Dieselfde hoë-krag MOSFET, die gebruik van verskillende dryfkringe sal verskillende skakel eienskappe kry. Die gebruik van goeie werkverrigting van die dryfkring kan die kragskakeltoestel in 'n relatief ideale skakeltoestand laat werk, terwyl die skakeltyd verkort word, skakelverliese verminder word, die installering van die bedryfsdoeltreffendheid, betroubaarheid en veiligheid is van groot belang. Daarom beïnvloed die voor- en nadele van die dryfkring direk die werkverrigting van die hoofkring, die rasionalisering van die ontwerp van die dryfkring word toenemend belangrik. Tiristor klein grootte, ligte gewig, hoë doeltreffendheid, lang lewe, maklik om te gebruik, kan maklik die gelykrigter en omskakelaar stop, en kan nie die kringstruktuur verander onder die veronderstelling dat die grootte van die gelykrigter of omskakelaarstroom verander word nie.IGBT is 'n saamgestelde toestel vanMOSFETen GTR, wat die kenmerke van vinnige skakelspoed, goeie termiese stabiliteit, klein dryfkrag en eenvoudige dryfkring het, en het die voordele van 'n klein aan-toestand spanningsval, hoë weerstaanspanning en hoë aanvaardingsstroom. IGBT as 'n hoofstroom kraguitset toestel, veral in hoëkrag plekke, is algemeen gebruik in verskeie kategorieë.
Die ideale dryfkring vir hoëkrag MOSFET-skakeltoestelle moet aan die volgende vereistes voldoen:
(1) Wanneer die kragskakelbuis aangeskakel word, kan die dryfkring 'n vinnig stygende basisstroom verskaf, sodat daar genoeg dryfkrag is wanneer dit aangeskakel word, en sodoende die aanskakelverlies verminder.
(2) Tydens die skakelbuisgeleiding kan die basisstroom wat deur die MOSFET-drywerkring verskaf word, verseker dat die kragbuis onder enige lastoestand in versadigde geleidingstoestand is, wat 'n betreklik lae geleidingsverlies verseker. Om die bergingstyd te verminder, moet die toestel in 'n kritieke versadigingstoestand wees voordat dit afgeskakel word.
(3) afskakeling, moet die dryfkring voldoende omgekeerde basisaandrywing verskaf om die oorblywende draers in die basisstreek vinnig uit te trek om die bergingstyd te verminder; en voeg omgekeerde voorspanning afsnyspanning by, sodat die kollektorstroom vinnig val om die landingstyd te verminder. Natuurlik is die afskakeling van die tiristor steeds hoofsaaklik deur die omgekeerde anode-spanningsval om die afskakeling te voltooi.
Op die oomblik is die tiristor dryf met 'n vergelykbare aantal net deur die transformator of optokoppelaar isolasie die lae spanning einde en hoë spanning einde te skei, en dan deur die omskakeling kring om die tiristor geleiding te dryf. Op die IGBT vir die huidige gebruik van meer IGBT ry module, maar ook geïntegreerde IGBT, stelsel self-onderhoud, self-diagnose en ander funksionele modules van die IPM.
In hierdie vraestel, vir die tiristor wat ons gebruik, ontwerp eksperimentele dryfkring, en stop die werklike toets om te bewys dat dit die tiristor kan aandryf. Wat die aandrywing van IGBT betref, stel hierdie vraestel hoofsaaklik die huidige hooftipes IGBT-aandrywing bekend, sowel as hul ooreenstemmende dryfkring, en die mees gebruikte optokoppelaar-isolasie-aandrywing om die simulasie-eksperiment te stop.
2. Tiristor-aandrywingkringstudie in die algemeen is die tiristor-bedryfstoestande:
(1) die tiristor aanvaar die omgekeerde anodespanning, ongeag of die hek watter soort spanning aanvaar, die tiristor is in die af-toestand.
(2) Tiristor aanvaar voorwaartse anodespanning, slegs in die geval dat die hek 'n positiewe spanning aanvaar, is die tiristor aan.
