Wat is it prinsipe fan it driuwsirkwy fan in MOSFET mei hege krêft?

Deselde MOSFET mei hege krêft, it gebrûk fan ferskate driuwsirkels sil ferskate skeakeleigenskippen krije. It brûken fan goede prestaasjes fan it stasjon circuit kin meitsje it macht switching apparaat wurkje yn in relatyf ideale switching steat, wylst ferkoarting fan de switching tiid, ferminderjen switching ferliezen, de ynstallaasje fan de wurking effisjinsje, betrouberens en feiligens binne fan grutte betsjutting. Dêrom, de foardielen en neidielen fan de driuwfear circuit direkt beynfloedet de prestaasjes fan de wichtichste circuit, de rationalisaasje fan it ûntwerp fan de driuwfear circuit wurdt hieltyd wichtiger. Thyristor lytse grutte, licht gewicht, hege effisjinsje, lang libben, maklik te brûken, kin maklik stopje de gelykrichter en inverter, en kin net feroarje de circuit struktuer ûnder it útgongspunt fan it feroarjen fan de grutte fan de likerjochter of inverter current.IGBT is in gearstalde apparaat fanMOSFETen GTR, dat hat de skaaimerken fan flugge switching snelheid, goede termyske stabiliteit, lytse driuwende macht en ienfâldige drive circuit, en hat de foardielen fan lytse on-state voltage drop, hege wjerstean spanning en hege akseptaasje hjoeddeistige. IGBT as in mainstream macht útfier apparaat, benammen yn hege-power plakken, is faak brûkt yn ferskate kategoryen.

It ideale driuwsirkwy foar MOSFET-skeakelapparaten mei hege krêft moat oan de folgjende easken foldwaan:

(1) As de macht switching buis wurdt ynskeakele, it driuwende circuit kin soargje foar in fluch-opkommende basis hjoeddeistige, sadat der genôch driuwende macht as it wurdt ynskeakele, dus it ferminderjen fan de turn-on ferlies.

(2) Tidens it wikseljen buis conduction, de basis hjoeddeistige levere troch de MOSFET bestjoerder circuit kin soargje dat de macht buis is yn verzadigd conduction steat ûnder eltse lading betingst, garandearje relatyf leech conduction ferlies. Om de opslachtiid te ferminderjen, moat it apparaat yn in krityske sêdingstastân wêze foardat it ôfsluten is.

(3) shutdown, it drive circuit moat soargje foar genôch reverse basis drive om fluch lûke út de oerbleaune dragers yn de basis regio te ferminderjen de opslach tiid; en foegje reverse bias cutoff spanning ta, sadat de samlerstrom rap falt om de lâningstiid te ferminderjen. Fansels is it ôfsluten fan 'e thyristor noch foaral troch de omkearde anodespanningsfal om de ôfsluting te foltôgjen.

Op it stuit, de thyristor drive mei in fergelykber oantal krekt troch de transformator of optocoupler isolaasje te skieden de lege spanning ein en hege spanning ein, en dan troch de konverzje circuit te riden de thyristor conduction. Op de IGBT foar it hjoeddeiske gebrûk fan mear IGBT drive module, mar ek yntegrearre IGBT, systeem sels-ûnderhâld, sels-diagnoaze en oare funksjonele modules fan de IPM.

Yn dit papier, foar de thyristor wy brûke, ûntwerp eksperimintele drive circuit, en stopje de echte test om te bewizen dat it kin ride de thyristor. As foar de oandriuwing fan IGBT, dit papier yntrodusearret benammen de hjoeddeiske wichtichste typen fan IGBT drive, likegoed as harren oerienkommende drive circuit, en de meast brûkte optocoupler isolaasje drive te stopjen de simulaasje eksperimint.

2. Thyristor drive circuit stúdzje yn it algemien de thyristor bedriuwsbetingsten binne:

(1) de thyristor akseptearret de omkearde anode spanning, nettsjinsteande de poarte akseptearret hokker soarte fan spanning, de thyristor is yn 'e út steat.

(2) Thyristor akseptearret foarút anode spanning, allinnich yn it gefal fan de poarte akseptearret in positive spanning de thyristor is op.

