Ni kanuni gani ya mzunguko wa gari la MOSFET yenye nguvu ya juu?

MOSFET sawa ya nguvu ya juu, matumizi ya nyaya tofauti za gari zitapata sifa tofauti za kubadili. Matumizi ya utendaji mzuri wa mzunguko wa gari inaweza kufanya kifaa cha kubadili nguvu kufanya kazi katika hali nzuri ya kubadili, wakati kufupisha muda wa kubadili, kupunguza hasara za kubadili, ufungaji wa ufanisi wa uendeshaji, kuegemea na usalama ni wa umuhimu mkubwa. Kwa hiyo, faida na hasara za mzunguko wa gari huathiri moja kwa moja utendaji wa mzunguko mkuu, uwiano wa kubuni wa mzunguko wa gari unazidi kuwa muhimu. Thyristor ukubwa mdogo, uzito wa mwanga, ufanisi wa juu, maisha ya muda mrefu, rahisi kutumia, inaweza kuacha kwa urahisi rectifier na inverter, na haiwezi kubadilisha muundo wa mzunguko chini ya Nguzo ya kubadilisha ukubwa wa rectifier au inverter sasa.IGBT ni Composite kifaa chaMOSFETna GTR, ambayo ina sifa za kasi ya kubadili haraka, utulivu mzuri wa mafuta, nguvu ndogo ya kuendesha gari na mzunguko wa gari rahisi, na ina faida za kushuka kwa voltage ya hali ya juu, kuhimili voltage ya juu na kukubalika kwa sasa. IGBT kama kifaa kikuu cha kutoa nishati, haswa katika maeneo yenye nguvu nyingi, imekuwa ikitumika kwa kawaida katika kategoria mbalimbali.

Mzunguko bora wa kuendesha gari kwa vifaa vya kubadilisha MOSFET vya nguvu ya juu unapaswa kukidhi mahitaji yafuatayo:

(1) Wakati bomba la kubadili nguvu linapowashwa, mzunguko wa kuendesha gari unaweza kutoa mkondo wa msingi unaopanda kwa kasi, ili kuwe na nguvu ya kutosha ya kuendesha gari inapowashwa, na hivyo kupunguza upotevu wa kuwasha.

(2) Wakati wa upitishaji wa mirija ya kubadilishia, mkondo wa msingi unaotolewa na mzunguko wa kiendeshi wa MOSFET unaweza kuhakikisha kuwa bomba la umeme liko katika hali ya upitishaji iliyojaa chini ya hali yoyote ya mzigo, na hivyo kuhakikisha upotezaji wa upitishaji wa chini kwa kulinganisha. Ili kupunguza muda wa kuhifadhi, kifaa kinapaswa kuwa katika hali muhimu ya kueneza kabla ya kuzima.

(3) shutdown, mzunguko wa gari inapaswa kutoa kutosha reverse msingi gari kwa haraka kuteka nje flygbolag iliyobaki katika kanda ya msingi ili kupunguza muda wa kuhifadhi; na kuongeza reverse upendeleo cutoff voltage, ili mtoza sasa kuanguka kwa kasi ili kupunguza muda kutua. Bila shaka, kuzima kwa thyristor bado ni hasa kwa kushuka kwa voltage ya anode ili kukamilisha kuzima.

Kwa sasa, thyristor gari na idadi kulinganishwa ya tu kwa njia ya kutengwa transformer au optocoupler kutenganisha chini voltage mwisho na high voltage mwisho, na kisha kwa njia ya mzunguko wa uongofu kuendesha upitishaji thyristor. Kwenye IGBT kwa matumizi ya sasa ya moduli ya gari ya IGBT zaidi, lakini pia IGBT iliyounganishwa, utunzaji wa mfumo, utambuzi wa kibinafsi na moduli zingine za kazi za IPM.

Katika karatasi hii, kwa thyristor tunayotumia, tengeneza mzunguko wa gari la majaribio, na usimamishe mtihani halisi ili kuthibitisha kwamba inaweza kuendesha thyristor. Kuhusu kiendeshi cha IGBT, karatasi hii inatanguliza hasa aina kuu za sasa za kiendeshi cha IGBT, pamoja na mzunguko wao wa kiendeshi unaolingana, na kiendeshi cha kutengwa kwa optocoupler kinachotumika zaidi ili kusimamisha majaribio ya simulizi.

2. Utafiti wa mzunguko wa gari la Thyristor kwa ujumla hali ya uendeshaji wa thyristor ni:

(1) thyristor inakubali voltage ya anode ya nyuma, bila kujali lango linakubali aina gani ya voltage, thyristor iko katika hali ya mbali.

(2) Thyristor inakubali voltage ya anode ya mbele, tu katika kesi ya lango inakubali voltage chanya ambayo thyristor imewashwa.

