Застосування силового електронного пристрою IGBT
Ми велика поліграфічна компанія в Шеньчжень, Китай. Ми пропонуємо всі книжкові видання, друк книг у твердій обкладинці, друк книг на обкладинках, зошит у твердій обкладинці, друк книг із седловинами, друк книжок на сідлах, друк буклетів, упаковки, календарі, всі види ПВХ, брошури товарів, замітки, дитяча книга, наклейки, все види спеціальної продукції кольорового друку на папері, іграшкова машинка тощо.
Для отримання додаткової інформації відвідайте
http://www.joyful-printing.com. Тільки ENG
http://www.joyful-printing.net
http://www.joyful-printing.org
електронна пошта: info@joyful-printing.net
IGBT широко використовуються в силових електронних пристроях, представлених інверторами та різними типами джерел живлення. IGBT поєднує в собі переваги біполярних силових транзисторів та силових MOSFET, і має переваги регулювання напруги, великий вхідний опір, мала потужність руху, простий контур управління, невеликі втрати комутації, швидка швидкість комутації та висока робоча частота.
Однак IGBT, як і інша силова електроніка, залежать від умов ланцюга та комутаційного середовища. Отже, схема управління і захисту IGBT - це складність і фокус конструкції схеми, і вона є ключовою ланкою всієї роботи пристрою.
1 Операційні характеристики IGBT
IGBT - це пристрій керування напругою, який вимагає дуже мало струму приводу та потужності приводу і може бути безпосередньо підключений до аналогового або цифрового функціонального блоку без будь-якої додаткової схеми інтерфейсу. Увімкнення та відключення IGBT контролюється напругою затвора UGE. Коли UGE більше напруги включення UGE (го), IGBT включається. Коли сигнал між зворотом і випромінювачем подається зворотним або відсутнім, IGBT вимикається. Зламаний.
Як і звичайний транзистор, IGBT може працювати в області лінійного посилення, області насичення та області відсічення, і він в основному використовується як комутаційний пристрій. У ланцюзі приводу в основному вивчаються стану насичення і вимкнення IGBT, так що піднімаючий край і падаючий край вимикача круті.
2 Вимоги до схеми накопичувача IGBT
При проектуванні драйвера IGBT необхідно дотримуватися наступних моментів.
1) Величина напруги приводу задніх воріт матиме важливий вплив на продуктивність схеми і повинна бути обрана правильно. Коли напруга приводу вперед збільшується, опір IGBT знижується, так що втрати від включення зменшуються. Однак якщо напруга приводного двигуна занадто велика, струм короткого замикання ІС збільшується з UGE при навантаженні в короткому замиканні, що може спричинити затримку IGBT, що призводить до відмови затвора. Внаслідок цього IGBT пошкоджується; якщо напруга приводу вперед занадто мала, IGBT виходить з області провідності насичення і потрапляє в область лінійного посилення, внаслідок чого IGBT перегрівається і пошкоджується; у використанні кращим є 12V ≤ UGE ≤ 18V. Від'ємна напруга зміщення затвора запобігає неправильному проведенню IGBT через надмірний струм напруги під час відключення. Як правило, негативна напруга зміщення вибирається 5В. Крім того, ланцюг руху повинен забезпечувати достатню амплітуду напруги та струму після включення IGBT, щоб IGBT не виходив із зони провідності насичення і пошкоджувався при нормальних робочих та перевантажених умовах.
2) Швидке включення та відключення IGBT вигідно для збільшення робочої частоти та зменшення втрат при перемиканні. Однак частота комутації IGBT не повинна бути занадто великою при великих індуктивних навантаженнях, оскільки швидкісне включення та відключення призведе до високої пікової напруги, що може призвести до руйнування IGBT або інших компонентів.
3) Вибір відповідного резистора серії RG і ємності затвора CG важливий для керування IGBT. RG невелика, константа часу заряду-розряду між випромінювачами затвора порівняно мала, що призведе до великого струму при включенні, що пошкодить IGBT; RG більший, що вигідно придушити dvce / dt, але збільшить час перемикання та втрату комутації IGBT. . Відповідна CG хороша для придушення dic / dt, CG занадто велика, і час затримується. Якщо CG занадто мала, ефект придушення dic / dt не очевидний.
