Прилагане на IGBT електронно устройство
Ние сме голяма компания за печат в Шенжен Китай. Ние предлагаме всички книгоиздавания, печат на книги с твърда подвързия, печат на хартиени книжки, тетрадка с твърда корица, книжен печат sprial, печат на книги на седлото, печат на брошури, опаковъчна кутия, календари, всички видове PVC, брошури за продукти, бележки, детска книга, стикери, всичко видове специални хартиени цветни продукти за печат, карти за игра и така нататък.
За повече информация, моля посетете
http://www.joyful-printing.com. Само ENG
http://www.joyful-printing.net
http://www.joyful-printing.org
имейл: info@joyful-printing.net
IGBTs са широко използвани в силовите електронни устройства, представени от инвертори и различни видове захранващи устройства. IGBT съчетава предимствата на биполярни мощностни транзистори и мощностни MOSFET, и има предимствата на контрол на напрежението, голям входен импеданс, малка мощност на задвижване, проста контролна верига, малка загуба на превключване, бърза скорост на превключване и висока работна честота.
Въпреки това, IGBTs, подобно на друга енергийна електроника, зависят от условията на веригата и среди за превключване. Следователно, схемата за управление и защита на IGBT е трудността и фокусът на схемата, и това е ключова връзка на цялата работа на устройството.
1 IGBT експлоатационни характеристики
IGBT е устройство за контрол на напрежението, което изисква много малък ток на задвижване и мощност на задвижването и може да бъде директно свързано с аналогов или цифров функционален блок без допълнителна интерфейсна схема. Включването и изключването на IGBT се контролира от UGE напрежението на затвора. Когато UGE е по-голямо от напрежението за включване UGE (th), IGBT се включва. Когато е задействан обратен сигнал или няма сигнал между портата и излъчвателя, IGBT се изключва. Broken.
Подобно на обикновения транзистор, IGBT може да работи в областта на линейното усилване, региона на насищане и региона на прекъсване, и се използва главно като превключващо устройство. В задвижващата верига състоянията на насищане и изключване на IGBT се изучават главно, така че въртящият се ръб и въртящият се падащ край са стръмни.
2 изисквания за IGBT задвижване
Следните точки трябва да се спазват при проектирането на IGBT драйвер.
1) Степента на напрежението на задвижването напред ще има важно въздействие върху работата на веригата и трябва да бъде избрана правилно. Когато напрежението на задвижването напред се увеличава, съпротивлението на IGBT се намалява, така че загубите при включване намаляват. Обаче, ако напрежението на предавателното устройство е прекалено голямо, токът на късо съединение се увеличава с UGE, когато товарът е късо съединение, което може да причини IGBT да има ефект на задържане, което води до повреда на врата. В резултат на това IGBT е повреден; ако напрежението на движение напред е твърде малко, IGBT излиза от областта на проводимостта на наситеността и навлиза в областта на линейното усилване, което води до прегряване и повреда на IGBT; в употреба се предпочита 12V ≤ UGE ≤ 18V. Отрицателното напрежение на преградата предотвратява неправилното провеждане на IGBT поради прекомерно пренапрежения по време на изключване. Обикновено, отрицателно напрежение при отклонение се избира да бъде 5V. В допълнение, задвижващата верига трябва да осигури достатъчно напрежение и амплитуда на тока след включване на IGBT, така че IGBT да не излезе от областта на проводимостта на насищане и да се повреди при нормални условия на работа и претоварване.
2) Бързото включване и изключване на IGBT е полезно за увеличаване на работната честота и намаляване на загубите при превключване. Въпреки това, честотата на превключване на IGBT не трябва да бъде твърде голяма при големи индуктивни натоварвания, тъй като високоскоростното включване и изключване ще доведе до високо пиково напрежение, което може да причини разбиване на IGBT или други компоненти.
3) Изборът на подходящ резистор RG на серия RG и CG на врата е важен за управление на IGBT. RG е малка, постоянната време за зареждане-разреждане между излъчвателите на гейта е относително малка, което ще предизвика голям ток при включване, което ще повреди IGBT; RG е по-голям, което е полезно за потискане на dvce / dt, но ще увеличи времето за превключване и загубата на превключване на IGBT. , Подходящият CG е добър за потискане на dic / dt, CG е твърде голям и времето е забавено. Ако CG е твърде малък, ефектът от потискането на dic / dt не е очевиден.
