Apakah Fenomena Nadi Sempit
Sebagai sejenis suis kuasa, IGBT memerlukan masa tindak balas tertentu daripada isyarat aras pintu kepada proses pensuisan peranti, sama seperti ia mudah untuk memerah tangan terlalu cepat dalam hidup untuk menukar pintu, nadi pembukaan terlalu pendek boleh menyebabkan terlalu tinggi pancang voltan atau masalah ayunan frekuensi tinggi.Fenomena ini berlaku tanpa daya dari semasa ke semasa kerana IGBT didorong oleh isyarat termodulat PWM frekuensi tinggi.Lebih kecil kitaran tugas, lebih mudah untuk mengeluarkan denyutan sempit, dan ciri pemulihan terbalik diod pembaharuan anti-selari IGBT FWD menjadi lebih pantas semasa pembaharuan pensuisan keras.Kepada 1700V/1000A IGBT4 E4, spesifikasi dalam suhu simpang Tvj.op = 150 ℃, masa pensuisan tdon = 0.6us, tr = 0.12us dan tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, lebar nadi sempit tidak boleh kurang daripada jumlah masa penukaran spesifikasi.Dalam amalan, disebabkan oleh ciri-ciri beban yang berbeza seperti fotovoltaik dan storan tenaga yang sangat besar apabila faktor kuasa + / – 1, nadi sempit akan muncul berhampiran titik sifar semasa, seperti penjana kuasa reaktif SVG, penapis aktif APF faktor kuasa 0, nadi sempit akan muncul berhampiran arus beban maksimum, aplikasi sebenar arus berhampiran titik sifar lebih berkemungkinan muncul pada ayunan frekuensi tinggi bentuk gelombang keluaran, masalah EMI berlaku.
Fenomena nadi sempit punca
Dari asas semikonduktor, sebab utama fenomena nadi sempit adalah kerana IGBT atau FWD baru mula dihidupkan, tidak serta-merta diisi dengan pembawa, apabila pembawa merebak apabila menutup IGBT atau cip diod, berbanding dengan pembawa sepenuhnya diisi selepas penutupan, di / dt mungkin meningkat.Voltan lampau pemadaman IGBT yang lebih tinggi sepadan akan dijana di bawah kearuhan sesat komutasi, yang juga boleh menyebabkan perubahan mendadak dalam arus pemulihan terbalik diod dan dengan itu fenomena snap-off.Bagaimanapun, fenomena ini berkait rapat dengan teknologi cip IGBT dan FWD, voltan dan arus peranti.
Pertama, kita perlu bermula dari skema nadi berganda klasik, angka berikut menunjukkan logik pensuisan voltan pemacu get IGBT, arus dan voltan.Dari logik pemacu IGBT, ia boleh dibahagikan kepada toff masa mati nadi sempit, yang sebenarnya sepadan dengan tan masa pengaliran positif diod FWD, yang mempunyai pengaruh besar pada arus puncak pemulihan terbalik dan kelajuan pemulihan, seperti titik A dalam rajah, kuasa puncak maksimum pemulihan terbalik tidak boleh melebihi had FWD SOA;dan tan masa menghidupkan nadi sempit, ini mempunyai kesan yang agak besar ke atas proses mematikan IGBT, seperti titik B dalam rajah, terutamanya pancang voltan mematikan IGBT dan ayunan mengekori semasa.
Tetapi peranti nadi yang terlalu sempit menghidupkan turn-off akan menyebabkan masalah apa?Dalam amalan, apakah had lebar nadi minimum yang munasabah?Masalah-masalah ini sukar diperolehi formula universal untuk dikira secara langsung dengan teori dan formula, analisis teori dan penyelidikan juga agak kecil.Daripada bentuk gelombang ujian sebenar dan keputusan untuk melihat graf untuk bercakap, analisis dan ringkasan ciri-ciri dan persamaan aplikasi, lebih kondusif untuk membantu anda memahami fenomena ini, dan kemudian mengoptimumkan reka bentuk untuk mengelakkan masalah.
