Déi selwecht High-Power MOSFET, d'Benotzung vu verschiddene Drive Circuits kritt verschidde Schalteigenschaften. D'Benotzung vu gudder Leeschtung vum Drive Circuit kann de Stroumschaltapparat an engem relativ ideale Schaltzoustand funktionnéieren, wärend d'Schaltzäit verkierzt, d'Schaltverloschter reduzéieren, d'Installatioun vun der Operatiounseffizienz, Zouverlässegkeet a Sécherheet si vu grousser Bedeitung. Dofir beaflossen d'Virdeeler an Nodeeler vum Drive Circuit direkt d'Performance vum Haaptschaltung, d'Rationaliséierung vum Design vum Drive Circuit ass ëmmer méi wichteg. Thyristor kleng Gréisst, liicht Gewiicht, héich Effizienz, laang Liewen, einfach ze benotzen, kann einfach de rectifier an inverter stoppen, a kann de Circuit Struktur net änneren ënner der Viraussetzung vun der Gréisst vun der rectifier oder inverter aktuell änneren.IGBT ass e Komposit Apparat vunMOSFETan GTR, déi huet d'Charakteristiken vun séier schalt Vitesse, gutt thermesch Stabilitéit, kleng dreiwend Muecht an einfach fueren Circuit, an huet d'Virdeeler vun kleng op-Staat Spannungsfall, héich widderstoen Volt an héich Akzeptanz aktuell. IGBT als Mainstream Power Output Apparat, besonnesch op High-Power Plazen, gouf allgemeng a verschiddene Kategorien benotzt.
Den ideale Fuerkreeslaf fir High-Power MOSFET-Schaltgeräter soll déi folgend Ufuerderunge erfëllen:
(1) Wann d'Kraaftschalterröhre ageschalt ass, kann de Fuerekrees e séier eropgoen Basisstroum ubidden, sou datt et genuch Fuerkraaft gëtt wann et ageschalt ass, sou datt de Turn-on Verloscht reduzéiert gëtt.
(2) Wärend der Schalterleitung kann de Basisstroum, deen vum MOSFET-Treiberschaltung zur Verfügung gestallt gëtt, suergen, datt d'Kraaftröhre an engem gesättigte Leedungszoustand ënner all Laaschtbedingung ass, a vergläichbar nidderegen Leedungsverloscht assuréiert. Fir d'Späicherzäit ze reduzéieren, sollt den Apparat an engem kriteschen Sättigungszoustand virum Ausschalten sinn.
(3) Ausschaltung, de Drive Circuit soll genuch ëmgedréint Basisfahrt ubidden fir séier déi verbleiwen Träger an der Basisregioun ze zéien fir d'Späicherzäit ze reduzéieren; a füügt d'Reverse Bias Cutoff Spannung un, sou datt de Sammlerstroum séier fällt fir d'Landungszäit ze reduzéieren. Natierlech ass d'Ausschaltung vum Thyristor nach ëmmer haaptsächlech duerch d'Reverse Anode Spannungsfall fir de Shutdown ofzeschléissen.
Am Moment, der thyristor fueren mat enger vergläichbarer Zuel vun just duerch den Transformator oder optocoupler Isolatioun der niddereg Volt Enn an héich Volt Enn ze trennen, an dann duerch d'Konversioun Circuit der thyristor Leedung ze fueren. Op der IGBT fir déi aktuell Notzung vun méi IGBT fueren Modul, awer och integréiert IGBT, System Self-Maintenance, Self-Diagnos an aner funktionell Moduler vun der IPM.
An dësem Pabeier, fir den thyristor mir benotzen, Design experimentell fueren Circuit, an stoppen der real Test ze beweisen, datt et der thyristor fueren kann. Wéi fir de fueren vun IGBT, dësem Pabeier stellt haaptsächlech déi aktuell Haaptrei Zorte vun IGBT fueren, wéi och hir entspriechend fueren Circuit, an déi allgemeng benotzt optocoupler Isolatioun fueren der Simulatioun Experimenter ze stoppen.