4) Когато IGBT е изключен, напрежението на портата-излъчвател лесно се нарушава от паразитните параметри на IGBT и веригата, причинявайки напрежението на излъчвателя на врата да предизвика неправилно провеждане на устройството. За да се предотврати това, резистор може да бъде свързан паралелно между портите. В допълнение, в практическите приложения, за да се предотвратят високи пикове на напрежение в схемата на задвижване на вратата, за предпочитане е да се свържат две обратни серии Zener диоди паралелно между решетките, а стойността на регулиране на напрежението трябва да бъде същата като положителната и отрицателната напрежение на вратата.
3 HCPL-316J задвижваща верига
3.1 Вътрешна структура и принцип на работа на HCPL-316J
Ако IGBT има свръхмощен сигнал (щифт 14 открива напрежението на IGBT колектора = 7V), и входният задвижващ сигнал продължава да се прилага към пин 1, сигналът за понижено напрежение е нисък, а изходът на В е нисък, третият Дарлингтън Тръбата е изключена, 1 × DMOS е включена и напрежението между IGBT портата бавно се понижава, за да се постигне бавно падане на напрежението. Когато VOUT = 2V, т.е. VOUT извежда ниско ниво, C точка става ниско ниво, точка B е високо ниво, 50 × DMOS е включена и IGBT гейт масивът бързо се разрежда. Сигналът на линията на разлом преминава през оптрона и след това минава през RS тригера, а Q изходът е висок, така че входният оптрон е блокиран. По същия начин е възможно да се анализира ситуацията само на понижено напрежение и ситуацията на ниско напрежение и свръхток.
3.2 схема на задвижване
VIN +, FAULT и RESET от лявата страна на HCPL-316J са свързани съответно с микрокомпютър. R7, R8, R9, D5, D6 и C12 осигуряват защита на входа за предотвратяване на прекомерното входно напрежение от повреждане на IGBT, но защитната верига ще генерира забавяне от около 1μs, което не е подходящо за използване, когато честотата на превключване надвишава 100kHz. Q3 е най-важната блокираща функция. Когато и двата PWM сигнала (същото рамо на моста) са високо ниво, Q3 е включен, като нивото на входното ниво е ниско, така че изходът също е нисък. Сигналите за блокиране и блокировката 2 на фигура 3 са свързани съответно с друг 316J Interlock2 и Interlock1. R1 и C2 играят роля в усилването и филтрирането на сигнала за повреда. Когато има сигнал за смущения, микрокомпютърът може правилно да приеме информацията.
На изхода R5 и C7 са свързани с скоростта, при която IGBT е включен и загубите при превключване. Увеличаването на C7 може значително да намали dic / dt. Първо изчислете съпротивлението на вратата: където ION е вградения ток в IGBT, когато е включен. За да се включи IGBT бързо, стойността на IONMAX е 20А. Ниско ниво на изход VOL = 2v.
C3 е много важен параметър, най-важното е забавянето на зареждането. Когато системата се стартира и чипът започне да работи, тъй като напрежението на колектора С на IGBT е все още много по-голямо от 7V, ако няма C3, сигналът за късо съединение ще бъде погрешно издаден и изходът ще бъде изключен директно. Когато чипът работи нормално, ако напрежението на колектора се покачи мигновено, то веднага ще се върне към нормалното. Ако няма C3, ще се издаде сигнал за грешка, за да се изключи IGBT по погрешка. Въпреки това, ако стойността на С3 е прекалено голяма, отговорът на системата ще бъде бавен, а в случай на насищане, IGBT може да бъде изгорен в рамките на времето на забавяне и не се получава правилен ефект на защита. Стойността на C3 е 100pF, а забавянето е време
В схемата за откриване на колектор, два диода са свързани последователно, което може да подобри общото напрежение на обратния поток, като по този начин увеличава нивото на шофиране, но обратното време за възстановяване на диода е малко, а всяко обратното ниво на напрежение е 1000V. Обикновено се избира BYV261E, а обратното време за възстановяване е 75 ns. Ролята на R4 и C5 е да се запазят характеристиките на мекото изключване на HCLP-316J след свръх-токов сигнал. Принципът е, че C5 постига меко завъртане чрез разтоварване на вътрешния MOSFET. На фигура 3, изходното напрежение VOUT преминава през две бързи триизмерни издърпващи изходи, които могат да задвижат тока до 20А и могат бързо да задвижат 1700v, 200-300A IGBT.
