Ошол эле жогорку кубаттуулуктагы MOSFET, ар кандай диск схемаларын колдонуу ар кандай коммутациялык мүнөздөмөлөрдү алат. Диск чынжырынын жакшы иштешин колдонуу кубаттуулукту алмаштыруучу түзүлүштүн салыштырмалуу идеалдуу которуштуруу абалында иштешин камсыздай алат, ошол эле учурда которуштуруу убактысын кыскартат, коммутация жоготууларын азайтат, иштөө эффективдүүлүгүн орнотуу, ишенимдүүлүк жана коопсуздук чоң мааниге ээ. Демек, жетектөө схемасынын артыкчылыктары жана кемчиликтери негизги схеманын иштешине түздөн-түз таасирин тийгизет, жетектөө схемасынын конструкциясын рационализациялоо барган сайын маанилүү. Thyristor кичинекей өлчөмү, жеңил салмагы, жогорку натыйжалуулугун, узак өмүр, колдонууга жеңил, жонокой түзөткүч жана inverter токтото алат, жана түзөткүчтүн же inverter current.IGBT өлчөмүн өзгөртүү шартында схема түзүмүн өзгөртө албайт. түзмөкMOSFETжана GTR, тез которуштуруу ылдамдыгы, жакшы жылуулук туруктуулугу, кичинекей айдоо күчү жана жөнөкөй диск чынжырынын өзгөчөлүктөрүнө ээ жана штаттык чыңалуудагы кичинекей төмөндөө, жогорку чыңалууга туруштук берүү жана жогорку кабыл алуу агымынын артыкчылыктарына ээ. IGBT негизги энергия чыгаруучу түзүлүш катары, айрыкча, жогорку кубаттуулуктагы жерлерде, адатта, ар кандай категорияларда колдонулат.
Жогорку кубаттуулуктагы MOSFET коммутаторлору үчүн идеалдуу айдоо схемасы төмөнкү талаптарга жооп бериши керек:
(1) Күчтүү которуштуруу түтүгү күйгүзүлгөндө, айдоо чынжыры тез өсүп жаткан базалык токту камсыздай алат, андыктан ал күйгүзүлгөндө жетиштүү айдоо күчү бар, ошентип күйгүзүү жоготууларын азайтат.
(2) Которуу түтүгүн өткөрүү учурунда, MOSFET драйверинин схемасы тарабынан берилген базалык ток электр түтүгү кандайдыр бир жүктүн шартында каныккан өткөргүч абалында болушун камсыздай алат, бул салыштырмалуу төмөн өткөргүч жоготууну камсыз кылат. Сактоо убактысын кыскартуу үчүн, аппарат өчүрүлгөнгө чейин критикалык каныккан абалда болушу керек.
(3) өчүрүү, диск схемасы сактоо убактысын кыскартуу үчүн базалык аймактагы калган ташыгычтарды тез чыгаруу үчүн жетиштүү тескери базалык дискти камсыз кылышы керек; жана конуу убактысын кыскартуу үчүн коллектордук агым тез түшөт деп тескери кыйшаюучу чыңалууну кошуңуз. Албетте, тиристордун өчүрүлүшү дагы эле, негизинен, өчүрүүнү аяктоо үчүн тескери аноддун чыңалуусу менен болот.
Азыркы учурда, тиристор төмөн чыңалуу учу менен жогорку чыңалуу үчүн ажыратуу үчүн трансформатор же оптокоуплер изоляциясы аркылуу, андан кийин тиристор өткөргүчтөрүн айландыруу үчүн конверсиялык чынжыр аркылуу башкарылат. IGBT боюнча азыркы колдонуу үчүн көбүрөөк IGBT диск модулу, ошондой эле интеграцияланган IGBT, системанын өзүн өзү тейлөө, өзүн-өзү диагностикалоо жана IPMдин башка функционалдык модулдары.
