Hva er prinsippet for drivkretsen til en høyeffekts MOSFET?

Den samme høyeffekt MOSFET, bruk av forskjellige drivkretser vil få forskjellige svitsjeegenskaper. Bruken av god ytelse til drivkretsen kan få strømbryterenheten til å fungere i en relativt ideell koblingstilstand, samtidig som den forkorter koblingstiden, reduserer koblingstapene, installasjonen av driftseffektiviteten, påliteligheten og sikkerheten er av stor betydning. Derfor påvirker fordelene og ulempene ved drivkretsen direkte ytelsen til hovedkretsen, rasjonaliseringen av utformingen av drivkretsen blir stadig viktigere. Tyristor liten størrelse, lett vekt, høy effektivitet, lang levetid, enkel å bruke, kan enkelt stoppe likeretteren og omformeren, og kan ikke endre kretsstrukturen under forutsetning av å endre størrelsen på likeretteren eller omformerstrømmen. IGBT er en kompositt enhet avMOSFETog GTR, som har egenskapene til rask byttehastighet, god termisk stabilitet, liten drivkraft og enkel drivkrets, og har fordelene med lite spenningsfall i tilstanden, høy motstandsspenning og høy akseptstrøm. IGBT som en vanlig strømutgangsenhet, spesielt på steder med høy effekt, har blitt ofte brukt i forskjellige kategorier.

Den ideelle drivkretsen for MOSFET-svitsjeenheter med høy effekt bør oppfylle følgende krav:

(1) Når strømbryterrøret er slått på, kan drivkretsen gi en raskt stigende grunnstrøm, slik at det er nok drivkraft når den er slått på, og dermed redusere oppstartstapet.

(2) Under svitsjingsrørledningen kan basisstrømmen som leveres av MOSFET-driverkretsen sikre at strømrøret er i mettet ledningstilstand under enhver belastningstilstand, noe som sikrer relativt lavt ledningstap. For å redusere lagringstiden bør enheten være i en kritisk metningstilstand før den slås av.

(3) avstengning, drivkretsen skal gi tilstrekkelig revers basisdrift for raskt å trekke ut de gjenværende bærere i basisområdet for å redusere lagringstiden; og legg til revers forspenning, slik at kollektorstrømmen faller raskt for å redusere landingstiden. Naturligvis er avstengingen av tyristoren fortsatt hovedsakelig av det omvendte anodespenningsfallet for å fullføre avstengningen.

For tiden kjører tyristoren med et sammenlignbart antall bare gjennom transformatoren eller optokoblerisolasjonen for å skille lavspenningsenden og høyspenningsenden, og deretter gjennom konverteringskretsen for å drive tyristorledningen. På IGBT for gjeldende bruk av mer IGBT-stasjonsmodul, men også integrert IGBT, system selvvedlikehold, selvdiagnose og andre funksjonelle moduler av IPM.

I denne artikkelen, for tyristoren vi bruker, designe en eksperimentell drivkrets og stoppe den virkelige testen for å bevise at den kan drive tyristoren. Når det gjelder drivverket til IGBT, introduserer dette papiret hovedsakelig de gjeldende hovedtypene av IGBT-stasjoner, så vel som deres tilsvarende drivkrets, og den mest brukte optokobler-isolasjonsstasjonen for å stoppe simuleringseksperimentet.

2. Undersøkelse av tyristordriftkretser generelt er driftsforholdene for tyristor:

(1) tyristoren aksepterer omvendt anodespenning, uavhengig av porten aksepterer hva slags spenning, tyristoren er i av-tilstand.

(2) Tyristor aksepterer foroveranodespenning, bare i tilfelle porten aksepterer en positiv spenning er tyristoren på.

(3) Tyristor i ledningstilstand, bare en viss positiv anodespenning, uavhengig av gatespenningen, insisterte tyristoren på ledning, det vil si etter tyristorledningen går porten tapt. (4) tyristor i ledende tilstand, når hovedkretsen spenning (eller strøm) redusert til nær null, tyristoren avstengning. Vi velger at tyristoren er TYN1025, dens motstandsspenning er 600V til 1000V, strøm opp til 25A. det krever at gate-drivspenningen er 10V til 20V, drivstrømmen er 4mA til 40mA. og vedlikeholdsstrømmen er 50mA, motorstrømmen er 90mA. enten DSP eller CPLD trigger signalamplitude så lang som 5V. Først av alt, så lenge amplituden på 5V til 24V, og deretter gjennom en 2:1 isolasjonstransformator for å konvertere 24V triggersignalet til et 12V triggersignal, mens du fullfører funksjonen til den øvre og nedre spenningsisolasjonen.

Eksperimentell kretsdesign og analyse

Først av alt, boost-kretsen, på grunn av isolasjonstransformatorkretsen i det bakre trinnet avMOSFETenheten trenger 15V triggersignal, så behovet for å først amplitude 5V triggersignal til et 15V triggersignal, gjennom MC14504 5V-signalet, konvertert til et 15V-signal, og deretter gjennom CD4050 på utgangen av 15V-stasjonens signalforming, kanal 2 er koblet til 5V inngangssignalet, kanal 1 er koblet til utgangen Kanal 2 er koblet til 5V inngangssignalet, kanal 1 er koblet til utgangen til 15V triggersignalet.