(3) Thyristor katika hali ya upitishaji, tu voltage fulani chanya anode, bila kujali voltage lango, thyristor alisisitiza juu ya upitishaji, yaani, baada ya upitishaji thyristor, lango ni waliopotea. (4) thyristor katika hali upitishaji, wakati kuu mzunguko voltage (au sasa) kupunguzwa kwa karibu sifuri, shutdown thyristor. Tunachagua thyristor ni TYN1025, voltage yake ya kuhimili ni 600V hadi 1000V, sasa hadi 25A. inahitaji voltage ya gari la lango ni 10V hadi 20V, gari la sasa ni 4mA hadi 40mA. na matengenezo yake ya sasa ni 50mA, sasa injini ni 90mA. ama DSP au CPLD huchochea amplitude ya mawimbi hadi 5V. Awali ya yote, kwa muda mrefu kama amplitude ya 5V hadi 24V, na kisha kupitia transformer ya kutengwa ya 2: 1 ili kubadilisha ishara ya trigger 24V kwenye ishara ya 12V ya trigger, wakati wa kukamilisha kazi ya kutengwa kwa voltage ya juu na ya chini.

Ubunifu wa mzunguko wa majaribio na uchambuzi

Awali ya yote, mzunguko kuongeza, kutokana na kutengwa transformer mzunguko katika hatua ya nyuma yaMOSFETkifaa kinahitaji 15V trigger signal, hivyo haja ya kwanza amplitude 5V trigger signal katika 15V trigger signal, kwa njia ya MC14504 5V signal, waongofu katika signal 15V, na kisha kupitia CD4050 juu ya pato la 15V kiendeshi ishara kuchagiza, channel 2. imeunganishwa kwa mawimbi ya pembejeo ya 5V, chaneli ya 1 imeunganishwa kwenye pato Channel 2 imeunganishwa kwa mawimbi ya 5V, chaneli. 1 imeunganishwa kwenye pato la mawimbi ya kichochezi cha 15V.

Sehemu ya pili ni mzunguko wa kibadilishaji cha kutengwa, kazi kuu ya mzunguko ni: ishara ya trigger 15V, iliyobadilishwa kuwa ishara ya trigger ya 12V ili kusababisha nyuma ya upitishaji wa thyristor, na kufanya ishara ya 15V ya trigger na umbali kati ya nyuma. jukwaa.

Kanuni ya kazi ya mzunguko ni: kutokana naMOSFETIRF640 gari voltage ya 15V, hivyo, kwanza kabisa, katika J1 upatikanaji wa 15V ishara ya mraba wimbi, kwa njia ya resistor R4 kushikamana na mdhibiti 1N4746, ili trigger voltage ni imara, lakini pia kufanya trigger voltage si juu sana. , ilichoma MOSFET, na kisha kwa MOSFET IRF640 (kwa kweli, hii ni bomba la kubadili, udhibiti wa mwisho wa nyuma wa ufunguzi na kufunga. Kudhibiti mwisho wa nyuma wa kugeuka na kuzima), baada ya kudhibiti mzunguko wa wajibu wa ishara ya gari, ili kuweza kudhibiti wakati wa kugeuka na kuzima wa MOSFET. Wakati MOSFET imefunguliwa, sawa na ardhi yake ya D-pole, imezimwa wakati imefunguliwa, baada ya mzunguko wa nyuma-mwisho sawa na 24 V. Na transformer ni kupitia mabadiliko ya voltage ili kufanya mwisho wa kulia wa ishara ya 12 V. . Mwisho wa kulia wa transformer umeunganishwa na daraja la kurekebisha, na kisha ishara ya 12V ni pato kutoka kwa kontakt X1.

Matatizo yaliyojitokeza wakati wa jaribio

Awali ya yote, wakati nguvu imewashwa, fuse ilipiga ghafla, na baadaye wakati wa kuangalia mzunguko, iligundua kuwa kulikuwa na tatizo na muundo wa awali wa mzunguko. Hapo awali, ili kuboresha matokeo ya pato la bomba lake la kubadili, utenganisho wa ardhi wa 24V na 15V, ambao hufanya nguzo ya G ya lango la MOSFET kuwa sawa na nyuma ya nguzo ya S imesimamishwa, na kusababisha kuchochea kwa uongo. Matibabu ni kuunganisha ardhi ya 24V na 15V pamoja, na tena ili kusimamisha jaribio, sakiti hufanya kazi kwa kawaida. Uunganisho wa mzunguko ni wa kawaida, lakini wakati wa kushiriki katika ishara ya gari, joto la MOSFET, pamoja na ishara ya gari kwa muda, fuse hupigwa, na kisha kuongeza ishara ya gari, fuse hupigwa moja kwa moja. Angalia mzunguko iligundua kuwa mzunguko wa wajibu wa kiwango cha juu wa ishara ya gari ni kubwa sana, na kusababisha muda wa kuwasha MOSFET ni mrefu sana. Ubunifu wa mzunguko huu hufanya wakati MOSFET inafungua, 24V iliongezwa moja kwa moja hadi mwisho wa MOSFET, na haikuongeza kizuia kikwazo cha sasa, ikiwa wakati wa wakati ni mrefu sana kufanya sasa ni kubwa sana, uharibifu wa MOSFET, haja ya kudhibiti mzunguko wa wajibu wa ishara haiwezi kuwa kubwa sana, kwa ujumla katika 10% hadi 20% au hivyo.