Бул макалада биз колдонгон тиристор үчүн эксперименталдык кыймылдаткыч схемасын иштеп чыгып, тиристорду айдай аларын далилдөө үчүн чыныгы сыноону токтотобуз. IGBT дискине келсек, бул макалада негизинен IGBT дискинин учурдагы негизги түрлөрү, ошондой эле алардын тиешелүү диск схемасы жана симуляциялык экспериментти токтотуу үчүн эң көп колдонулган оптокоуплер изоляция диски киргизилген.
2. Тиристордук кыймылдаткычтын схемасын изилдөө жалпысынан тиристордун иштөө шарттары болуп төмөнкүлөр саналат:
(1) тиристор тескери аноддун чыңалуусун кабыл алат, дарбаза кандай чыңалууну кабыл алганына карабастан, тиристор өчүк абалда.
(2) Тиристор алдыга аноддук чыңалууну кабыл алат, дарбаза оң чыңалууну кабыл алган учурда гана тиристор күйгүзүлгөн.
(3) Тиристор өткөрүү шартында, белгилүү бир оң аноддук чыңалууга карабастан, дарбаза чыңалуусуна карабастан, тиристор өткөрүүнү талап кылган, башкача айтканда, тиристор өткөргөндөн кийин, дарбаза жоголот. (4) тиристор өткөргүч абалында, негизги чынжыр чыңалуу (же ток) нөлгө жакын азайганда, тиристор токтойт. Биз тиристорду TYN1025 тандайбыз, анын туруштук берүү чыңалуусу 600Вдан 1000Вга чейин, ток 25Ага чейин. ал дарбаза дискинин чыңалуусу 10Вдан 20Вга чейин, диск токунун 4мАдан 40мАга чейин болушун талап кылат. жана анын тейлөө агымы 50мА, кыймылдаткычтын ток 90мА. же DSP же CPLD триггер сигналынын амплитудасы 5V чейин. Биринчиден, амплитудасы 5В 24Вга чейин, андан кийин 2:1 изоляциялык трансформатор аркылуу 24V триггер сигналын 12V триггер сигналына айландыруу үчүн, жогорку жана төмөнкү чыңалуу изоляциясынын функциясын аткарат.
Эксперименталдык схемаларды долбоорлоо жана талдоо
Биринчи кезекте, арткы стадиясында изоляциялоочу трансформатордун схемасына байланыштуу күчөтүү схемасыMOSFETаппаратка 15V триггер сигналы керек, андыктан адегенде 5V триггер сигналын 15V триггер сигналына амплитудалоо керек, MC14504 5V сигналы аркылуу, 15V сигналга айландырылат, андан кийин CD4050 аркылуу 15V диск сигналын калыптандыруу, канал 2 5В кириш сигналына, 1-канал чыгышка туташтырылган 2-канал 5В кириш сигналына, 1-канал 15В триггер сигналынын чыгышына туташтырылган.
Экинчи бөлүк - изоляциялык трансформатордун чынжырчасы, схеманын негизги функциясы: тиристордук өткөрүүнүн арткы бөлүгүн ишке киргизүү үчүн 12V триггер сигналына айландырылган 15V триггер сигналы жана 15V триггер сигналын жана арткы ортосундагы аралыкты аткаруу үчүн. этап.
Схеманын иштөө принциби: уламMOSFETIRF640 дискинин чыңалуусу 15V, ошондуктан, биринчиден, J1де 15V чарчы толкун сигналына, R4 резистору аркылуу 1N4746 жөнгө салгычка туташтырылган, триггердин чыңалуусу туруктуу болушу үчүн, ошондой эле триггердин чыңалуусу өтө жогору эмес. , күйүп MOSFET, андан кийин MOSFET IRF640 (чындыгында, бул коммутатор түтүк, ачуу жана жабуунун арткы учуна башкаруу. Күйгүзүү жана өчүрүү арткы учуна башкаруу), башкаруу кийин диск сигналынын иштөө цикли, MOSFETтин күйгүзүү жана өчүрүү убактысын көзөмөлдөй алуу. MOSFET ачык болгондо, анын D-уюл жерге барабар, ал ачык болгондо өчүк, арткы чынжырдан кийин 24 V барабар. Ал эми трансформатор 12 V чыгуу сигналынын оң учуна кылып чыңалуу өзгөртүү аркылуу болот. . Трансформатордун оң учу түзөтүүчү көпүрөгө туташтырылган, андан кийин X1 туташтыргычынан 12В сигнал чыгат.
