Hvad er princippet for drivkredsløbet for en højeffekt MOSFET?

Den samme højeffekt MOSFET, brugen af ​​forskellige drivkredsløb vil få forskellige koblingskarakteristika. Brugen af ​​god ydeevne af drivkredsløbet kan få strømafbryderenheden til at fungere i en relativt ideel koblingstilstand, samtidig med at koblingstiden forkortes, koblingstab reduceres, installationen af ​​driftseffektiviteten, pålideligheden og sikkerheden er af stor betydning. Derfor påvirker fordelene og ulemperne ved drivkredsløbet direkte ydeevnen af ​​hovedkredsløbet, rationaliseringen af ​​designet af drivkredsløbet er stadig vigtigere. Thyristor lille størrelse, let vægt, høj effektivitet, lang levetid, nem at bruge, kan nemt stoppe ensretteren og inverteren, og kan ikke ændre kredsløbsstrukturen under forudsætning af at ændre størrelsen af ​​ensretteren eller inverterstrømmen.IGBT er en komposit enhed afMOSFETog GTR, som har karakteristikaene hurtig omskiftningshastighed, god termisk stabilitet, lille drivkraft og simpelt drivkredsløb og har fordelene ved lille on-state spændingsfald, høj modstå spænding og høj acceptstrøm. IGBT som en almindelig strømudgangsenhed, især på steder med høj effekt, har været almindeligt anvendt i forskellige kategorier.

Det ideelle drivkredsløb til MOSFET-switch-enheder med høj effekt bør opfylde følgende krav:

(1) Når strømomskifterrøret er tændt, kan drivkredsløbet give en hurtigt stigende basisstrøm, så der er nok drivkraft, når den er tændt, og dermed reducere tændingstabet.

(2) Under omskiftningsrørets ledning kan basisstrømmen leveret af MOSFET-driverkredsløbet sikre, at strømrøret er i mættet ledningstilstand under enhver belastningstilstand, hvilket sikrer et forholdsvis lavt ledningstab. For at reducere lagringstiden skal enheden være i en kritisk mætningstilstand før nedlukning.

(3) nedlukning, drevkredsløbet skal give tilstrækkeligt omvendt basisdrev til hurtigt at trække de resterende bærere ud i basisområdet for at reducere lagringstiden; og tilføje omvendt bias cutoff-spænding, så kollektorstrømmen falder hurtigt for at reducere landingstiden. Naturligvis sker nedlukningen af ​​tyristoren stadig hovedsageligt af det omvendte anodespændingsfald for at fuldføre nedlukningen.

På nuværende tidspunkt er tyristordrevet med et sammenligneligt antal bare gennem transformatoren eller optokobleren isolation for at adskille lavspændingsenden og højspændingsenden, og derefter gennem konverteringskredsløbet for at drive tyristorens ledning. På IGBT for den nuværende brug af mere IGBT drevmodul, men også integreret IGBT, system selvvedligeholdelse, selvdiagnose og andre funktionelle moduler af IPM.

I dette papir, for tyristoren, vi bruger, designe eksperimentelt drivkredsløb og stoppe den rigtige test for at bevise, at den kan drive tyristoren. Hvad angår IGBT-drevet, introducerer dette papir hovedsageligt de nuværende hovedtyper af IGBT-drev, såvel som deres tilsvarende drevkredsløb, og det mest almindeligt anvendte optokobler-isolationsdrev til at stoppe simuleringseksperimentet.

2. Undersøgelse af tyristordrevkredsløb generelt er tyristordriftsbetingelserne:

(1) tyristoren accepterer den omvendte anodespænding, uanset om porten accepterer hvilken slags spænding, er tyristoren i slukket tilstand.

(2) Thyristor accepterer fremadgående anodespænding, kun i tilfælde af, at porten accepterer en positiv spænding, er tyristoren tændt.

