Ce este fenomenul pulsului îngust
Ca un fel de comutator de alimentare, IGBT are nevoie de un anumit timp de reacție de la semnalul de la nivelul porții la procesul de comutare a dispozitivului, la fel cum este ușor să strângi mâna prea repede în viață pentru a comuta poarta, pulsul de deschidere prea scurt poate cauza prea mare. vârfuri de tensiune sau probleme de oscilație de înaltă frecvență.Acest fenomen apare neputincios din când în când, deoarece IGBT este condus de semnale modulate PWM de înaltă frecvență.Cu cât ciclul de funcționare este mai mic, cu atât este mai ușor să emiti impulsuri înguste, iar caracteristicile de recuperare inversă ale diodei de reînnoire anti-paralelă IGBT FWD devin mai rapide în timpul reînnoirii cu comutare tare.La 1700V/1000A IGBT4 E4, specificația în temperatura de joncțiune Tvj.op = 150 ℃, timpul de comutare tdon = 0.6us, tr = 0.12us și tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, lățimea impulsului îngust nu poate fi mai mică decât suma timpului de comutare al specificației.În practică, datorită caracteristicilor diferite de încărcare, cum ar fi fotovoltaica și stocarea energiei în mod covârșitor, atunci când factorul de putere de + / – 1, pulsul îngust va apărea în apropierea punctului zero actual, cum ar fi generatorul de putere reactivă SVG, factorul de putere APF al filtrului activ de 0, pulsul îngust va apărea în apropierea curentului maxim de sarcină, aplicarea efectivă a curentului în apropierea punctului zero este mai probabil să apară pe oscilația de înaltă frecvență a formei de undă de ieșire, apar probleme EMI.
Fenomenul de puls îngust al cauzei
Din bazele semiconductoarelor, principalul motiv pentru fenomenul de puls îngust se datorează faptului că IGBT sau FWD tocmai au început să se pornească, nu sunt imediat umpluți cu purtători, atunci când purtătorul se răspândește la oprirea IGBT sau cipul de diodă, în comparație cu purtătorul complet. umplut după oprire, di / dt poate crește.Supratensiunea de oprire a IGBT mai mare corespunzătoare va fi generată sub inductanța parazită de comutație, care poate provoca, de asemenea, o schimbare bruscă a curentului de recuperare inversă a diodei și, astfel, un fenomen de deconectare.Cu toate acestea, acest fenomen este strâns legat de tehnologia chipului IGBT și FWD, tensiunea și curentul dispozitivului.
În primul rând, trebuie să începem de la schema clasică de impuls dublu, următoarea figură arată logica de comutare a tensiunii, curentului și tensiunii de antrenare a porții IGBT.Din logica de conducere a IGBT, acesta poate fi împărțit în timp îngust de oprire a impulsului, care corespunde de fapt cu timpul de conducere pozitiv tona a diodei FWD, care are o mare influență asupra curentului de vârf de recuperare inversă și a vitezei de recuperare, cum ar fi punctul A în figură, puterea maximă de vârf a recuperării inverse nu poate depăși limita FWD SOA;și timp îngust de pornire a pulsului, acest lucru are un impact relativ mare asupra procesului de oprire a IGBT, cum ar fi punctul B din figură, în principal vârfurile de tensiune de oprire a IGBT și oscilațiile curente în urmă.
Dar ce probleme va cauza pornirea dispozitivului cu impulsuri prea înguste?În practică, care este limita minimă a lățimii impulsului care este rezonabilă?Aceste probleme sunt dificil de derivat formule universale pentru a calcula direct cu teorii și formule, analiza teoretică și cercetarea este, de asemenea, relativ mică.Din forma de undă de testare reală și rezultate pentru a vedea graficul pentru a vorbi, analiza și rezumatul caracteristicilor și caracteristicilor comune ale aplicației, mai propice pentru a vă ajuta să înțelegeți acest fenomen și apoi optimizați designul pentru a evita problemele.
Pornire puls îngust IGBT
IGBT ca un comutator activ, folosind cazuri reale pentru a vedea graficul pentru a vorbi despre acest fenomen este mai convingător, pentru a avea unele materiale uscate.
Folosind modulul de mare putere IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 ca obiect de testare, caracteristicile dispozitivului de oprire atunci când tona se schimbă în condițiile Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25℃, roșu este colectorul Ic, albastru este tensiunea de la ambele capete ale IGBT Vce, verde este tensiunea de comandă Vge.Vge.tonul de puls scade de la 2us la 1.3us pentru a vedea schimbarea acestui vârf de tensiune Vcep, următoarea figură vizualizează progresiv forma de undă de testare pentru a vedea procesul de schimbare, în special arătat în cerc.
Când ton schimbă Ic curent, în dimensiunea Vce pentru a vedea schimbarea caracteristicilor cauzate de ton.Graficele din stânga și din dreapta arată vârfurile de tensiune Vce_peak la diferiți curenți Ic în aceleași condiții Vce=800V și, respectiv, 1000V.din rezultatele testelor respective, ton are un efect relativ mic asupra vârfurilor de tensiune Vce_peak la curenți mici;când curentul de oprire crește, oprirea impulsului îngust este predispusă la schimbări bruște de curent și, ulterior, provoacă vârfuri de tensiune înaltă.Luând graficele din stânga și din dreapta drept coordonate pentru comparație, ton are un impact mai mare asupra procesului de oprire atunci când Vce și curentul Ic sunt mai mari și este mai probabil să aibă o schimbare bruscă a curentului.Din testul pentru a vedea acest exemplu FF1000R17IE4, tona puls minim cel mai rezonabil timp nu mai puțin de 3us.