Эксперимент учурунда пайда болгон көйгөйлөр
Биринчиден, электр кубаты күйгүзүлгөндө күтүлбөгөн жерден сактагыч күйүп кеткен, кийинчерээк чынжырды текшергенде баштапкы схеманын конструкциясында көйгөй бар экени аныкталган. Башында, анын которуштуруу түтүгүнүн чыгышынын эффективдүүлүгүн жакшыртуу үчүн, MOSFET дарбазасынын G уюлун S уюлунун артына эквивалент кылган 24V жер жана 15V жер бөлүү токтотулуп, жалган триггерге алып келет. Дарылоо 24V жана 15V жерге туташтыруу болуп саналат, жана дагы экспериментти токтотуу үчүн, схема кадимкидей иштейт. Circuit туташуу нормалдуу, бирок диск сигналына катышканда, MOSFET жылуулук, плюс диск сигналы белгилүү бир мезгил ичинде, сактагыч күйүп, андан кийин диск сигналын кошуп, сактагыч түз күйөт. Схеманы текшериңиз, диск сигналынын жогорку деңгээлдеги иштөө цикли өтө чоң, натыйжада MOSFET күйгүзүү убактысы өтө узун. Бул схеманын дизайны MOSFET ачылганда, 24V түздөн-түз MOSFETтин учтарына кошулуп, токту чектөөчү резисторду кошпогондо түзөт, эгерде иштөө убактысы өтө узун болсо, ток өтө чоң болсо, MOSFET бузулушу, сигналдын иштөө циклин жөнгө салуу зарылдыгы өтө чоң болушу мүмкүн эмес, жалпысынан 10% дан 20% чейин же андан да көп.
2.3 Айдоо схемасын текшерүү
Жүргүзүүчү чынжырдын максатка ылайыктуулугун текшерүү үчүн биз аны тиристордук схеманы бири-бири менен катар туташтыруу үчүн, тиристорду бири-бири менен катар жана андан кийин антипараллель, индуктивдүү реактивдүүлүк менен чынжырга кирүү, электр энергиясы менен камсыздоо үчүн колдонобуз. 380V AC чыңалуу булагы болуп саналат.
Бул схемадагы MOSFET, тиристор Q2, Q8 G11 жана G12 кирүү аркылуу сигнал берет, ал эми Q5, Q11 G21, G22 кирүү аркылуу сигнал берет. Тиристордун бөгөт коюу жөндөмдүүлүгүн жакшыртуу үчүн кыймылдаткыч сигналы тиристордук дарбаза деңгээлине чейин кабыл алынганга чейин, тиристордун дарбазасы резистор жана конденсатор менен туташтырылат. Бул схема индукторго туташып, андан кийин негизги схемага киргизилет. Тиристордун өткөргүч бурчун башкаргандан кийин чоң индукторду негизги чынжырдын убактысына, жарым циклдин триггер сигналынын айырмасынын фаза бурчунун жогорку жана төмөнкү схемалары, жогорку G11 жана G12 бардык жол менен триггер сигналы болуп саналат. изоляциялоочу трансформатордун алдыңкы баскычынын жетектөө схемасы аркылуу бири-биринен обочолонгон, төмөнкү G21 жана G22 да сигналдан ушундай эле изоляцияланган. Эки триггер сигналы антипараллель тиристордук чынжырдын оң жана терс өткөрүмдүүлүгүн козгойт, 1 каналдын үстүндө тиристордук чынжырдын чыңалуусу бүтүндөй туташтырылган, тиристордук өткөргүчтө ал 0гө айланат, ал эми 2, 3 канал тиристордук чынжырга өйдө-ылдый кошулат. жол триггер сигналдары, 4 канал бүт тиристор токтун агымы менен өлчөнөт.
