Какво представлява феноменът на тесния пулс
Като вид превключвател на захранването, IGBT се нуждае от определено време за реакция от сигнала за ниво на вратата до процеса на превключване на устройството, точно както е лесно да стиснете ръката твърде бързо в живота, за да превключите вратата, твърде краткият отварящ импулс може да причини твърде висок пикове на напрежението или проблеми с високочестотни трептения.Това явление се появява безпомощно от време на време, тъй като IGBT се задвижва от високочестотни PWM модулирани сигнали.Колкото по-малък е работният цикъл, толкова по-лесно е извеждането на тесни импулси и характеристиките на обратното възстановяване на IGBT антипаралелния диод за обновяване FWD стават по-бързи по време на обновяване с твърдо превключване.До 1700V/1000A IGBT4 E4, спецификацията в температурата на прехода Tvj.op = 150 ℃, времето за превключване tdon = 0.6us, tr = 0.12us и tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, тясната ширина на импулса не може да бъде по-малка отколкото сумата от времето за превключване на спецификацията.На практика, поради различните характеристики на натоварване като фотоволтаици и съхранение на енергия, когато факторът на мощността е +/– 1, тесният импулс ще се появи близо до текущата нулева точка, като генератор на реактивна мощност SVG, активен филтър APF фактор на мощността 0, тесният импулс ще се появи близо до максималния ток на натоварване, действителното прилагане на тока близо до нулевата точка е по-вероятно да се появи на изходната форма на вълната с висока честота на трептене, възникват проблеми с EMI.
Тесен пулс феномен на причината
От основите на полупроводниците, основната причина за феномена на тесния импулс се дължи на това, че IGBT или FWD току-що са започнали да се включват, не са се запълнили веднага с носители, когато носителят се разпространи при изключване на IGBT или диодния чип, в сравнение с носителя напълно запълнен след изключване, di / dt може да се увеличи.Съответното по-високо пренапрежение при изключване на IGBT ще бъде генерирано под комутационната разсеяна индуктивност, което също може да причини внезапна промяна в обратния ток на възстановяване на диода и по този начин феномена на прекъсване.Това явление обаче е тясно свързано с технологията на IGBT и FWD чипа, напрежението и тока на устройството.
Първо, трябва да започнем от класическата двойна импулсна схема, следващата фигура показва логиката на превключване на напрежението, тока и напрежението на задвижването на IGBT порта.От логиката на задвижване на IGBT, той може да бъде разделен на време за тесен импулс на изключване toff, което всъщност съответства на положителното време на проводимост тон на диода FWD, което има голямо влияние върху обратния пиков ток на възстановяване и скоростта на възстановяване, като точка A на фигурата максималната пикова мощност на обратното възстановяване не може да надвишава границата на FWD SOA;и тясно време за включване на импулса ton, това има сравнително голямо въздействие върху процеса на изключване на IGBT, като точка B на фигурата, главно пикове на напрежението при изключване на IGBT и текущи осцилации.
Но какви проблеми ще причини твърде тесният импулс на устройството за включване и изключване?На практика каква е минималната граница на ширината на импулса, която е разумна?Тези проблеми са трудни за извличане на универсални формули за директно изчисляване с теории и формули, теоретичен анализ и изследвания също са относително малки.От действителната форма на вълната на теста и резултатите, за да видите графиката, за да говорите, анализ и обобщение на характеристиките и общите черти на приложението, по-благоприятни, за да ви помогнат да разберете това явление и след това да оптимизирате дизайна, за да избегнете проблеми.
IGBT тесен импулс за включване
IGBT като активен превключвател, като се използват действителни случаи, за да се види графиката, за да се говори за това явление е по-убедително, да има някои материални сухи стоки.
Използвайки високомощния модул IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 като тестов обект, характеристиките на изключване на устройството, когато тонът се променя при условия на Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25 ℃, червено е колекторът Ic, синьо е напрежението в двата края на IGBT Vce, зелено е напрежението на задвижването Vge.Vge.импулсен тон намалява от 2us на 1,3us, за да видите промяната на този скок на напрежението Vcep, следващата фигура визуализира прогресивно тестовата форма на вълната, за да видите процеса на промяна, особено показан в кръга.
Когато ton промени текущия Ic, в измерението Vce, за да видите промяната в характеристиките, причинена от ton.Лявата и дясната графика показват пиковете на напрежението Vce_peak при различни токове Ic при същите Vce=800V и съответно 1000V условия.от резултатите от съответните тестове, ton има относително малък ефект върху пиковете на напрежението Vce_peak при малки токове;когато токът на изключване се увеличи, изключването с тесен импулс е склонно към внезапни промени в тока и впоследствие причинява пикове на високо напрежение.Като вземем лявата и дясната графика като координати за сравнение, ton има по-голямо въздействие върху процеса на изключване, когато Vce и токът Ic са по-високи и е по-вероятно да има внезапна промяна на тока.От теста, за да видите този пример FF1000R17IE4, минималният импулсен тон най-разумното време не по-малко от 3us.