(3) Tiristor in die geleiding toestand, slegs 'n sekere positiewe anode spanning, ongeag die hek spanning, die tiristor aangedring op geleiding, dit wil sê, na die tiristor geleiding, is die hek verlore. (4) tiristor in die geleiding toestand, wanneer die hoof stroombaan spanning (of stroom) verminder tot naby nul, die tiristor afsluiting. Ons kies die tiristor is TYN1025, sy weerstaanspanning is 600V tot 1000V, stroom tot 25A. dit vereis dat die hekaandrywingspanning 10V tot 20V is, dryfstroom is 4mA tot 40mA. en sy onderhoudstroom is 50mA, die enjinstroom is 90mA. óf DSP of CPLD sneller sein amplitude so lank as 5V. Eerste van alles, so lank as wat die amplitude van 5V in 24V, en dan deur 'n 2:1 isolasie transformator om die 24V sneller sein te omskep in 'n 12V sneller sein, terwyl die voltooiing van die funksie van die boonste en onderste spanning isolasie.
Eksperimentele kringontwerp en analise
Eerste van alles, die hupstoot kring, as gevolg van die isolasie transformator kring in die agterste stadium van dieMOSFETtoestel benodig 15V-snellersein, dus die behoefte om eers 5V-snellersein in 'n 15V-snellersein te amplitudeer, deur die MC14504 5V-sein, omgeskakel na 'n 15V-sein, en dan deur die CD4050 op die uitset van die 15V-aandrywingseinvorming, kanaal 2 is gekoppel aan die 5V insetsein, kanaal 1 is gekoppel aan die uitset Kanaal 2 is gekoppel aan die 5V insetsein, kanaal 1 is gekoppel aan die uitset van die 15V sneller sein.
Die tweede deel is die isolasie transformator kring, die hooffunksie van die stroombaan is: die 15V sneller sein, omgeskakel in 'n 12V sneller sein om die agterkant van die tiristor geleiding te aktiveer, en om die 15V sneller sein en die afstand tussen die rug te doen stadium.
Die werksbeginsel van die stroombaan is: as gevolg van dieMOSFETIRF640 dryfspanning van 15V, dus, in die eerste plek, in J1 toegang tot 15V vierkantgolf sein, deur die weerstand R4 gekoppel aan die reguleerder 1N4746, sodat die snellerspanning stabiel is, maar ook om die snellerspanning nie te hoog te maak nie , verbrand MOSFET, en dan na die MOSFET IRF640 (in werklikheid is dit 'n skakelbuis, die beheer van die agterkant van die opening en toemaak. Beheer die agterkant van die aan- en afskakel), nadat die beheer van die dienssiklus van die dryfsein, om die aan- en afskakeltyd van die MOSFET te kan beheer. Wanneer die MOSFET oop is, gelykstaande aan sy D-pool aarde, af wanneer dit oop is, na die agterkant stroombaan gelykstaande aan 24 V. En die transformator is deur die spanningsverandering om die regterkant van die 12 V uitsetsein te maak . Die regterkant van die transformator word aan 'n gelykrigterbrug gekoppel, en dan word die 12V-sein vanaf konnektor X1 uitgestuur.
Probleme wat tydens die eksperiment ondervind is
Eerstens, toe die krag aangeskakel is, het die lont skielik geblaas, en later toe die stroombaan nagegaan is, is gevind dat daar 'n probleem met die aanvanklike stroombaanontwerp was. Aanvanklik, om die effek van sy skakelbuisuitset te verbeter, word die 24V-grond- en 15V-grondskeiding, wat die MOSFET se hek G-pool gelykstaande aan die agterkant van die S-paal maak, opgeskort, wat lei tot vals sneller. Behandeling is om die 24V- en 15V-grond aanmekaar te koppel, en weer om die eksperiment te stop, werk die stroombaan normaal. Kringverbinding is normaal, maar wanneer deelgeneem word aan die dryfsein, MOSFET-hitte, plus dryfsein vir 'n tydperk, word die lont geblaas, en voeg dan die dryfsein by, die lont is direk geblaas. Kontroleer die stroombaan wat gevind is dat die hoëvlakdienssiklus van die dryfsein te groot is, wat daartoe lei dat die MOSFET-aanskakeltyd te lank is. Die ontwerp van hierdie stroombaan maak wanneer die MOSFET oop is, 24V direk by die punte van die MOSFET bygevoeg, en het nie 'n stroombeperkende weerstand bygevoeg nie, as die aantyd te lank is om die stroom te groot te maak, MOSFET skade, die behoefte om die dienssiklus van die sein te reguleer kan nie te groot wees nie, oor die algemeen in die 10% tot 20% of so.