(3) Thyristor i ledningstilstand, kun en vis positiv anodespænding, uanset gatespændingen, insisterede tyristoren på ledning, det vil sige, efter tyristorledningen er gate tabt. (4) tyristor i ledende tilstand, når hovedkredsløbets spænding (eller strøm) reduceret til næsten nul, tyristoren nedlukning. Vi vælger, at tyristoren er TYN1025, dens modstå spænding er 600V til 1000V, strøm op til 25A. det kræver, at gate-drevspændingen er 10V til 20V, drevstrømmen er 4mA til 40mA. og dens vedligeholdelsesstrøm er 50mA, motorstrømmen er 90mA. enten DSP eller CPLD trigger signal amplitude så lang som 5V. Først og fremmest, så længe amplituden af ​​5V til 24V, og derefter gennem en 2:1 isolationstransformator for at konvertere 24V triggersignalet til et 12V triggersignal, mens du fuldfører funktionen af ​​den øvre og nedre spændingsisolering.

Eksperimentel kredsløbsdesign og analyse

Først og fremmest boost-kredsløbet på grund af isolationstransformatorkredsløbet i det bagerste trin afMOSFETenheden har brug for 15V triggersignal, så behovet for først at amplitudere 5V triggersignalet til et 15V triggersignal gennem MC14504 5V signalet, konverteret til et 15V signal, og derefter gennem CD4050 på udgangen af ​​15V drevet signal formgivning, kanal 2 er forbundet til 5V indgangssignalet, kanal 1 er forbundet til udgangen Kanal 2 er forbundet til 5V indgangssignalet, kanal 1 er forbundet til udgangen af ​​15V triggersignalet.

Den anden del er isolationstransformatorkredsløbet, kredsløbets hovedfunktion er: 15V triggersignalet, konverteret til et 12V triggersignal for at udløse bagsiden af ​​tyristorledningen og for at lave 15V triggersignalet og afstanden mellem bagsiden etape.

Arbejdsprincippet for kredsløbet er: på grund afMOSFETIRF640 drivspænding på 15V, så først og fremmest, i J1 adgang til 15V firkantbølgesignal, gennem modstanden R4 forbundet til regulatoren 1N4746, så triggerspændingen er stabil, men også for at gøre triggerspændingen ikke for høj , brændte MOSFET, og derefter til MOSFET IRF640 (faktisk er dette et skifterør, styringen af ​​bagenden af åbning og lukning Styr bagenden af ​​tænding og sluk), efter at have kontrolleret køresignalets driftscyklus, for at kunne styre tænd- og sluktiden for MOSFET. Når MOSFET er åben, svarende til dens D-polede jord, slukket, når den er åben, efter back-end kredsløbet svarende til 24 V. Og transformeren er gennem spændingsændringen for at lave den højre ende af 12 V udgangssignalet . Den højre ende af transformeren er forbundet med en ensretterbro, og derefter udsendes 12V signalet fra stik X1.

Problemer opstået under forsøget

Først og fremmest, da strømmen blev tændt, gik sikringen pludselig, og senere ved kontrol af kredsløbet blev det konstateret, at der var et problem med det oprindelige kredsløbsdesign. I første omgang, for at forbedre effekten af ​​dens omskifterrørsudgang, er 24V jord- og 15V-jordadskillelsen, som gør MOSFET'ens gate G-pol svarende til bagsiden af ​​S-polen, suspenderet, hvilket resulterer i falsk udløsning. Behandlingen er at forbinde 24V og 15V jordforbindelsen, og igen for at stoppe eksperimentet fungerer kredsløbet normalt. Kredsløbstilslutning er normal, men når man deltager i drivsignalet, MOSFET-varme, plus drivsignalet i en periode, er sikringen sprunget, og tilføj derefter drivsignalet, sikringen er direkte sprunget. Kontroller kredsløbet, der har fundet, at drivsignalet på højt niveau er for stort, hvilket resulterer i, at MOSFET-starttiden er for lang. Designet af dette kredsløb gør, at når MOSFET åbner, 24V tilføjet direkte til enderne af MOSFET, og ikke tilføjede en strømbegrænsende modstand, hvis on-tiden er for lang til at gøre strømmen for stor, MOSFET skade, behovet for at regulere signalets arbejdscyklus kan ikke være for stort, generelt i 10% til 20% eller deromkring.