4) Коли IGBT вимкнено, напруга затвора-випромінювача легко порушується паразитичними параметрами IGBT і ланцюга, внаслідок чого напруга затвора-випромінювача може призвести до неправильного проведення пристрою. Щоб цього не сталося, паралельно між воротами можна підключити резистор. Крім того, для практичних застосувань, щоб запобігти високим сплескам напруги в ланцюзі затвора, бажано паралельно між решітками підключати два диоди зворотного ряду серії, а значення регулювання напруги повинно бути таким же, як позитивне та негативне напруги воріт.
3 ланцюг приводу HCPL-316J
3.1 Внутрішня структура та принцип роботи HCPL-316J
Якщо IGBT має сигнал надмірного струму (штифт 14 виявляє напругу на колекторі IGBT = 7 В), а вхідний привідний сигнал продовжує подаватися на контакт 1, сигнал низької напруги низький, а вихід B низький, третій -рівень Дарлінгтон Трубу вимкнено, 1 × DMOS включений, і напруга між воротами IGBT повільно падає для досягнення повільного падіння напруги на затворі. Коли VOUT = 2V, тобто VOUT видає низький рівень, точка C стає низьким рівнем, точка B - високим рівнем, увімкнено 50 × DMOS, а масив затворів IGBT швидко розряджається. Сигнал на лінії несправності проходить через оптопар, а потім проходить через RS триггер, і вихід Q високий, так що вхідний оптрон блокується. Таким же чином можна проаналізувати ситуацію лише з перенапругою та ситуацію з перенапругою та надмірним струмом.
3.2 конструкція схеми приводу
VIN +, FAULT і RESET з лівого боку HCPL-316J підключені відповідно до мікрокомп'ютера. R7, R8, R9, D5, D6 і C12 забезпечують вхідний захист, щоб запобігти пошкодженню надмірної вхідної напруги IGBT, але схема захисту призведе до затримки близько 1 мкс, що не підходить для використання, коли частота комутації перевищує 100 кГц. Q3 - найважливіша функція блокування. Коли обидва сигнали ШІМ (одна і та ж рука моста) високого рівня, Q3 включається, витягуючи рівень вхідного сигналу низьким, щоб вихід також був низьким. Сигнали блокування Interlock та Interlock2 на малюнку 3 підключені до інших 316J Interlock2 та Interlock1 відповідно. R1 і C2 відіграють роль у посиленні та фільтрації сигналу несправності. Коли є сигнал перешкод, мікрокомп'ютер може правильно приймати інформацію.
На виході R5 і C7 пов'язані зі швидкістю, з якою включається IGBT, і втратою при перемиканні. Підвищення С7 може значно зменшити дік / дт. Спочатку обчисліть опір воріт: де ION - струм затвора, що вводиться в IGBT при включенні. Для того, щоб IGBT швидко включався, значення IONMAX становить 20А. Вихід низького рівня VOL = 2V.
С3 - дуже важливий параметр, найважливішим є затримка зарядки. Коли система запускається і мікросхема починає працювати, оскільки напруга на колекторі C клеми IGBT все ще значно більша, ніж 7В, якщо немає С3, сигнал про несправність короткого замикання буде помилково виданий, і вихід буде безпосередньо вимкнено Якщо мікросхема працює нормально, якщо напруга в колекторі зростає миттєво, вона негайно повернеться до норми. Якщо немає С3, подається сигнал про помилку, щоб IGBT помилково відключився. Однак якщо значення C3 занадто велике, реакція системи буде повільною, а у випадку насичення IGBT може згоріти протягом часу затримки, і правильний ефект захисту не буде отриманий. Значення C3 - 100pF, а затримка - час
У ланцюзі виявлення колектора два послідовно з'єднані два діода, що може покращити загальну протилежну напругу, тим самим підвищуючи рівень напруги приводу, але зворотний час відновлення діода невеликий, і кожен рівень витримки в зворотному протистоянні становить 1000 В. Як правило, вибрано BYV261E, і час зворотного відновлення становить 75 нс. Роль R4 і C5 полягає в збереженні характеристик безперешкодного відключення HCLP-316J після сигналу надмірного струму. Принцип полягає в тому, що C5 досягає м'якого відключення через розряд внутрішньої MOSFET. На малюнку 3 вихідна напруга VOUT проходить через два швидкі триодні виштовхувальні виходи, які можуть приводити струм до 20А, а також можуть швидко запускати 1700v, 200-300A IGBT.