Hidupkan nadi sempit IGBT
IGBT sebagai suis aktif, menggunakan kes sebenar untuk melihat graf untuk bercakap tentang fenomena ini adalah lebih meyakinkan, untuk mempunyai beberapa barangan kering bahan.
Menggunakan modul berkuasa tinggi IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 sebagai objek ujian, ciri-ciri mematikan peranti apabila ton berubah dalam keadaan Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25℃, merah ialah Ic pengumpul, biru ialah voltan pada kedua-dua hujung IGBT Vce, hijau ialah voltan pemacu Vge.Vge.tan nadi berkurangan daripada 2us kepada 1.3us untuk melihat perubahan lonjakan voltan ini Vcep, rajah berikut menggambarkan bentuk gelombang ujian secara progresif untuk melihat proses perubahan, terutamanya ditunjukkan dalam bulatan.
Apabila tan menukar Ic semasa, dalam dimensi Vce untuk melihat perubahan ciri yang disebabkan oleh tan.Graf kiri dan kanan menunjukkan pancang voltan Vce_peak pada arus berbeza Ic di bawah keadaan Vce=800V dan 1000V yang sama.daripada keputusan ujian masing-masing, tan mempunyai kesan yang agak kecil pada pancang voltan Vce_peak pada arus kecil;apabila arus pemadam meningkat, pemadaman nadi sempit terdedah kepada perubahan arus secara mendadak dan seterusnya menyebabkan pancang voltan tinggi.Mengambil graf kiri dan kanan sebagai koordinat untuk perbandingan, ton mempunyai kesan yang lebih besar pada proses penutupan apabila Vce dan Ic semasa lebih tinggi, dan berkemungkinan besar mengalami perubahan semasa secara mendadak.Daripada ujian untuk melihat contoh ini FF1000R17IE4, nadi minimum tan masa paling munasabah tidak kurang daripada 3us.
Adakah terdapat perbezaan antara prestasi modul arus tinggi dan modul arus rendah mengenai isu ini?Ambil modul kuasa sederhana FF450R12ME3 sebagai contoh, rajah berikut menunjukkan overshoot voltan apabila tan berubah untuk arus ujian yang berbeza Ic.
Keputusan yang sama, kesan tan pada overshoot voltan mati adalah diabaikan pada keadaan arus rendah di bawah 1/10*Ic.Apabila arus dinaikkan kepada arus undian 450A atau bahkan 2*Ic semasa 900A, voltan overshoot dengan lebar tan adalah sangat jelas.Untuk menguji prestasi ciri-ciri keadaan operasi di bawah keadaan yang melampau, 3 kali arus undian 1350A, lonjakan voltan telah melebihi voltan penyekat, yang dibenamkan dalam cip pada tahap voltan tertentu, bebas daripada lebar tan. .
Rajah berikut menunjukkan bentuk gelombang ujian perbandingan ton=1us dan 20us pada Vce=700V dan Ic=900A.Daripada ujian sebenar, lebar nadi modul pada tan=1us telah mula berayun, dan lonjakan voltan Vcep adalah 80V lebih tinggi daripada tan=20us.Oleh itu, adalah disyorkan bahawa masa nadi minimum tidak boleh kurang daripada 1us.
Hidupkan nadi sempit FWD
Dalam litar separuh jambatan, toff nadi pemadaman IGBT sepadan dengan tan masa hidup FWD.Rajah di bawah menunjukkan bahawa apabila masa hidup FWD kurang daripada 2us, puncak arus terbalik FWD akan meningkat pada arus undian 450A.Apabila toff lebih besar daripada 2us, arus pemulihan terbalik puncak FWD pada asasnya tidak berubah.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 untuk melihat ciri-ciri diod berkuasa tinggi, terutamanya dalam keadaan arus rendah dengan perubahan tan, baris berikut menunjukkan keadaan VR = 900V, 1200V, dalam keadaan arus kecil IF = 20A perbandingan langsung daripada dua bentuk gelombang, adalah jelas bahawa apabila tan = 3us, osiloskop tidak dapat menahan amplitud ayunan frekuensi tinggi ini.Ini juga membuktikan bahawa ayunan frekuensi tinggi arus beban melebihi titik sifar dalam aplikasi peranti berkuasa tinggi dan proses pemulihan songsang masa singkat FWD berkait rapat.