2-канал тиристордук өткөрүмдүүлүктүн үстүндө иштетилген оң триггер сигналын өлчөгөн, ток оң; 3-канал тиристордук өткөргүчтүн төмөнкү чынжырын козгоп, тескери триггер сигналын өлчөгөн, ток терс.
Семинардын IGBT диск схемасынын 3.IGBT диск схемасы көптөгөн атайын суроо-талаптарга ээ, кыскача:
(1) чыңалуу импульсунун көтөрүлүү жана төмөндөө ылдамдыгы жетиштүү чоң болушу керек. igbt күйгүзүлгөндө, тик дарбазанын чыңалуусунун алдыңкы чети G дарбазасына жана дарбазанын ортосундагы эмитент E кошулат, ошентип ал жоготууларды азайтуу үчүн эң кыска бурулушка жетүү үчүн тез күйгүзүлөт. IGBT өчүрүлгөндө, дарбаза дискинин чынжырчасы IGBT конуучу четине абдан тик өчүү чыңалууларын камсыз кылышы керек, ал эми IGBT дарбазасына G жана эмитент E тиешелүү тескери чыңалуунун ортосунда, IGBT тез өчүп, өчүрүү убактысын кыскартып, азайтат. өчүрүү жоготуу.
(2) IGBT өткөргөндөн кийин, IGBTтин кубаттуулугу дайыма каныккан абалда болушу үчүн, дарбаза дискинин схемасы тарабынан камсыз кылынган дисктин чыңалуусу жана агымы IGBT дискинин чыңалуусу жана ток үчүн жетиштүү амплитуда болушу керек. Убактылуу ашыкча жүктөө, дарбаза дискинин схемасы тарабынан берилген кыймылдаткыч күчү IGBT каныккан аймактан чыгып кетпеши үчүн жетиштүү болушу керек жана зыян.
(3) IGBT дарбазасынын дискинин чынжырчасы тиешелүү маанини алуу үчүн IGBT оң дисктин чыңалуусун камсыз кылышы керек, өзгөчө IGBTде колдонулган жабдуулардын кыска туташуу процессинде, оң дисктин чыңалуусу талап кылынган минималдуу мааниге чейин тандалышы керек. IGBT дарбазасынын чыңалуусун которуштуруу колдонмосу 10V ~ 15V болушу керек.
(4) IGBT өчүрүү процесси, дарбаза - эмитенттин ортосунда колдонулган терс тенденциялуу чыңалуу IGBTтин тез өчүшүнө шарт түзөт, бирок өтө чоң болбошу керек, кадимки эле -2Вдан -10Вга чейин.
(5) чоң индуктивдүү жүктөмдөр болгон учурда, өтө тез которуу зыяндуу, IGBT тез күйгүзүү жана өчүрүүдөгү чоң индуктивдүү жүктер, жогорку жыштыктарды жана жогорку амплитудаларды жана Ldi / dt чыңалууларынын тар туурасын пайда кылат. , спике сиңирүү оңой эмес, түзүлүшкө зыян келтирүү оңой.
(6) IGBT жогорку вольттуу жерлерде колдонулгандыктан, дисктин чынжырчасы катуу изоляциянын потенциалында, жогорку ылдамдыктагы оптикалык туташтыргыч изоляцияны же трансформаторду бириктирүүчү изоляцияны кадимки колдонууда бүт башкаруу схемасы менен болушу керек.
Диск чынжырынын абалы
Интегралдык технологиянын өнүгүшү менен учурдагы IGBT дарбазасынын диск схемасы негизинен интегралдык чиптер тарабынан башкарылат. башкаруу режими дагы эле негизинен үч түрү болуп саналат:
(1) тике триггердин түрү кириш жана чыгуу сигналдарынын ортосунда электрдик изоляция жок.