2.3 Verifikasie van die dryfkring
Om die uitvoerbaarheid van die dryfkring te verifieer, gebruik ons dit om die tiristorstroombaan aan te dryf wat in serie met mekaar gekoppel is, die tiristor in serie met mekaar en dan anti-parallel, toegang tot die stroombaan met induktiewe reaktansie, die kragtoevoer is 380V AC spanning bron.
MOSFET in hierdie stroombaan, die tiristor Q2, Q8 sneller sein deur die G11 en G12 toegang, terwyl Q5, Q11 sneller sein deur die G21, G22 toegang. Voordat die dryfsein na die tiristorhekvlak ontvang word, om die anti-interferensievermoë van die tiristor te verbeter, word die hek van die tiristor aan 'n weerstand en kapasitor gekoppel. Hierdie stroombaan word aan die induktor gekoppel en dan in die hoofstroombaan geplaas. Nadat die geleidingshoek van die tiristor beheer is om die groot induktor in die hoofstroombaan te beheer, is die boonste en onderste stroombane van die fasehoek van die snellerseinverskil van 'n halwe siklus, die boonste G11 en G12 is 'n snellersein al die pad deur die dryfkring van die voorste stadium van die isolasietransformator is van mekaar geïsoleer, die onderste G21 en G22 is ook geïsoleer van dieselfde manier as die sein. Die twee sneller seine sneller anti-parallelle tiristor kring positiewe en negatiewe geleiding, bo die 1 kanaal is gekoppel aan die hele tiristor kring spanning, in die tiristor geleiding word dit 0, en 2, 3 kanaal is gekoppel aan die tiristor kring op en af die pad sneller seine, die 4 kanaal word gemeet deur die vloei van die hele tiristor stroom.
2 kanaal gemeet 'n positiewe sneller sein, geaktiveer bo die tiristor geleiding, die stroom is positief; 3-kanaal gemeet 'n omgekeerde sneller sein, sneller die onderste kring van die tiristor geleiding, die stroom is negatief.
3.IGBT dryfkring van die seminaar IGBT dryfkring het baie spesiale versoeke, opgesom:
(1) dryf die tempo van styging en daling van die spanning pols moet voldoende groot wees. igbt aanskakel, word die voorrand van die steilhekspanning by die hek G en emittor E tussen die hek gevoeg, sodat dit vinnig aangeskakel word om die kortste aanskakeltyd te bereik om aanskakelverliese te verminder. In die IGBT-afskakeling, moet die hekaandrywingkring die IGBT-landingsrand verskaf, is baie steil afskakelspanning, en aan die IGBT-hek G en emitter E tussen die toepaslike omgekeerde voorspanningspanning, sodat die IGBT vinnige afskakeling, die afskakeltyd verkort, verminder die afsluitingsverlies.
(2) Na IGBT-geleiding moet die dryfspanning en stroom wat deur die hekaandrywingkring voorsien word, voldoende amplitude wees vir die IGBT-dryfspanning en stroom, sodat die kraguitset van die IGBT altyd in 'n versadigde toestand is. Verbygaande oorlading, die dryfkrag wat deur die hekaandrywingkring verskaf word, moet voldoende wees om te verseker dat die IGBT nie die versadigingsgebied verlaat en beskadig nie.
(3) IGBT-hekaandrywingkring moet IGBT positiewe dryfspanning verskaf om die toepaslike waarde te neem, veral in die kortsluiting bedryfsproses van die toerusting wat in die IGBT gebruik word, moet die positiewe dryfspanning gekies word tot die minimum waarde wat vereis word. Skakelaanwending van die hekspanning van die IGBT moet 10V ~ 15V vir die beste wees.