Den andre delen er isolasjonstransformatorkretsen, hovedfunksjonen til kretsen er: 15V triggersignalet, konvertert til et 12V triggersignal for å trigge baksiden av tyristorledningen, og for å gjøre 15V triggersignalet og avstanden mellom baksiden scene.

Arbeidsprinsippet til kretsen er: på grunn avMOSFETIRF640 drivspenning på 15V, så først av alt, i J1 tilgang til 15V firkantbølgesignal, gjennom motstanden R4 koblet til regulatoren 1N4746, slik at triggerspenningen er stabil, men også for å gjøre triggerspenningen ikke for høy , brente MOSFET, og deretter til MOSFET IRF640 (faktisk er dette et bytterør, kontrollen av bakenden av åpning og lukking Kontroller bakenden av på- og avslåing), etter å ha kontrollert driftssyklusen til kjøresignalet, for å kunne kontrollere på- og avslåingstiden til MOSFET. Når MOSFET er åpen, tilsvarende dens D-pol jord, av når den er åpen, etter back-end kretsen tilsvarende 24 V. Og transformatoren er gjennom spenningsendringen for å lage den høyre enden av 12 V utgangssignalet . Høyre ende av transformatoren kobles til en likeretterbro, og deretter sendes 12V-signalet ut fra kontakt X1.

Problemer som oppstod under eksperimentet

Først av alt, da strømmen ble slått på, gikk sikringen plutselig, og senere når du sjekket kretsen, ble det funnet at det var et problem med den opprinnelige kretsdesignen. Til å begynne med, for å bedre effekten av svitsjerørutgangen, suspenderes 24V jord og 15V jordseparasjon, som gjør MOSFETs gate G-pol tilsvarende baksiden av S-polen, noe som resulterer i falsk utløsning. Behandling er å koble 24V og 15V jord sammen, og igjen for å stoppe eksperimentet, fungerer kretsen normalt. Kretstilkobling er normal, men når du deltar i drivsignalet, MOSFET-varme, pluss drivsignal i en periode, er sikringen gått, og legg deretter til drivsignalet, sikringen er direkte gått. Kontroller kretsen som har funnet at høynivådriftssyklusen til drivsignalet er for stor, noe som resulterer i at MOSFET-starttiden er for lang. Utformingen av denne kretsen gjør at når MOSFET åpner, 24V lagt direkte til endene av MOSFET, og ikke la til en strømbegrensende motstand, hvis på-tiden er for lang til å gjøre strømmen for stor, MOSFET skade, behovet for å regulere driftssyklusen til signalet kan ikke være for stort, vanligvis i 10% til 20% eller så.

2.3 Verifikasjon av drivkretsen

For å verifisere gjennomførbarheten til drivkretsen, bruker vi den til å drive tyristorkretsen koblet i serie med hverandre, tyristoren i serie med hverandre og deretter antiparallell, tilgang til kretsen med induktiv reaktans, strømforsyningen er 380V AC spenningskilde.

MOSFET i denne kretsen trigger tyristoren Q2, Q8-signalet gjennom G11- og G12-tilgangen, mens Q5, Q11 trigger-signalet gjennom G21, G22-tilgangen. Før drivsignalet mottas til tyristorportnivået, for å forbedre antiinterferensevnen til tyristoren, kobles tyristorens port til en motstand og en kondensator. Denne kretsen kobles til induktoren og settes deretter inn i hovedkretsen. Etter å ha kontrollert ledningsvinkelen til tyristoren for å kontrollere den store induktoren inn i hovedkretstiden, de øvre og nedre kretsene til fasevinkelen til triggersignalforskjellen på en halv syklus, er den øvre G11 og G12 et triggersignal hele veien gjennom drivkretsen til det fremre trinnet til isolasjonstransformatoren er isolert fra hverandre, den nedre G21 og G22 er også isolert fra samme måte som signalet. De to triggersignalene utløser anti-parallell tyristorkrets positiv og negativ ledning, over 1 kanal er koblet til hele tyristorkretsspenningen, i tyristorledning blir den 0, og 2,3 kanal kobles til tyristorkrets opp og ned veiutløsersignalene, måles 4-kanalen ved flyten av hele tyristorstrømmen.

2 kanals målte et positivt triggersignal, trigget over tyristorledningen, strømmen er positiv; 3-kanals målte et omvendt triggersignal, utløser den nedre kretsen av tyristorledningen, strømmen er negativ.

3.IGBT-drivkrets for seminaret IGBT-drivkrets har mange spesielle forespørsler, oppsummert:

(1) drive hastigheten på stigning og fall av spenningspulsen bør være tilstrekkelig stor. igbt turn on, legges forkanten til den bratte portspenningen til porten G og emitter E mellom porten, slik at den raskt slås på for å nå den korteste innkoblingstiden for å redusere turn-on tap. I IGBT-avstengningen, bør gate-drivkretsen gi IGBT-landingskanten en veldig bratt avstengningsspenning, og til IGBT-porten G og emitter E mellom passende revers forspenning, slik at IGBT-hurtigavstengningen, forkorter avstengningstiden, reduserer nedstengningstapet.