(2) импульстук трансформатордун изоляциясын колдонуу менен кириш жана чыгуу сигналдарынын ортосундагы трансформаторду изоляциялоочу диск, изоляциянын чыңалуусу 4000 В чейин.
Төмөнкүдөй 3 ыкма бар
Пассивдүү мамиле: экинчилик трансформатордун чыгышы IGBTти түздөн-түз айдоо үчүн колдонулат, вольт-секунддук теңдөөнүн чектөөлөрүнөн улам, ал иш цикли көп өзгөрбөгөн жерлерге гана тиешелүү.
Активдүү ыкма: трансформатор обочолонгон сигналдарды гана камсыз кылат, экинчилик пластикалык күчөткүч схемасында IGBTди айдап, дисктин толкун формасы жакшыраак, бирок өзүнчө көмөкчү күч менен камсыз кылуу зарыл.
Өзүн-өзү камсыздоо ыкмасы: импульстук трансформатор кыймылдаткычтын энергиясын да, жогорку жыштыктагы модуляция жана демодуляциялоо технологиясын да берүү үчүн колдонулат, логикалык сигналдарды берүү үчүн модуляция тибиндеги өзүн-өзү камсыздоо ыкмасына жана убакыт бөлүшүү технологиясына бөлүнөт, мында модуляция ишке ашырылат. -Типтүү өзүн-өзү камсыз кылуучу электр кубатын түзөтүүчү көпүрөгө керектүү энергия менен камсыз кылуу, логикалык сигналдарды берүү үчүн жогорку жыштыктагы модуляция жана демодуляциялоо технологиясы.
3. Тиристор менен IGBT дискинин ортосундагы байланыш жана айырма
Тиристор жана IGBT диск схемасы окшош борбордун ортосунда айырма бар. Биринчиден, эки жетектөө схемасы жогорку чыңалуудагы чынжырлардын башкаруу чынжырына таасирин тийгизбеши үчүн, коммутациялоо түзүлүшүн жана башкаруу схемасын бири-биринен обочолонтуу үчүн талап кылынат. Андан кийин, экөө тең которуштуруу түзүлүштү иштетүү үчүн дарбаза диск сигналына колдонулат. Айырмачылыгы тиристордук диск учурдагы сигналды талап кылат, ал эми IGBT чыңалуу сигналын талап кылат. Коммутациялык түзүлүш өткөргөндөн кийин, тиристордун дарбазасы тиристорду колдонууну көзөмөлдөөнү жоготту, тиристорду өчүргүңүз келсе, тиристордун терминалдары тескери чыңалууга кошулушу керек; жана IGBT өчүрүү IGBTти өчүрүү үчүн терс айдоо чыңалуусунун дарбазасына гана кошулушу керек.
4. Корутунду
Бул кагаз негизинен баяндын эки бөлүккө бөлүнөт, тиристордук диск схемасынын биринчи бөлүгү баяндоону токтотууну талап кылат, тиешелүү диск схемасынын дизайны жана схеманын дизайны симуляция аркылуу практикалык тиристордук схемага колдонулат. жана жетектөө схемасын ишке ашыруу мүмкүндүгүн далилдөө үчүн эксперимент, проблемаларды талдоо жолуккан эксперименталдык процесси токтоп, каралат. Диск схемасынын өтүнүчү боюнча IGBT боюнча негизги талкуунун экинчи бөлүгү жана ушул негизде азыркы кеңири колдонулуучу IGBT диск схемасын андан ары киргизүү жана симуляцияны жана экспериментти токтотуу үчүн негизги оптокоуплер изоляциясынын диск схемасын, далилдөө үчүн. кыймылдаткычтын схемасынын ишке ашуусу.
Посттун убактысы: 2024-жылдын 15-апрелине чейин