2.3 Uthibitishaji wa mzunguko wa gari

Ili kuthibitisha uwezekano wa mzunguko wa gari, tunaitumia kuendesha mzunguko wa thyristor uliounganishwa kwa mfululizo na kila mmoja, thyristor katika mfululizo na kila mmoja na kisha kupambana na sambamba, upatikanaji wa mzunguko na athari ya kufata, usambazaji wa nguvu. ni 380V AC chanzo cha voltage.

MOSFET katika mzunguko huu, thyristor Q2, Q8 trigger signal kupitia G11 na G12 upatikanaji, wakati Q5, Q11 trigger signal kupitia G21, G22 kupata. Kabla ya ishara ya gari inapokewa kwa kiwango cha lango la thyristor, ili kuboresha uwezo wa kupambana na kuingiliwa kwa thyristor, lango la thyristor linaunganishwa na kupinga na capacitor. Mzunguko huu umeunganishwa na inductor na kisha kuweka kwenye mzunguko kuu. Baada ya kudhibiti pembe ya upitishaji ya thyristor ili kudhibiti inductor kubwa ndani ya wakati kuu wa mzunguko, mizunguko ya juu na ya chini ya pembe ya awamu ya tofauti ya ishara ya nusu ya mzunguko, G11 ya juu na G12 ni ishara ya trigger njia yote. kwa njia ya mzunguko wa gari la hatua ya mbele ya transformer ya kujitenga imetengwa kutoka kwa kila mmoja, G21 ya chini na G22 pia imetengwa kwa njia sawa na ishara. ishara mbili trigger trigger kupambana sambamba thyristor mzunguko chanya na hasi conduction, juu ya channel 1 ni kushikamana na mzunguko mzima thyristor voltage, katika upitishaji thyristor inakuwa 0, na 2, 3 channel ni kushikamana na mzunguko thyristor juu na chini. ishara za kuchochea barabara, kituo cha 4 kinapimwa na mtiririko wa sasa wa thyristor nzima.

2 channel kipimo chanya trigger ishara, yalisababisha juu ya upitishaji thyristor, sasa ni chanya; 3 channel kipimo reverse trigger ishara, kuchochea mzunguko wa chini ya upitishaji thyristor, sasa ni hasi.

3.GBT kiendeshi mzunguko wa semina IGBT drive mzunguko ina maombi mengi maalum, muhtasari:

(1) kuendesha kasi ya kupanda na kushuka kwa kunde voltage lazima kutosha kubwa. igbt inawasha, makali ya mbele ya voltage ya lango mwinuko huongezwa kwenye lango G na emitter E kati ya lango, ili iweze kugeuka haraka ili kufikia muda mfupi zaidi wa kugeuka ili kupunguza hasara za kuwasha. Katika shutdown IGBT, lango gari mzunguko inapaswa kutoa IGBT kutua makali ni mwinuko sana shutdown voltage, na kwa IGBT lango G na emitter E kati ya sahihi reverse upendeleo voltage, ili IGBT kufunga shutdown, kufupisha wakati shutdown, kupunguza hasara ya kuzima.

(2) Baada ya uendeshaji wa IGBT, voltage ya gari na ya sasa iliyotolewa na mzunguko wa gari la lango inapaswa kuwa amplitude ya kutosha kwa voltage ya gari ya IGBT na ya sasa, ili pato la nguvu la IGBT liwe daima katika hali iliyojaa. Upakiaji wa muda mfupi, nguvu ya kuendesha inayotolewa na mzunguko wa gari la lango inapaswa kutosha ili kuhakikisha kuwa IGBT haitoi eneo la kueneza na uharibifu.

(3) IGBT lango gari mzunguko inapaswa kutoa IGBT chanya gari voltage kuchukua thamani sahihi, hasa katika mchakato wa muda wa mzunguko wa uendeshaji wa vifaa vya kutumika katika IGBT, chanya gari voltage inapaswa kuchaguliwa kwa thamani ya chini inayohitajika. Kubadilisha matumizi ya voltage ya lango la IGBT inapaswa kuwa 10V ~ 15V kwa bora zaidi.