(3) Thyristor yn 'e conduction betingst, mar in bepaalde positive anode spanning, nettsjinsteande de poarte spanning, de thyristor insist op conduction, dat is, nei de thyristor conduction, de poarte is ferlern. (4) thyristor yn de conduction betingst, doe't de wichtichste circuit spanning (as hjoeddeistige) redusearre nei tichtby nul, de thyristor shutdown. Wy kieze de thyristor is TYN1025, har wjerstânspanning is 600V oant 1000V, stroom oant 25A. it fereasket de poarte drive spanning is 10V to 20V, drive current is 4mA to 40mA. en syn ûnderhâld hjoeddeistige is 50mA, de motor hjoeddeistige is 90mA. itsij DSP as CPLD trigger sinjaal amplitude sa lang as 5V. Earst fan alles, sa lang as de amplitude fan 5V yn 24V, en dan troch in 2:1 isolaasje transformator te bekearen de 24V trigger sinjaal yn in 12V trigger sinjaal, wylst it foltôgjen fan de funksje fan de boppeste en legere spanning isolaasje.

Eksperimintele circuit ûntwerp en analyze

Earst fan alle, de ympuls circuit, fanwege de isolemint transformator circuit yn de efterste poadium fan deMOSFETapparaat moat 15V trigger sinjaal, dus de needsaak om earst amplitude 5V trigger sinjaal yn in 15V trigger sinjaal, fia it MC14504 5V sinjaal, omboud ta in 15V sinjaal, en dan troch de CD4050 op 'e útfier fan' e 15V drive sinjaal foarmjouwing, kanaal 2 is ferbûn mei it 5V input sinjaal, kanaal 1 is ferbûn mei de output Kanaal 2 is ferbûn mei it 5V input sinjaal, kanaal 1 is ferbûn mei de útfier fan it 15V triggersignaal.

It twadde diel is de isolaasje transformator circuit, de wichtichste funksje fan it circuit is: it 15V trigger sinjaal, omboud ta in 12V trigger sinjaal te trigger de efterkant fan de thyristor conduction, en te dwaan it 15V trigger sinjaal en de ôfstân tusken de rêch poadium.

It wurkprinsipe fan it circuit is: troch deMOSFETIRF640 drive voltage fan 15V, dus, earst fan alle, yn J1 tagong ta 15V fjouwerkante wave sinjaal, troch de wjerstân R4 ferbûn mei de tafersjochhâlder 1N4746, sadat de trigger spanning is stabyl, mar ek te meitsje de trigger spanning is net te heech , ferbaarnd MOSFET, en dan nei de MOSFET IRF640 (yn feite is dit in skeakelbuis, de kontrôle fan 'e efterkant fan' e it iepenjen en sluten fan 'e efterkant fan' e yn- en útskeakelje), nei it kontrolearjen fan 'e duty cycle fan it oandriuwsinjaal, om de yn- en útskeakeling fan' e MOSFET te kontrolearjen. As de MOSFET iepen is, lykweardich oan syn D-poalgrûn, út as it iepen is, nei it efterste circuit lykweardich oan 24 V. En de transformator is troch de spanningsferoaring om it rjochte ein fan it 12 V-útfiersignaal te meitsjen . It rjochte ein fan 'e transformator is ferbûn mei in lykrjochterbrêge, en dan wurdt it 12V-sinjaal útstjoerd fan connector X1.

Problemen tsjinkaam tidens it eksperimint

Earst fan alles, doe't de macht waard ynskeakele, de lont ynienen blies, en letter by it kontrolearjen fan it circuit, it waard fûn dat der in probleem mei de earste circuit design. Yn earste ynstânsje, om it effekt fan syn wikselbuisútfier better te meitsjen, wurdt de 24V-grûn- en 15V-grûnskieding, wêrtroch't de MOSFET-poarte G-poal lykweardich makket oan 'e efterkant fan' e S-poal, ophongen, wat resulteart yn falske triggering. Behanneling is om de 24V en 15V grûn tegearre te ferbinen, en wer om it eksperimint te stopjen, wurket it circuit normaal. Circuit ferbining is normaal, mar doe't dielnimme oan de driuwfear sinjaal, MOSFET waarmte, plus stasjon sinjaal foar in perioade fan tiid, de fuse wurdt blaasd, en dan foegjen de driuwfear sinjaal, de fuse wurdt direkt blaasd. Kontrolearje it sirkwy fûn dat de plichtsyklus op hege nivo fan it stasjonsinjaal te grut is, wat resulteart yn 'e MOSFET-ynskeakeltiid te lang. It ûntwerp fan dit circuit makket as de MOSFET iepen is, 24V direkt tafoege oan 'e úteinen fan' e MOSFET, en hat gjin stroombeheinende wjerstân tafoege, as de tiid te lang is om de stroom te grut te meitsjen, MOSFET skea, de needsaak om de plichtsyklus fan it sinjaal te regeljen kin net te grut wêze, oer it algemien yn 'e 10% oant 20% of sa.

