon = 0,6us, tr = 0,12us i tdoff = 1,3us, tf = 0,59us, uska širina impulsa ne može biti manja nego zbroj vremena preklapanja specifikacije.U praksi, zbog različitih karakteristika opterećenja kao što su fotonapon i skladištenje energije u velikoj većini kada je faktor snage +/– 1, uski puls će se pojaviti blizu trenutne nulte točke, kao što je generator jalove snage SVG, aktivni filter APF faktor snage 0, uski puls pojavit će se u blizini maksimalne struje opterećenja, vjerojatnije je da će se stvarna primjena struje blizu nulte točke pojaviti na visokofrekventnoj oscilaciji izlaznog valnog oblika, nastaju EMI problemi.
Fenomen uskog pulsa uzrok
Iz osnova poluvodiča, glavni razlog za fenomen uskog pulsa je zbog toga što su se IGBT ili FWD tek počeli uključivati, nisu odmah ispunjeni nosiocima, kada se nosilac proširio kada se isključi IGBT ili diodni čip, u usporedbi s nosiocem u potpunosti ispunjen nakon gašenja, di / dt se može povećati.Odgovarajući veći prenapon isključivanja IGBT-a će se generirati pod komutacijskim rasipnim induktivitetom, što također može uzrokovati iznenadnu promjenu povratne struje oporavka diode, a time i fenomen prekida.Međutim, ovaj je fenomen usko povezan s tehnologijom IGBT i FWD čipova, naponom i strujom uređaja.
Prvo, moramo krenuti od klasične sheme dvostrukog impulsa, sljedeća slika prikazuje logiku prebacivanja napona, struje i napona IGBT vrata.Iz pogonske logike IGBT-a, može se podijeliti na usko vrijeme isključivanja impulsa toff, što zapravo odgovara pozitivnom vremenu provođenja diode FWD, što ima veliki utjecaj na povratnu vršnu struju oporavka i brzinu oporavka, kao što je točka A na slici, maksimalna vršna snaga povratnog povrata ne može premašiti granicu FWD SOA;i usko vrijeme uključivanja impulsa ton, to ima relativno veliki utjecaj na proces isključivanja IGBT-a, kao što je točka B na slici, uglavnom skokove napona isključivanja IGBT-a i oscilacije struje u pozadini.
No koje će probleme uzrokovati uključivanje i isključivanje uređaja s preuskim pulsom?U praksi, koja je minimalna granica širine pulsa razumna?Ovi problemi su teško izvesti univerzalne formule za izravno izračunavanje s teorijama i formulama, teorijske analize i istraživanja je također relativno mali.Od stvarnog valnog oblika testa i rezultata da biste vidjeli grafikon za govor, analizu i sažetak karakteristika i zajedničkih karakteristika aplikacije, više pogoduje da vam pomogne razumjeti ovaj fenomen, a zatim optimizirati dizajn kako biste izbjegli probleme.
IGBT uključivanje uskog pulsa
IGBT kao aktivna sklopka, koristeći stvarne slučajeve da vidite graf da govorite o ovom fenomenu je uvjerljiviji, da imate neke materijalne suhe robe.
Korištenjem modula velike snage IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 kao ispitnog objekta, karakteristike isključivanja uređaja kada se tona mijenja pod uvjetima od Vce=800V, Ic=500A, Rg=1,7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25 ℃, crveno je kolektor Ic, plavo je napon na oba kraja IGBT Vce, zeleno je pogonski napon Vge.Vge.pulsni ton smanjuje se s 2us na 1,3us da se vidi promjena ovog skoka napona Vcep, sljedeća slika progresivno vizualizira ispitni valni oblik kako bi se vidio proces promjene, posebno prikazan u krugu.
Kada ton promijeni trenutni Ic, u dimenziji Vce da biste vidjeli promjenu karakteristika uzrokovanu tonom.Lijevi i desni grafikoni prikazuju skokove napona Vce_peak pri različitim strujama Ic pod istim uvjetima Vce=800V i 1000V.iz dotičnih rezultata ispitivanja, ton ima relativno mali učinak na skokove napona Vce_peak pri malim strujama;kada se struja isključivanja poveća, isključivanje uskog impulsa je sklono naglim promjenama struje i posljedično uzrokuje skokove visokog napona.Uzimajući lijevi i desni grafikon kao koordinate za usporedbu, ton ima veći utjecaj na proces isključivanja kada su Vce i struja Ic viši, te je vjerojatnije da će doći do iznenadne promjene struje.Iz testa za vidjeti ovaj primjer FF1000R17IE4, minimalni puls tona najrazumnije vrijeme ne manje od 3us.
Postoji li razlika između izvedbe modula visoke struje i modula niske struje po ovom pitanju?Uzmimo FF450R12ME3 modul srednje snage kao primjer, sljedeća slika prikazuje prekoračenje napona kada se ton mijenja za različite ispitne struje Ic.