(4) IGBT shutdown mchakato, hasi upendeleo voltage kutumika kati ya lango - emitter ni mazuri kwa shutdown haraka ya IGBT, lakini haipaswi kuchukuliwa kubwa mno, kawaida kuchukua -2V kwa -10V.

(5) katika kesi ya mizigo mikubwa ya kufata neno, byte ya haraka sana inadhuru, mizigo mikubwa ya kufata neno katika kuwasha na kuzima kwa haraka kwa IGBT itazalisha amplitude ya juu-frequency na ya juu na upana mwembamba wa voltage ya Mwiba Ldi / dt. , Mwiba si rahisi kunyonya, rahisi kuunda uharibifu wa kifaa.

(6) Kama IGBT inatumika katika maeneo high-voltage, hivyo mzunguko gari lazima pamoja na mzunguko mzima wa kudhibiti katika uwezo wa kutengwa kali, matumizi ya kawaida ya high-speed macho coupling kutengwa au kutengwa transformer coupling.

Hifadhi hali ya mzunguko

Pamoja na maendeleo ya teknolojia jumuishi, mzunguko wa sasa wa lango la IGBT unadhibitiwa zaidi na chips zilizounganishwa. Njia ya udhibiti bado ni aina tatu:

(1) aina ya kichochezi cha moja kwa moja hakuna kutengwa kwa umeme kati ya ishara za pembejeo na pato.

(2) transformer kutengwa gari kati ya pembejeo na pato ishara kwa kutumia kunde transformer kutengwa, kutengwa voltage ngazi hadi 4000V.

Kuna mbinu 3 kama ifuatavyo

Njia ya passive: pato la transformer ya sekondari hutumiwa kuendesha moja kwa moja IGBT, kutokana na mapungufu ya usawa wa volt-second, inatumika tu kwa maeneo ambapo mzunguko wa wajibu haubadilika sana.

Njia hai: transformer hutoa tu ishara pekee, katika mzunguko wa amplifier ya sekondari ya plastiki ili kuendesha IGBT, gari la waveform ni bora zaidi, lakini haja ya kutoa nguvu tofauti za msaidizi.

Njia ya kujitegemea: transfoma ya kunde hutumiwa kusambaza nishati ya gari na urekebishaji wa juu-frequency na teknolojia ya demodulation kwa ajili ya upitishaji wa ishara za mantiki, imegawanywa katika mbinu ya ugavi wa aina ya ugavi na teknolojia ya kugawana wakati ugavi wa kibinafsi, ambapo modulering. -aina ya uwezo wa kujitolea kwa daraja la kurekebisha ili kutoa usambazaji wa umeme unaohitajika, urekebishaji wa masafa ya juu na teknolojia ya upunguzaji ili kusambaza mantiki. ishara.

3. Mawasiliano na tofauti kati ya thyristor na IGBT gari

Mzunguko wa gari la Thyristor na IGBT una tofauti kati ya kituo sawa. Awali ya yote, nyaya mbili za gari zinahitajika kutenganisha kifaa cha kubadili na mzunguko wa kudhibiti kutoka kwa kila mmoja, ili kuepuka nyaya za juu-voltage zina athari kwenye mzunguko wa udhibiti. Kisha, zote mbili zinatumika kwa ishara ya gari la lango ili kuanzisha kifaa cha kubadili. Tofauti ni kwamba gari la thyristor linahitaji ishara ya sasa, wakati IGBT inahitaji ishara ya voltage. Baada ya uendeshaji wa kifaa cha kubadili, lango la thyristor limepoteza udhibiti wa matumizi ya thyristor, ikiwa unataka kuzima thyristor, vituo vya thyristor vinapaswa kuongezwa kwa voltage ya nyuma; na kuzima kwa IGBT kunahitaji tu kuongezwa kwenye lango la voltage hasi ya kuendesha gari, ili kuzima IGBT.

4. Hitimisho

Karatasi hii imegawanywa katika sehemu mbili za simulizi, sehemu ya kwanza ya ombi la mzunguko wa gari la thyristor kusimamisha simulizi, muundo wa mzunguko wa gari unaolingana, na muundo wa mzunguko unatumika kwa mzunguko wa vitendo wa thyristor, kupitia simulation. na majaribio ya kuthibitisha uwezekano wa mzunguko wa gari, mchakato wa majaribio uliokutana katika uchambuzi wa matatizo yaliyosimamishwa na kushughulikiwa. Sehemu ya pili ya mjadala mkuu juu ya IGBT juu ya ombi la mzunguko wa gari, na kwa msingi huu ili kuanzisha zaidi ya sasa ya kawaida kutumika IGBT gari mzunguko, na kuu optocoupler kutengwa gari mzunguko kuacha simulation na majaribio, kuthibitisha uwezekano wa mzunguko wa gari.