2. Thyristor Drive Circuit Etude am Allgemengen d'thyristor Betribssystemer Konditiounen sinn:
(1) den Thyristor akzeptéiert déi ëmgedréint Anodespannung, onofhängeg vum Paart akzeptéiert wéi eng Spannung, den Thyristor ass am Off-Staat.
(2) Thyristor akzeptéiert Forward Anodespannung, nëmmen am Fall vum Gate akzeptéiert eng positiv Spannung den Thyristor op.
(3) Thyristor am Leedungsbedingung, nëmmen eng gewësse positiv Anodespannung, onofhängeg vun der Gatespannung, huet den Thyristor op d'Leedung insistéiert, dat heescht, no der Thyristorleitung ass de Paart verluer. (4) Thyristor am Leedungsbedingung, wann d'Haaptschaltspannung (oder Stroum) op bal Null reduzéiert gëtt, den Thyristorausschaltung. Mir wielen den Thyristor ass TYN1025, seng Widderstandspannung ass 600V bis 1000V, aktuell bis 25A. et erfuerdert d'Gate Drive Volt ass 10V bis 20V, Drive Stroum ass 4mA bis 40mA. a säin Ënnerhaltstroum ass 50mA, de Motorstroum ass 90mA. entweder DSP oder CPLD Ausléiser Signal Amplitude sou laang wéi 5V. Éischtens, soulaang d'Amplitude vu 5V an 24V, an dann duerch en 2:1 Isolatiounstransformator fir den 24V Ausléisersignal an en 12V Ausléisersignal ze konvertéieren, wärend d'Funktioun vun der ieweschter an der ënneschter Spannungsisolatioun ofgeschloss ass.
Experimentell Circuit Design an Analyse
Éischt vun all, der Schwong Circuit, wéinst der Isolatioun transformer Circuit am Réck Etapp vun derMOSFETApparat brauch 15V Ausléiser Signal, also de Besoin fir d'éischt Amplitude 5V Ausléiser Signal an e 15V Ausléiser Signal, duerch de MC14504 5V Signal, ëmgewandelt an en 15V Signal, an dann duerch den CD4050 op der Ausgang vum 15V Drive Signal Gestaltung, Kanal 2 ass mam 5V Input Signal ugeschloss, de Kanal 1 ass mam Ausgang verbonnen.
Den zweeten Deel ass den Isolatiounstransformator Circuit, d'Haaptfunktioun vum Circuit ass: den 15V Ausléisersignal, ëmgewandelt an en 12V Ausléisersignal fir de Réck vun der Thyristorleitung auszeléisen, an den 15V Ausléisersignal an d'Distanz tëscht dem Réck ze maachen. Etapp.
D'Aarbechtsprinzip vum Circuit ass: wéinst derMOSFETIRF640 Fuertspannung vun 15V, also, éischtens, am J1 Zougang zu 15V Quadratwellensignal, duerch de Widderstand R4 verbonne mat dem Reguléierer 1N4746, sou datt d'Ausléiserspannung stabil ass, awer och fir d'Ausléiserspannung net ze héich ze maachen , verbrannt MOSFET, an dann op de MOSFET IRF640 (tatsächlech ass dëst e Schalterröhr, d'Kontroll vum Réck Enn vun der Ouverture a Schließung. Kontrolléiert de Réck Enn vum Turn-on an Ausschalten), nodeems se kontrolléiert hunn Duty Cycle vum Drive-Signal, fir d'Uschalt- an Ausschaltzäit vum MOSFET ze kontrolléieren. Wann de MOSFET op ass, gläichwäerteg mat sengem D-Pole Buedem, aus wann et op ass, nom Back-End Circuit entspriechend 24 V. An den Transformator ass duerch d'Spannungsännerung fir de richtege Enn vum 12 V Ausgangssignal ze maachen . De richtege Enn vum Transformator ass mat enger Gläichretterbréck ugeschloss, an dann gëtt den 12V Signal vum Connector X1 erausginn.