3.3 конструкція живлення накопичувача
У дизайні приводу стабільне джерело живлення є гарантією правильної роботи IGBT. Блок живлення має перетворення в прямому напрямку, сильну здатність до перешкод, відсутність індуктора фільтра на вторинній стороні та низький вхідний опір, так що вихідна напруга джерела живлення залишається стабільною при великих умовах навантаження.
Коли s увімкнено, напруга + 12 В (для відносно стабільного джерела живлення, високої точності) напруга подається на первинну сторону трансформатора і обмотку, підключену до S, а вторинна сторона випрямляється за допомогою енергетичної муфти. Коли S вимкнено, енергія сердечника подається на джерело живлення через первинний діод та його підключену обмотку для досягнення скидання сердечника трансформатора. Таймер 555 підключений до мультивібратора. Потенціал стопи 2 і стопи 6 змінюється між 4 і 8 v зарядом і розрядом С1, так що стопа 3 виводить сигнал прямої хвилі квадрату, а сигнал квадратної хвилі використовується для управління відкриттям S. І відключення. + 12 В заряджає від C1 до R1 і D2, час його зарядки t1≈R1C2ln2; час розряду t2 = R2C1ln2, він видає високий рівень під час зарядки та виводить низький рівень при розряді. Тому коефіцієнт мита = t1 / (t1 + t2).
Трансформатор розроблений за такими параметрами: вихідна сторона підключена до + 12В, частота - 60 кГц, а робоча інтенсивність магнітної індукції Bw - O. 15T, вторинна сторона + 15v вихід 2A, -5v вихід 1 A, ефективність n = 80%, коефіцієнт заповнення вікон Km - O. 5. Коефіцієнт заповнення керна Kc дорівнює 1, а щільність струму дроту котушки d - 3 А / мм2. Вихідна потужність
PT = (15 + O.6) × 2 × 2 + (5 + O.6) × 1 × 2 = 64 Вт.
Оскільки вихідна напруга джерела живлення живлення зменшиться після завантаження, розглянути можливість збільшення частоти та робочого циклу для стабілізації вихідної напруги в практичних випадках.
4 Висновок
Цей документ розробляє ланцюг руху, який може приводити в дію 1400В, 200 ~ 300А IGBT. Замикання двох ІГБТ (одна і та ж мостова кронштейна) реалізована на апаратному забезпеченні, і розроблено джерело джерела живлення, здатне безпосередньо подавати живлення на два ІГБТ.
HCPL-316J можна розділити на дві частини: вхідний IC (зліва) і вихідний IC (правий). Вхід і вихід можуть повністю відповідати вимогам IGBT-накопичувача високої напруги та великої потужності.
Функція кожного штифта полягає в наступному:
Контакт 1 (VIN +) вхідного сигналу вхід;
Контакт 2 (VIN-) зворотного входу сигналу;
Контакт 3 (VCG1) підключений до вхідного джерела живлення;
Заземлення вводу штифта 4 (GND);
Вхід для скидання мікросхема 5 (RESERT);
Вихід несправності підніжжя 6 (FAULT), коли виникає несправність (напруга вихідного напруги або коротке замикання IGBT), сигнал несправності виводиться через оптопару;
Pin 7 (VLED1 +) тестовий штифт оптопару, підвіска;
Штифт 8 (VLED1-) заземлений;
Контакт 9, стопа 10 (VEE) забезпечує зворотне зміщення напруги IGBT;
Контакт 11 (VOUT) видає привідний сигнал для керування IGBT;
Триповерховий джерело живлення колектора Дарлінгтона для підніжжя 12 (VC);
Контакт 13 (VCC2) приводить в дію джерело напруги;
Контакт 14 (DESAT) IGBT-струм короткого замикання;
Pin 15 (VLED2 +) тестовий штифт оптопару, підвіска;
Ніжка 16 (VE) виводить опорний заземлення.
Якщо VIN + нормально вводиться, на штирці 14 немає сигналу надмірного струму, а VCC2-VE = 12v означає, що напруга вихідного приводу в нормі, сигнал приводу виводить високий рівень, а сигнал несправності та вихід напруги - низький рівень. По-перше, три сигнали вводяться в JP3, D низький, B низький, а 50 × DMOS вимкнено. У цей час чотири стани входу JP1 є низькими, високими, низькими та низькими від верху до низу, а висока точка точки A приводить увімкнення триступеневої трубки Дарлінгтона, а також IGBT також включено.