(4) IGBT afsluit proses, die negatiewe voorspanning spanning toegepas tussen die hek - emitter is bevorderlik vir die vinnige afskakeling van die IGBT, maar moet nie geneem word te groot, gewone neem -2V tot -10V.
(5) in die geval van groot induktiewe vragte, te vinnig skakeling is skadelik, groot induktiewe vragte in die IGBT vinnige aan- en afskakel, sal hoë frekwensie en hoë amplitude en smal breedte van die piekspanning Ldi / dt produseer , die spyker is nie maklik om te absorbeer nie, maklik om toestelskade te vorm.
(6) Aangesien die IGBT in hoëspanningsplekke gebruik word, moet die dryfkring met die hele beheerkring in die potensiaal van ernstige isolasie wees, die gewone gebruik van hoëspoed optiese koppelingsisolasie of transformatorkoppelingsisolasie.
Rykringstatus
Met die ontwikkeling van geïntegreerde tegnologie word die huidige IGBT-hekaandrywingbaan meestal deur geïntegreerde skyfies beheer. Die beheermodus is steeds hoofsaaklik drie soorte:
(1) direkte snellertipe geen elektriese isolasie tussen die inset- en uitsetseine nie.
(2) transformator isolasie ry tussen die inset en uitset seine met behulp van puls transformator isolasie, isolasie spanning vlak tot 4000V.
Daar is 3 benaderings soos volg
Passiewe benadering: die uitset van die sekondêre transformator word gebruik om die IGBT direk aan te dryf, as gevolg van die beperkings van die volt-sekonde gelykstelling, is dit slegs van toepassing op plekke waar die dienssiklus nie veel verander nie.
Aktiewe metode: die transformator verskaf slegs geïsoleerde seine, in die sekondêre plastiekversterkerkring om IGBT te bestuur, is die golfvorm beter, maar die behoefte om aparte hulpkrag te verskaf.
Selftoevoermetode: pulstransformator word gebruik om beide dryfenergie en hoëfrekwensiemodulasie- en demodulasietegnologie oor te dra vir die oordrag van logiese seine, verdeel in modulasietipe selfvoorsieningbenadering en tyddelingstegnologie selfvoorsiening, waarin die modulasie -tipe selftoevoerkrag na die gelykrigterbrug om die vereiste kragtoevoer, hoëfrekwensiemodulasie en demodulasietegnologie op te wek om logiese seine oor te dra.
3. Kontak en verskil tussen tiristor en IGBT-aandrywing
Tiristor- en IGBT-dryfkring het 'n verskil tussen die soortgelyke sentrum. Eerstens word die twee dryfkringe vereis om die skakeltoestel en die beheerkring van mekaar te isoleer, om te verhoed dat hoëspanningstroombane 'n impak op die beheerkring het. Dan word albei op die hekaandrywingsein toegepas om die skakeltoestel aan te skakel. Die verskil is dat die tiristoraandrywing 'n stroomsein benodig, terwyl die IGBT 'n spanningsein benodig. Na die skakeltoestelgeleiding het die hek van die tiristor beheer verloor oor die gebruik van die tiristor, as jy die tiristor wil afskakel, moet die tiristorklemme by die omgekeerde spanning gevoeg word; en IGBT-afskakeling hoef slegs by die hek van die negatiewe dryfspanning gevoeg te word om die IGBT af te skakel.
4. Gevolgtrekking
Hierdie vraestel is hoofsaaklik verdeel in twee dele van die vertelling, die eerste deel van die tiristor-aandrywingkring-versoek om die verhaal te stop, die ontwerp van die ooreenstemmende aandryfkring, en die ontwerp van die stroombaan word toegepas op die praktiese tiristor-kring, deur middel van simulasie en eksperimentering om die uitvoerbaarheid van die dryfkring te bewys, die eksperimentele proses wat in die ontleding van die probleme ondervind is, gestop en hanteer. Die tweede deel van die hoofbespreking oor die IGBT op versoek van die dryfkring, en op hierdie basis om die huidige algemeen gebruikte IGBT dryfkring verder bekend te stel, en die hoof optokoppelaar isolasie dryfkring om die simulasie en eksperiment te stop, om die haalbaarheid van die dryfkring.
Postyd: 15-Apr-2024