Problemer während dem Experiment begéint
Als éischt, wann d'Kraaft ageschalt gouf, ass d'Sicherung op eemol geblosen, a spéider beim Iwwerpréiwen vum Circuit gouf festgestallt datt et e Problem mam initialen Circuitdesign war. Am Ufank, fir den Effet vu sengem Schalterröhrausgang besser ze maachen, ass d'24V Buedem an 15V Buedemtrennung, wat de MOSFET's Gate G Pol gläichwäerteg mam Réck vum S Pol mécht, suspendéiert, wat zu falschen Ausléisung resultéiert. D'Behandlung ass den 24V an 15V Buedem mateneen ze verbannen, an erëm fir den Experiment ze stoppen, funktionnéiert de Circuit normalerweis. Circuitverbindung ass normal, awer wann Dir un de Drive Signal deelhëllt, MOSFET Hëtzt, plus Drive Signal fir eng Zäit, ass d'Sicherung geblosen, a füügt dann d'Drive-Signal un, d'Sicherung gëtt direkt geblosen. Kontrolléiert de Circuit fonnt datt den Héichniveau Flichtzyklus vum Fuersignal ze grouss ass, wat doduerch datt d'MOSFET-Uschaltzäit ze laang ass. Den Design vun dësem Circuit mécht wann de MOSFET op ass, 24V direkt un d'Enn vum MOSFET bäigefüügt, an huet keen Stroumbegrenzungswiderstand bäigefüügt, wann d'On-Zäit ze laang ass fir de Stroum ze grouss ze maachen, MOSFET Schued, de Besoin fir de Flichtzyklus vum Signal ze regléieren kann net ze grouss sinn, allgemeng an den 10% bis 20% oder sou.
2.3 Verifizéierung vum Drive Circuit
Fir d'Machbarkeet vum Drive Circuit z'iwwerpréiwen, benotze mir et fir den Thyristor Circuit an Serie mateneen ze fueren, den Thyristor a Serie mateneen an dann anti-parallel, Zougang zum Circuit mat induktiver Reaktanz, d'Energieversuergung ass 380V AC Spannungsquell.
MOSFET an dësem Circuit, den thyristor Q2, Q8 Ausléiser Signal duerch den G11 an G12 Zougang, während Q5, Q11 Ausléiser Signal duerch den G21, G22 Zougang. Ier d'Antriebssignal op den Thyristorgateniveau opgeholl gëtt, fir d'Anti-Interferenzfäegkeet vum Thyristor ze verbesseren, ass d'Paart vum Thyristor mat engem Widderstand a Kondensator verbonnen. Dëse Circuit ass mat der Induktor verbonnen an dann an den Haaptkrees gesat. Nodeems Dir de Leedungswénkel vum Thyristor kontrolléiert fir de groussen Induktor an d'Haaptkreeszäit ze kontrolléieren, sinn déi iewescht an ënnescht Kreesleef vum Phasewinkel vum Ausléisersignal Ënnerscheed vun engem hallwe Zyklus, den ieweschten G11 a G12 ass en Ausléisersignal de ganze Wee duerch d'Drive Circuit vun der viischter Bühn vum Isolatiounstransformator ass vuneneen isoléiert, déi ënnescht G21 an G22 ass och vun der selwechter Aart wéi d'Signal isoléiert. Déi zwee Ausléisersignaler ausléisen den antiparallellen Thyristorkrees positiv an negativ Leitung, iwwer dem 1 Kanal ass mat der ganzer Thyristor Circuit Spannung verbonnen, an der Thyristorleitung gëtt et 0, an 2, 3 Kanal ass mam Thyristor Circuit erop an erof verbonnen d'Strooss Ausléiser Signaler, de 4 Kanal gëtt duerch de Flux vum ganzen Thyristorstroum gemooss.
2 Kanal gemooss e positiven Ausléiser Signal, ausgeléist iwwer der Thyristorleitung, de Stroum ass positiv; 3 Kanal gemooss engem ëmgedréint Ausléiser Signal, den ënneschten Circuit vun der thyristor Leedung ausléisen, de Stroum ass negativ.