3.3 дизайн на захранващото устройство
В дизайна на устройството стабилното захранване е гаранция за правилното функциониране на IGBT. Електрозахранването приема преобразуване напред, силна способност за предотвратяване на смущения, без индуктор на филтъра на вторичната страна, и ниско входно съпротивление, така че изходното напрежение на захранването е все още стабилно при условия на тежък товар.
Когато s е включено, + 12v (за относително стабилно захранване, висока точност) се прилага напрежение към първичната страна на трансформатора и намотката, свързана към S, а вторичната страна се коригира чрез енергийно свързване. Когато S е изключен, енергията на сърцевината се подава обратно към захранването през основния диод и свързаната му намотка за постигане на нулиране на трансформаторното ядро. Таймерът 555 е свързан с мултивибратор. Потенциалът на крак 2 и крак 6 се сменя между 4 и 8 v чрез зареждане и разреждане С1, така че кракът 3 извежда сигнал за квадратна вълна на напрежението и квадратният вълнов сигнал се използва за управление на отварянето на S. И затваряне. + 12v зарежда C1 до R1 и D2, времето за зареждане е t1≈R1C2ln2; време на разреждане t2 = R2C1ln2, извежда високо ниво при зареждане и извежда ниско ниво при разреждане. Следователно съотношението на митото = t1 / (t1 + t2).
Трансформаторът е проектиран в съответствие със следните параметри: първоначалната страна е свързана с + 12v, честотата е 60kHz, а работната магнитна индукция Bw е O. 15T, вторичната страна + 15v изход 2A, -5v изход 1 A, ефективност n = 80%, коефициентът на запълване на прозореца Km е О. 5. Коефициентът на пълнене на ядрото Kc е 1, а плътността на тока на намотката d е 3 A / mm2. Изходяща мощност
PT = (15 + O.6) × 2 × 2 + (5 + O.6) × 1 × 2 = 64W.
Тъй като изходното напрежение на захранващото захранване ще намалее след натоварване, помислете за увеличаване на честотата и работния цикъл, за да стабилизирате изходното напрежение в практическите приложения.
4. Заключение
Тази хартия създава схема за управление, която може да управлява 1400V, 200 ~ 300A IGBT. Заключването на двата IGBT (същата мостова рама) е реализирано на хардуера и е проектиран източник на задвижваща мощност, който може директно да захранва двете IGBTs.
HCPL-316J може да бъде разделена на две части: входна IC (лява) и изходна IC (дясна). Входа и изхода могат напълно да отговарят на изискванията за високо напрежение и висока мощност IGBT устройство.
Функцията на всеки щифт е както следва:
Pin 1 (VIN +) вход за сигнал напред;
Вход 2 на обратния сигнал на щифта 2 (VIN-);
Пин 3 (VCG1) е свързан към входното захранване;
Земята на входа на щифт 4 (GND);
Вход за нулиране на чип за петата 5 (RESERT);
Крак 6 (FAULT) изход за неизправност, когато възникне повреда (изходно напрежение под напрежение или IGBT късо съединение), сигналът за неизправност се извежда през оптрона;
Pin 7 (VLED1 +) тест щифт за оптрони, окачване;
Щифт 8 (VLED1-) е заземен;
Щифт 9, крак 10 (VEE) осигурява напрежение на обратното отклонение към IGBT;
Pin 11 (VOUT) извежда сигнал за задвижване на IGBT;
Захранване на тристепенния колектор Darlington с тръба 12 (VC);
Pin 13 (VCC2) задвижва източника на напрежение;
Pin 14 (DESAT) за откриване на ток на късо съединение IGBT;
Pin 15 (VLED2 +) тест щифт за оптрони, окачване;
Foot 16 (VE) извежда референтна основа.
Ако VIN + обикновено се въвежда, пин 14 няма сигнал за свръхток, а VCC2-VE = 12v означава, че изходното напрежение на изхода е нормално, сигналът на задвижването извежда високо ниво, а сигналът за повреда и ниско напрежение извеждат ниско ниво. Първо, трите сигнала се въвеждат в JP3, D е ниско, B е ниско и 50 × DMOS е изключено. По това време четирите състояния на входа на JP1 са ниски, високи, ниски и ниски от горе до долу, а високата точка на точка А задвижва тристепенната тръба на Дарлингтън, за да бъде включена, а IGBT също е включен.