2.3 Ferifikaasje fan it stasjon circuit

Om de helberens fan 'e driuwsirkwy te ferifiearjen, brûke wy it om it thyristor-sirkwy te riden dy't yn searje mei elkoar ferbûn binne, de thyristor yn searje mei elkoar en dan anty-parallel, tagong ta it circuit mei induktive reaktânsje, de stroomfoarsjenning is 380V AC spanning boarne.

MOSFET yn dit circuit, de thyristor Q2, Q8 trigger sinjaal fia de G11 en G12 tagong, wylst Q5, Q11 trigger sinjaal fia de G21, G22 tagong. Foardat it oandriuwsinjaal wurdt ûntfongen op it nivo fan 'e thyristorpoarte, om it anty-ynterferinsjefermogen fan' e thyristor te ferbetterjen, is de poarte fan 'e thyristor ferbûn mei in wjerstân en kondensator. Dit circuit is ferbûn mei de inductor en dan set yn de wichtichste circuit. Nei it kontrolearjen fan de conduction hoeke fan 'e thyristor te kontrolearjen de grutte inductor yn' e wichtichste circuit tiid, de boppeste en legere circuits fan 'e faze hoeke fan' e trigger sinjaal ferskil fan in heale syklus, de boppeste G11 en G12 is in trigger sinjaal hielendal troch de driuwfear circuit fan de foarste poadium fan de isolemint transformator wurdt isolearre fan elkoar, de legere G21 en G22 is ek isolearre út deselde wize it sinjaal. De twa triggersignalen triggerje anty-parallel thyristor circuit positive en negative conduction, boppe de 1 kanaal is ferbûn mei de hiele thyristor circuit spanning, yn 'e thyristor conduction wurdt it 0, en 2, 3 kanaal is ferbûn mei de thyristor circuit op en del de dyk trigger sinjalen, de 4 kanaal wurdt mjitten troch de stream fan de hiele thyristor hjoeddeistige.

2 kanaal mjitten in posityf triggersignaal, trigger boppe de thyristorgelieding, de stroom is posityf; 3 kanaal metten in omkearde trigger sinjaal, trigger de legere sirkwy fan de thyristor conduction, de hjoeddeiske is negatyf.

3.IGBT drive circuit fan it seminar IGBT drive circuit hat in protte spesjale oanfragen, gearfette:

(1) ride de snelheid fan opkomst en fal fan 'e spanning puls moat wêze genôch grut. igbt oansette, de foaroansteande râne fan 'e steile poarte spanning wurdt tafoege oan de poarte G en emitter E tusken de poarte, sadat it wurdt fluch ynskeakele te berikken de koartste beurt op tiid te ferminderjen turn op ferliezen. Yn de IGBT shutdown, de poarte drive circuit moat soargje foar de IGBT landing râne is hiel steile shutdown spanning, en nei de IGBT poarte G en emitter E tusken de passende reverse bias voltage, sadat de IGBT snelle shutdown, koarter de shutdown tiid, ferminderjen de shutdown ferlies.

(2) Nei IGBT-gelieding moatte de driuwspanning en stroom levere troch it poarte-drive-circuit genôch amplitude wêze foar de IGBT-drive-spanning en stroom, sadat de krêftútfier fan 'e IGBT altyd yn in verzadigde steat is. Transiente overload, de driuwende krêft levere troch it poarte-drive-circuit moat genôch wêze om te soargjen dat de IGBT de sêdingsregio en skea net útkomt.

(3) IGBT-poarte-drive-circuit moat IGBT-positive drive-spanning leverje om de passende wearde te nimmen, benammen yn it koartslutingsproses fan 'e apparatuer brûkt yn' e IGBT, moat de positive drive-spanning selektearre wurde oant de minimale fereaske wearde. It wikseljen fan tapassing fan 'e poartespanning fan' e IGBT moat 10V ~ 15V wêze foar it bêste.