Există o diferență între performanța modulelor de curent ridicat și a modulelor de curent scăzut în această problemă?Luați ca exemplu modulul de putere medie FF450R12ME3, figura următoare arată depășirea tensiunii atunci când tona se schimbă pentru diferiți curenți de testare Ic.
Rezultate similare, efectul tonului asupra depășirii tensiunii de oprire este neglijabil în condiții de curent scăzut sub 1/10*Ic.Când curentul este crescut la curentul nominal de 450A sau chiar 2 * Ic curent de 900A, depășirea tensiunii cu lățimea tonă este foarte evidentă.Pentru a testa performanța caracteristicilor condițiilor de funcționare în condiții extreme, de 3 ori curentul nominal de 1350A, vârfurile de tensiune au depășit tensiunea de blocare, fiind încorporate în cip la un anumit nivel de tensiune, independent de lățimea tonei. .
Următoarea figură arată formele de undă de test de comparație de ton=1us și 20us la Vce=700V și Ic=900A.Din testul real, lățimea impulsului modulului la ton=1us a început să oscileze, iar vârful de tensiune Vcep este cu 80V mai mare decât ton=20us.Prin urmare, se recomandă ca durata minimă a pulsului să nu fie mai mică de 1us.
Pornire FWD cu puls îngust
În circuitul cu jumătate de punte, oprirea impulsului de oprire IGBT corespunde timpului de pornire FWD.Figura de mai jos arată că atunci când timpul de pornire FWD este mai mic de 2 us, vârful curentului invers FWD va crește la curentul nominal de 450A.Când toff este mai mare de 2us, curentul maxim de recuperare inversă FWD este practic neschimbat.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 pentru a observa caracteristicile diodelor de mare putere, în special în condiții de curent scăzut cu modificări de tone, rândul următor arată condițiile VR = 900V, 1200V, în condițiile de curent mic IF = 20A ale comparației directe dintre cele două forme de undă, este clar că atunci când ton = 3us, osciloscopul nu a putut să mențină amplitudinea acestei oscilații de înaltă frecvență.Acest lucru demonstrează, de asemenea, că oscilația de înaltă frecvență a curentului de sarcină peste punctul zero în aplicațiile dispozitivelor de mare putere și procesul de recuperare inversă pe timp scurt FWD sunt strâns legate.
După ce vă uitați la forma de undă intuitivă, utilizați datele reale pentru a cuantifica și compara în continuare acest proces.dv/dt și di/dt ale diodei variază în funcție de toff, iar cu cât timpul de conducere FWD este mai mic, cu atât mai rapid vor deveni caracteristicile inverse ale acesteia.Când VR este mai mare la ambele capete ale FWD, pe măsură ce impulsul de conducere al diodei devine mai îngust, viteza de recuperare inversă a diodei va fi accelerată, uitându-se în special la datele în condiții de tone = 3us.
VR = 1200V când.
dv/dt=44,3kV/us;di/dt=14kA/us.
La VR=900V.
dv/dt=32,1kV/us;di/dt=12,9kA/us.
Având în vedere ton=3us, oscilația de înaltă frecvență a formei de undă este mai intensă, iar dincolo de zona de lucru sigură a diodei, timpul de pornire nu trebuie să fie mai mic de 3us din punctul de vedere al diodei FWD.
În specificația IGBT de înaltă tensiune de 3,3 kV de mai sus, timpul de conducere înainte FWD a fost definit și necesar în mod clar, luând ca exemplu 2400A/3.3kV HE3, timpul minim de conducere a diodei de 10us a fost dat în mod clar ca limită, ceea ce se datorează în principal pentru că inductanța parazită a circuitului sistemului în aplicațiile de mare putere este relativ mare, timpul de comutare este relativ lung și tranzitorii în procesul de deschidere a dispozitivului. Este ușor să depășiți consumul maxim de putere admisibil al diodei PRQM.
Din formele de undă de testare reale și rezultatele modulului, priviți graficele și vorbiți despre câteva rezumate de bază.
1. Impactul tone lățimea pulsului asupra IGBT oprirea curentului mic (aproximativ 1/10 * Ic) este mic și poate fi de fapt ignorat.
2. IGBT-ul are o anumită dependență de tona lățimea pulsului la oprirea curentului ridicat, cu cât tonul este mai mic, cu atât vârful de tensiune V este mai mare, iar curentul de oprire se va schimba brusc și va avea loc o oscilație de înaltă frecvență.
3. Caracteristicile FWD accelerează procesul de recuperare inversă pe măsură ce timpul de pornire devine mai scurt și cu cât timpul de pornire FWD este mai scurt va cauza dv/dt și di/dt mari, mai ales în condiții de curent scăzut.În plus, IGBT-urilor de înaltă tensiune li se oferă un timp minim clar de pornire a diodei tonmin=10us.
Formele de undă de testare reale din lucrare au oferit un timp minim de referință pentru a juca un rol.
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. produce și exportă diverse mașini mici de pick and place din 2010. Profitând de propria noastră cercetare și dezvoltare cu experiență bogată, producție bine pregătită, NeoDen câștigă o reputație excelentă de la clienții din întreaga lume.
Cu prezență globală în peste 130 de țări, performanța excelentă, precizia ridicată și fiabilitatea mașinilor NeoDen PNP le fac perfecte pentru cercetare și dezvoltare, prototipare profesională și producție de loturi mici și medii.Oferim soluții profesionale pentru echipamente SMT unice.
Adăuga:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, China
Telefon:86-571-26266266
Ora postării: 24-mai-2022