2.3 Verifikation af drivkredsløbet

For at verificere gennemførligheden af ​​drivkredsløbet, bruger vi det til at drive tyristorkredsløbet forbundet i serie med hinanden, tyristoren i serie med hinanden og derefter anti-parallel, adgang til kredsløbet med induktiv reaktans, strømforsyningen er 380V AC spændingskilde.

MOSFET i dette kredsløb trigger tyristoren Q2, Q8 signalet gennem G11 og G12 adgangen, mens Q5, Q11 trigger signalet gennem G21, G22 adgangen. Før drivsignalet modtages til tyristor-gateniveauet, for at forbedre tyristorens anti-interferensevne, er tyristorens gate forbundet til en modstand og en kondensator. Dette kredsløb er forbundet til induktoren og derefter sat ind i hovedkredsløbet. Efter at have kontrolleret ledningsvinklen for tyristoren for at styre den store induktor ind i hovedkredsløbstiden, de øvre og nedre kredsløb af fasevinklen af ​​triggersignalforskellen på en halv cyklus, er den øvre G11 og G12 et triggersignal hele vejen gennem drivkredsløbet af isolationstransformatorens fronttrin er isoleret fra hinanden, er den nederste G21 og G22 også isoleret fra signalet på samme måde. De to triggersignaler udløser anti-parallel tyristor kredsløb positiv og negativ ledning, over 1 kanal er forbundet til hele tyristor kredsløbsspændingen, i tyristor ledning bliver det 0, og 2, 3 kanal er forbundet til tyristor kredsløb op og ned vejudløseren signalerer, de 4 kanaler måles ved flowet af hele tyristorstrømmen.

2-kanal målt et positivt triggersignal, udløst over tyristorledningen, strømmen er positiv; 3-kanal målt et omvendt triggersignal, der udløser det nederste kredsløb af tyristorledningen, strømmen er negativ.

3. IGBT drevkredsløb af seminaret IGBT drevkredsløb har mange specielle ønsker, opsummeret:

(1) drive hastigheden for stigning og fald af spændingsimpulsen skal være tilstrækkelig stor. igbt turn on, lægges forkanten af ​​den stejle portspænding til porten G og emitter E mellem porten, så den hurtigt tændes for at nå den korteste tændingstid for at reducere tændingstab. I IGBT-nedlukningen skal gate-drivkredsløbet give IGBT-landingskanten en meget stejl nedlukningsspænding, og til IGBT-porten G og emitter E mellem den passende omvendte biasspænding, således at IGBT-hurtignedlukningen, forkorter nedlukningstiden, reducerer nedlukningstabet.

(2) Efter IGBT-ledning bør drivspændingen og strømmen leveret af gate-drivkredsløbet være tilstrækkelig amplitude til IGBT-drivspændingen og -strømmen, så IGBT'ens udgangseffekt altid er i en mættet tilstand. Transient overbelastning, drivkraften leveret af gate-drivkredsløbet bør være tilstrækkelig til at sikre, at IGBT ikke forlader mætningsområdet og beskadiger.

(3) IGBT-gate-drevkredsløbet skal give IGBT-positiv drivspænding for at tage den passende værdi, især i kortslutningsprocessen for det udstyr, der bruges i IGBT, bør den positive drivspænding vælges til den krævede minimumsværdi. Skiftende anvendelse af gate-spændingen på IGBT bør være 10V ~ 15V for det bedste.