Selepas melihat bentuk gelombang intuitif, gunakan data sebenar untuk mengukur dan membandingkan proses ini dengan lebih lanjut.dv/dt dan di/dt diod berbeza mengikut toff, dan semakin kecil masa pengaliran FWD, semakin cepat ciri songsangnya.Apabila semakin tinggi VR pada kedua-dua hujung FWD, apabila nadi pengaliran diod menjadi lebih sempit, kelajuan pemulihan terbalik diodnya akan dipercepatkan, khususnya melihat data dalam keadaan tan = 3us.
VR = 1200V apabila.
dv/dt=44.3kV/us;di/dt=14kA/us.
Pada VR=900V.
dv/dt=32.1kV/us;di/dt=12.9kA/us.
Memandangkan ton=3us, ayunan frekuensi tinggi bentuk gelombang adalah lebih sengit, dan di luar kawasan kerja selamat diod, ketepatan masa tidak boleh kurang daripada 3us dari sudut pandangan FWD diod.
Dalam spesifikasi IGBT 3.3kV voltan tinggi di atas, tan masa pengaliran hadapan FWD telah ditakrifkan dengan jelas dan diperlukan, dengan mengambil 2400A/3.3kV HE3 sebagai contoh, masa pengaliran diod minimum 10us telah diberikan dengan jelas sebagai had, yang terutamanya kerana kearuhan sesat litar sistem dalam aplikasi kuasa tinggi adalah agak besar, masa pensuisan agak lama, dan sementara dalam proses pembukaan peranti Ia adalah mudah untuk melebihi penggunaan kuasa diod maksimum yang dibenarkan PRQM.
Daripada bentuk gelombang ujian sebenar dan keputusan modul, lihat graf dan bercakap tentang beberapa ringkasan asas.
1. impak tan lebar nadi pada IGBT mematikan arus kecil (kira-kira 1/10*Ic) adalah kecil dan sebenarnya boleh diabaikan.
2. IGBT mempunyai pergantungan tertentu pada tan lebar nadi apabila mematikan arus tinggi, lebih kecil tan semakin tinggi lonjakan voltan V, dan mengekori arus turn-off akan berubah secara tiba-tiba dan ayunan frekuensi tinggi akan berlaku.
3. Ciri-ciri FWD mempercepatkan proses pemulihan terbalik kerana masa yang tepat menjadi lebih pendek, dan semakin pendek FWD tepat pada masa akan menyebabkan dv/dt dan di/dt yang besar, terutamanya dalam keadaan arus rendah.Di samping itu, IGBT voltan tinggi diberikan masa hidup diod minimum yang jelas tonmin=10us.
Bentuk gelombang ujian sebenar dalam kertas telah memberikan beberapa rujukan masa minimum untuk memainkan peranan.
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. telah mengeluarkan dan mengeksport pelbagai mesin pick and place kecil sejak 2010. Mengambil kesempatan daripada R&D kami yang kaya dan berpengalaman, pengeluaran terlatih, NeoDen memenangi reputasi hebat daripada pelanggan seluruh dunia.
Dengan kehadiran global di lebih 130 negara, prestasi cemerlang, ketepatan tinggi dan kebolehpercayaan mesin NeoDen PNP menjadikannya sempurna untuk R&D, prototaip profesional dan pengeluaran kelompok kecil hingga sederhana.Kami menyediakan penyelesaian profesional peralatan SMT sehenti.
Tambah:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, China
telefon:86-571-26266266
Masa siaran: Mei-24-2022