(2) Etter IGBT-ledning bør drivspenningen og strømmen levert av portdrivkretsen være tilstrekkelig amplitude for IGBT-drivspenningen og -strømmen, slik at utgangseffekten til IGBT alltid er i en mettet tilstand. Transient overbelastning, drivkraften som leveres av gatedrivkretsen bør være tilstrekkelig til å sikre at IGBT ikke går ut av metningsområdet og skader.

(3) IGBT-portdrivkretsen bør gi IGBT-positiv drivspenning for å ta riktig verdi, spesielt i kortslutningsdriftsprosessen til utstyret som brukes i IGBT, bør den positive drivspenningen velges til minimumsverdien som kreves. Byttetilførsel av portspenningen til IGBT bør være 10V ~ 15V for det beste.

(4) IGBT-avstengingsprosess, den negative forspenningen som påføres mellom gate-emitteren bidrar til den raske avstengningen av IGBT, men bør ikke tas for stor, vanlig ta -2V til -10V.

(5) i tilfelle av store induktive belastninger er for rask svitsjing skadelig, store induktive belastninger i IGBT rask på- og avslåing vil produsere høyfrekvent og høy amplitude og smal bredde på spikespenningen Ldi / dt , piggen er ikke lett å absorbere, lett å danne skade på enheten.

(6) Siden IGBT brukes på høyspenningssteder, bør drivkretsen være med hele kontrollkretsen i potensialet for alvorlig isolasjon, vanlig bruk av høyhastighets optisk koblingsisolasjon eller transformatorkoblingsisolasjon.

Driverkretsstatus

Med utviklingen av integrert teknologi styres den nåværende IGBT-portdrivkretsen for det meste av integrerte brikker. Kontrollmodusen er fortsatt hovedsakelig tre typer:

(1) direkte utløsende type ingen elektrisk isolasjon mellom inngangs- og utgangssignalene.

(2) transformatorisolasjonsdrift mellom inngangs- og utgangssignalene ved hjelp av pulstransformatorisolasjon, isolasjonsspenningsnivå opp til 4000V.

Det er 3 tilnærminger som følger

Passiv tilnærming: utgangen fra sekundærtransformatoren brukes til å drive IGBT direkte, på grunn av begrensningene til volt-sekund-utjevningen, er den bare aktuelt på steder der driftssyklusen ikke endres mye.

Aktiv metode: transformatoren gir bare isolerte signaler, i den sekundære plastforsterkerkretsen for å drive IGBT, er drivbølgeformen bedre, men behovet for å gi separat hjelpekraft.

Selvforsyningsmetode: pulstransformator brukes til å overføre både drivenergi og høyfrekvent modulasjons- og demodulasjonsteknologi for overføring av logiske signaler, delt inn i modulasjonstype selvforsyningstilnærming og tidsdelingsteknologi selvforsyning, der modulasjonen -type selvforsyningsstrøm til likeretterbroen for å generere den nødvendige strømforsyningen, høyfrekvent modulasjon og demodulasjonsteknologi for å overføre logiske signaler.

3. Kontakt og forskjell mellom tyristor og IGBT-drivenhet

Thyristor og IGBT-drivkrets har en forskjell mellom det lignende senteret. Først av alt er de to drivkretsene påkrevd for å isolere bryterenheten og styrekretsen fra hverandre, for å unngå at høyspentkretser har innvirkning på kontrollkretsen. Deretter tilføres begge portdrivsignalet for å utløse bryterenheten. Forskjellen er at tyristordriften krever et strømsignal, mens IGBT krever et spenningssignal. Etter koblingsenhetens ledning har porten til tyristoren mistet kontrollen over bruken av tyristoren, hvis du vil slå av tyristoren, bør tyristorterminalene legges til omvendt spenning; og IGBT-avstenging trenger bare å legges til porten til den negative drivspenningen, for å slå av IGBT.

4. Konklusjon

Denne artikkelen er hovedsakelig delt inn i to deler av fortellingen, den første delen av tyristor-drivkretsforespørselen om å stoppe fortellingen, utformingen av den tilsvarende drivkretsen, og utformingen av kretsen brukes på den praktiske tyristorkretsen, gjennom simulering og eksperimentering for å bevise gjennomførbarheten av drivkretsen, den eksperimentelle prosessen som ble møtt i analysen av problemene stoppet og behandlet. Den andre delen av hoveddiskusjonen om IGBT på forespørsel fra drivkretsen, og på dette grunnlaget for ytterligere å introdusere den nåværende vanlig brukte IGBT-drivkretsen, og den viktigste optokobler-isolasjonsdrivkretsen for å stoppe simuleringen og eksperimentet, for å bevise gjennomførbarheten til drivkretsen.