Има ли разлика между производителността на модулите с висок ток и модулите с нисък ток по този въпрос?Вземете модула със средна мощност FF450R12ME3 като пример, следващата фигура показва превишаването на напрежението, когато тонът се променя за различни тестови токове Ic.
Подобни резултати, ефектът от тон при превишаване на напрежението при изключване е незначителен при условия на нисък ток под 1/10*Ic.Когато токът се увеличи до номиналния ток от 450A или дори 2*Ic ток от 900A, превишаването на напрежението с ширина на тона е много очевидно.За да се тества представянето на характеристиките на работните условия при екстремни условия, 3 пъти номиналния ток от 1350A, пиковете на напрежението са надвишили блокиращото напрежение, като са вградени в чипа при определено ниво на напрежение, независимо от ширината на тона .
Следващата фигура показва сравнителните тестови вълни на ton=1us и 20us при Vce=700V и Ic=900A.От действителния тест ширината на импулса на модула при ton=1us е започнала да се колебае, а пикът на напрежението Vcep е с 80V по-висок от ton=20us.Поради това се препоръчва минималното време на импулса да не е по-малко от 1us.
FWD тесен импулс включване
В полумостовата верига импулсът за изключване на IGBT toff съответства на времето за включване FWD ton.Фигурата по-долу показва, че когато времето за включване на FWD е по-малко от 2us, пикът на обратния ток на FWD ще се увеличи при номинален ток от 450A.Когато toff е по-голямо от 2us, пиковият ток на обратното възстановяване на FWD е основно непроменен.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 за наблюдение на характеристиките на диоди с висока мощност, особено при условия на нисък ток с промени в тона, следващият ред показва условията на VR = 900V, 1200V, в условията на малък ток IF = 20A на директното сравнение от двете вълнови форми е ясно, че когато ton = 3us, осцилоскопът не е успял да удържи амплитудата на това високочестотно трептене.Това също доказва, че високочестотните колебания на тока на натоварване над нулевата точка в приложения с устройства с висока мощност и процесът на обратно възстановяване за кратко време FWD са тясно свързани.
След като разгледате интуитивната форма на вълната, използвайте действителните данни, за да определите допълнително количествено и сравните този процес.dv/dt и di/dt на диода варират с toff и колкото по-малко е времето за провеждане на FWD, толкова по-бързи ще станат неговите обратни характеристики.Когато колкото по-висок е VR в двата края на FWD, тъй като импулсът на проводимост на диода става по-тесен, неговата скорост на обратно възстановяване на диода ще се ускори, като се разглеждат конкретно данните в тонове = 3us условия.
VR = 1200V, когато.
dv/dt=44.3kV/us;di/dt=14kA/us.
При VR=900V.
dv/dt=32.1kV/us;di/dt=12,9kA/us.
С оглед на ton=3us, високочестотното трептене на формата на вълната е по-интензивно и извън безопасната работна зона на диода, времето за включване не трябва да бъде по-малко от 3us от гледна точка на FWD на диода.
В спецификацията на IGBT с високо напрежение 3.3kV по-горе, времето за провеждане напред FWD ton е ясно дефинирано и изисквано, като се вземе за пример 2400A/3.3kV HE3, минималното време на проводимост на диода от 10us е ясно дадено като ограничение, което се дължи главно на факта, че разсеяната индуктивност на системната верига в приложения с висока мощност е сравнително голяма, времето за превключване е сравнително дълго и преходният процес в процеса на отваряне на устройството Лесно е да се превиши максимално допустимата консумация на мощност на диод PRQM.
От действителните вълнови форми на теста и резултатите от модула, погледнете графиките и говорете за някои основни обобщения.
1. въздействието на ширината на импулса тон върху IGBT изключете малък ток (около 1/10 * Ic) е малко и всъщност може да бъде игнорирано.
2. IGBT има определена зависимост от ширината на импулса ton при изключване на висок ток, колкото по-малък е ton, толкова по-висок е пикът на напрежението V, а токът на изключване ще се промени рязко и ще се появят високочестотни колебания.
3. Характеристиките на FWD ускоряват процеса на обратно възстановяване, тъй като времето за включване става по-кратко и колкото по-кратко е времето за включване на FWD, това ще доведе до големи dv/dt и di/dt, особено при условия на нисък ток.В допълнение, IGBT с високо напрежение получават ясно минимално време за включване на диода tonmin=10us.
Действителните тестови вълни в документа са дали известно референтно минимално време, за да изиграят роля.
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. произвежда и изнася различни малки машини за избиране и поставяне от 2010 г. насам. Възползвайки се от нашите собствени богати опитни R&D, добре обучено производство, NeoDen печели страхотна репутация от клиентите по целия свят.
С глобално присъствие в над 130 страни, отличната производителност, висока точност и надеждност на NeoDen PNP машините ги правят идеални за научноизследователска и развойна дейност, професионално създаване на прототипи и производство на малки до средни партиди.Ние предлагаме професионално решение за SMT оборудване на едно място.
добавете:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, Китай
телефон:86-571-26266266
Време на публикуване: 24 май 2022 г