(4) IGBT shutdown proses, de negative bias spanning tapast tusken de poarte - emitter is befoarderlik foar de flugge shutdown fan de IGBT, mar moat net nommen wurde te grut, gewoane take -2V to -10V.

(5) yn it gefal fan grutte inductive loads, te fluch skeakeljen is skealik, grutte inductive loads yn 'e IGBT rapid turn-on en turn-off, sil produsearje hege-frekwinsje en hege amplitude en smelle breedte fan de spike spanning Ldi / dt , de spike is net maklik te absorbearjen, maklik om apparaat skea te foarmjen.

(6) As de IGBT wurdt brûkt yn heechspanningsplakken, dus de driuwfear circuit moat wêze mei de hiele kontrôle circuit yn it potinsjeel fan slimme isolemint, it gewoane gebrûk fan hege-snelheid optyske coupling isolaasje of transformator coupling isolaasje.

Drive circuit status

Mei de ûntwikkeling fan yntegreare technology wurdt de hjoeddeistige IGBT-poarte-drive-sirkwy meast regele troch yntegreare chips. De kontrôlemodus is noch foaral trije soarten:

(1) direkte triggering type gjin elektryske isolemint tusken de ynfier- en útfier sinjalen.

(2) transformator isolaasje drive tusken de input en output sinjalen mei help fan puls transformator isolaasje, isolaasje spanning nivo oant 4000V.

Der binne 3 oanpakken as folget

Passive oanpak: de útfier fan 'e sekundêre transformator wurdt brûkt om direkt de IGBT te riden, fanwegen de beheiningen fan' e volt-sekonde lykmakker, is it allinich fan tapassing op plakken wêr't de duty cycle net folle feroaret.

Aktive metoade: de transformator jout allinnich isolearre sinjalen, yn de sekundêre plestik fersterker circuit te riden IGBT, drive waveform is better, mar de needsaak om te foarsjen aparte helptiidwurd macht.

Self-supply metoade: puls transformator wurdt brûkt foar it oerdragen fan sawol oandriuwing enerzjy en hege-frekwinsje modulaasje en demodulaasje technology foar oerdracht fan logyske sinjalen, ferdield yn modulaasje-type sels-oanbod oanpak en time-sharing technology sels-oanbod, wêryn de modulaasje -type self-supply power nei de likerjochterbrêge om de fereaske stroomfoarsjenning, hege frekwinsjemodulaasje en demodulaasjetechnology te generearjen om logyske sinjalen te ferstjoeren.

3. Kontakt en ferskil tusken thyristor en IGBT drive

Thyristor en IGBT drive circuit hat in ferskil tusken de ferlykbere sintrum. Alderearst binne de twa rydkringen nedich om it skeakelapparaat en it kontrôlesirkwy fan elkoar te isolearjen, om foar te kommen dat heechspanningssirkels in ynfloed hawwe op 'e kontrôlekring. Dan wurde beide tapast op it sinjaal fan 'e poarte-drive om it skeakelapparaat oan te lûken. It ferskil is dat de thyristor drive fereasket in hjoeddeiske sinjaal, wylst de IGBT fereasket in spanning sinjaal. Nei it skeakeljen apparaat conduction, de poarte fan 'e thyristor hat ferlern kontrôle fan it brûken fan' e thyristor, as jo wolle ôfslute de thyristor, de thyristor terminals moatte wurde tafoege oan de omkearde spanning; en IGBT shutdown allinne moatte wurde tafoege oan 'e poarte fan' e negative driuwende spanning, te sluten de IGBT.

4. Konklúzje

Dit papier is benammen ferdield yn twa dielen fan it ferhaal, it earste diel fan it fersyk fan 'e thyristor-drive-sirkwy om it ferhaal te stopjen, it ûntwerp fan' e korrespondearjende drive-circuit, en it ûntwerp fan it circuit wurdt tapast op it praktyske thyristor-circuit, troch simulaasje en eksperimintearjen om te bewizen de helberens fan de driuwfear circuit, it eksperimintele proses tsjinkaam yn de analyze fan de problemen stoppe en behannele. It twadde diel fan 'e wichtichste diskusje oer de IGBT op fersyk fan' e drive circuit, en op dizze basis om fierder yntrodusearje de hjoeddeiske algemien brûkte IGBT drive circuit, en de wichtichste optocoupler isolaasje drive circuit te stopjen de simulaasje en eksperimint, te bewizen de helberens fan it oandriuwcircuit.