(4) IGBT-nedlukningsproces, den negative forspænding påført mellem gate-emitteren er befordrende for den hurtige nedlukning af IGBT, men bør ikke tages for stor, almindelig tage -2V til -10V.

(5) i tilfælde af store induktive belastninger er for hurtig omskiftning skadelig, store induktive belastninger i IGBT hurtig tænding og sluk vil producere højfrekvent og høj amplitude og smal bredde af spidsspændingen Ldi / dt , spidsen er ikke let at absorbere, let at danne skade på enheden.

(6) Da IGBT'en bruges på højspændingssteder, bør drivkredsløbet være med hele styrekredsløbet i potentialet for alvorlig isolation, den almindelige brug af højhastigheds optisk koblingsisolering eller transformerkoblingsisolering.

Drevkredsløbsstatus

Med udviklingen af ​​integreret teknologi styres det nuværende IGBT-gatedrevkredsløb for det meste af integrerede chips. Kontroltilstanden er stadig hovedsageligt tre slags:

(1) direkte udløsningstype ingen elektrisk isolation mellem indgangs- og udgangssignalerne.

(2) transformatorisolationsdrev mellem indgangs- og udgangssignalerne ved hjælp af pulstransformatorisolering, isolationsspændingsniveau op til 4000V.

Der er 3 tilgange som følger

Passiv tilgang: outputtet fra den sekundære transformer bruges til direkte at drive IGBT, på grund af begrænsningerne af volt-sekund-udligningen, er det kun anvendeligt på steder, hvor arbejdscyklussen ikke ændrer sig meget.

Aktiv metode: transformatoren giver kun isolerede signaler, i det sekundære plastforstærkerkredsløb til at drive IGBT, er drevbølgeformen bedre, men behovet for at give separat hjælpestrøm.

Selvforsyningsmetode: pulstransformator bruges til at transmittere både drivenergi og højfrekvent modulations- og demodulationsteknologi til transmission af logiske signaler, opdelt i modulations-type selvforsyningstilgang og tidsdelingsteknologi selvforsyning, hvor moduleringen -type selvforsyningsstrøm til ensretterbroen for at generere den nødvendige strømforsyning, højfrekvensmodulations- og demodulationsteknologi til at transmittere logiske signaler.

3. Kontakt og forskel mellem tyristor og IGBT-drev

Thyristor og IGBT-drevkredsløb har en forskel mellem det lignende center. Først og fremmest er de to drivkredsløb påkrævet for at isolere omskifteren og styrekredsløbet fra hinanden, for at undgå, at højspændingskredsløb har en indvirkning på styrekredsløbet. Derefter påføres begge gate-drivsignalet for at udløse koblingsenheden. Forskellen er, at tyristordrevet kræver et strømsignal, mens IGBT kræver et spændingssignal. Efter koblingsenhedens ledning har tyristorens port mistet kontrollen over brugen af ​​tyristoren, hvis du vil lukke tyristoren ned, skal tyristorens terminaler tilføjes til omvendt spænding; og IGBT-nedlukning skal kun tilføjes til porten for den negative drivspænding for at lukke ned for IGBT.

4. Konklusion

Dette papir er hovedsageligt opdelt i to dele af fortællingen, den første del af tyristordrivkredsløbets anmodning om at stoppe fortællingen, designet af det tilsvarende drivkredsløb, og designet af kredsløbet anvendes på det praktiske tyristorkredsløb gennem simulering og eksperimentering for at bevise gennemførligheden af ​​drevkredsløbet, den eksperimentelle proces, der blev stødt på i analysen af ​​problemerne, stoppet og behandlet. Den anden del af hoveddiskussionen om IGBT på anmodning fra drevkredsløbet, og på dette grundlag for yderligere at introducere det nuværende almindeligt anvendte IGBT-drevkredsløb og hovedoptokobler-isolationsdrevkredsløbet for at stoppe simuleringen og eksperimentet for at bevise gennemførligheden af ​​drivkredsløbet.