Slični rezultati, učinak tona na prekoračenje napona isključivanja je zanemariv pri uvjetima niske struje ispod 1/10*Ic.Kada se struja poveća na nazivnu struju od 450A ili čak 2*Ic struju od 900A, prekoračenje napona s širinom tone je vrlo očito.Kako bi se testirala izvedba karakteristika radnih uvjeta pod ekstremnim uvjetima, 3 puta veća od nazivne struje od 1350A, skokovi napona su premašili napon blokiranja, budući da su ugrađeni u čip na određenoj razini napona, neovisno o širini tona .
Sljedeća slika prikazuje valne oblike testa usporedbe od ton=1us i 20us pri Vce=700V i Ic=900A.Iz stvarnog testa, širina impulsa modula na ton=1us počela je oscilirati, a skok napona Vcep je 80V viši od ton=20us.Stoga se preporučuje da minimalno vrijeme impulsa ne bude manje od 1us.
Uključivanje FWD uskog pulsa
U polumosnom krugu, IGBT impuls isključivanja toff odgovara FWD vremenu uključivanja ton.Donja slika pokazuje da kada je vrijeme uključivanja FWD-a manje od 2us, vršna vrijednost povratne struje FWD-a će se povećati pri nazivnoj struji od 450 A.Kada je toff veći od 2us, vršna povratna struja oporavka FWD-a u osnovi je nepromijenjena.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 za promatranje karakteristika dioda velike snage, posebno u uvjetima niske struje s tonskim promjenama, sljedeći red prikazuje uvjete VR = 900V, 1200V, u uvjetima male struje IF = 20A izravne usporedbe od dva valna oblika, jasno je da kada je ton = 3us, osciloskop nije mogao zadržati amplitudu ove visokofrekventne oscilacije.Ovo također dokazuje da su visokofrekventna oscilacija struje opterećenja iznad nulte točke u aplikacijama uređaja velike snage i FWD kratkotrajni povratni proces usko povezani.
Nakon što pogledate intuitivni valni oblik, upotrijebite stvarne podatke za daljnje kvantificiranje i usporedbu ovog procesa.dv/dt i di/dt diode variraju s toff, a što je kraće vrijeme provođenja FWD, brže će postati njene reverzne karakteristike.Kada je viši VR na oba kraja FWD-a, kako puls vodljivosti diode postaje uži, brzina povratnog oporavka njezine diode bit će ubrzana, konkretno gledajući podatke u uvjetima tona = 3us.
VR = 1200V kada.
dv/dt=44,3kV/us;di/dt=14kA/us.
Na VR=900V.
dv/dt=32,1kV/us;di/dt=12,9kA/us.
S obzirom na ton=3us, visokofrekventna oscilacija valnog oblika je intenzivnija, a izvan sigurnog radnog područja diode, vrijeme uključivanja ne bi trebalo biti manje od 3us sa gledišta FWD diode.
U gore navedenoj specifikaciji visokonaponskog 3,3kV IGBT-a, FWD vrijeme provođenja prema naprijed to je jasno definirano i potrebno, uzimajući 2400A/3,3kV HE3 kao primjer, minimalno vrijeme provođenja diode od 10us jasno je dano kao ograničenje, što je uglavnom zato što je lutajući induktivitet kruga sustava u aplikacijama velike snage relativno velik, vrijeme prebacivanja je relativno dugo, a prijelazni proces u procesu otvaranja uređaja Lako je premašiti najveću dopuštenu potrošnju energije diode PRQM.
Iz stvarnih testnih valnih oblika i rezultata modula pogledajte grafikone i razgovarajte o nekim osnovnim sažetcima.
1.Utjecaj širine pulsa ton na IGBT isključite malu struju (oko 1/10*Ic) je mali i zapravo se može zanemariti.
2. IGBT ima određenu ovisnost o širini impulsa ton kada se isključuje velika struja, što je ton manji to je veći skok napona V, a prateća struja isključivanja će se naglo promijeniti i pojavit će se visokofrekventne oscilacije.
3. Karakteristike FWD ubrzavaju obrnuti proces oporavka kako vrijeme uključenja postaje kraće, a što je kraće vrijeme uključenja FWD uzrokovat će velike dv/dt i di/dt, posebno u uvjetima niske struje.Osim toga, visokonaponskim IGBT-ovima je dano jasno minimalno vrijeme uključivanja diode tonmin=10us.
Stvarni ispitni valni oblici u radu dali su neko referentno minimalno vrijeme da igraju ulogu.
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. proizvodi i izvozi razne male strojeve za odabir i postavljanje od 2010. Koristeći prednosti našeg vlastitog bogatog iskustva u istraživanju i razvoju, dobro obučene proizvodnje, NeoDen osvaja veliki ugled kod kupaca širom svijeta.
S globalnom prisutnošću u više od 130 zemalja, izvrsna izvedba, visoka točnost i pouzdanost NeoDen PNP strojeva čine ih savršenima za istraživanje i razvoj, profesionalnu izradu prototipova i proizvodnju malih i srednjih serija.Nudimo profesionalna rješenja za SMT opremu na jednom mjestu.
Dodati:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, Kina
Telefon:86-571-26266266
Vrijeme objave: 24. svibnja 2022