3.IGBT Drive Circuit vum Seminar IGBT Drive Circuit huet vill speziell Ufroen, zesummegefaasst:
(1) Fuert den Taux vum Opstieg a vum Fall vum Spannungsimpuls sollt genuch grouss sinn. igbt Tour op, gëtt de Virreider vun der géi Paartspannung un d'Gate G an d'Emitter E tëscht dem Paart bäigefüügt, sou datt et séier ageschalt gëtt fir de kuerste Tour op Zäit z'erreechen fir d'Verloschter ze reduzéieren. Am IGBT-Shutdown soll de Gate Drive Circuit den IGBT Landungsrand ubidden ass ganz géi Shutdown Spannung, an zum IGBT Gate G an Emitter E tëscht der entspriechender Reverse Bias Volt, sou datt den IGBT schnelle Shutdown, d'Shutdown Zäit verkierzt, reduzéieren den Ofschlossverloscht.
(2) No der IGBT-Leedung, soll d'Drive-Spannung a Stroum, déi vum Gate Drive Circuit geliwwert gëtt, genuch Amplitude fir d'IGBT Drive Volt a Stroum sinn, sou datt d'Muechtausgang vum IGBT ëmmer an engem gesättigte Staat ass. Transient Iwwerlaaschtung, d'Fuerkraaft, déi vum Gate Drive Circuit zur Verfügung gestallt gëtt, sollt genuch sinn fir sécherzestellen datt den IGBT net aus der Sättigungsregioun a Schued erausgeet.
(3) IGBT Gate Drive Circuit soll IGBT positiv Fuertspannung ubidden fir de passenden Wäert ze huelen, virun allem am Kuerzschlussbetribsprozess vun der Ausrüstung déi am IGBT benotzt gëtt, soll déi positiv Fuerspannung op de Minimum Wäert ausgewielt ginn. Schaltapplikatioun vun der Gatespannung vum IGBT sollt 10V ~ 15V fir dat Bescht sinn.
(4) IGBT Shutdown Prozess, déi negativ Viraussetzungsspannung, déi tëscht dem Gate - Emitter applizéiert gëtt, ass förderlech fir de schnelle Shutdown vun der IGBT, awer sollt net ze grouss geholl ginn, gewéinlech huelen -2V bis -10V.
(5) am Fall vu groussen induktiven Lasten ass ze séier Schaltung schiedlech, grouss induktiv Lasten am IGBT rapide Turn-on a Turn-Off, produzéieren héich Frequenz an héich Amplituden a schmuel Breet vun der Spikespannung Ldi / dt , D'Spike ass net einfach ze absorbéieren, einfach fir Gerätschued ze bilden.
(6) Wéi den IGBT an Héichspannungsplazen benotzt gëtt, sou datt de Drive Circuit mat dem ganze Kontrollkrees am Potenzial vun enger schwiereger Isolatioun, der gewéinlecher Notzung vun High-Speed-opteschen Kupplungsisolatioun oder Transformatorkupplungsisolatioun.
Drive Circuit Status
Mat der Entwécklung vun integréierter Technologie gëtt den aktuellen IGBT Gate Drive Circuit meeschtens duerch integréiert Chips kontrolléiert. De Kontrollmodus ass nach ëmmer haaptsächlech dräi Aarte:
(1) direkt Ausléisertyp keng elektresch Isolatioun tëscht den Input- an Ausgangssignaler.
(2) Transformator Isolatiounsfuerer tëscht den Input an Output Signaler mat Pulstransformator Isolatioun, Isolatiounspannungsniveau bis 4000V.
Et ginn 3 Approche wéi follegt
Passiv Approche: den Ausgang vum sekundären Transformator gëtt benotzt fir den IGBT direkt ze fueren, wéinst de Beschränkungen vun der Volt-Sekonn Ausgläichung, ass et nëmmen applicabel op Plazen wou den Duty Cycle net vill ännert.
Aktiv Method: den Transformator liwwert nëmmen isoléiert Signaler, am sekundäre Plastiksverstärkerschaltung fir IGBT ze fueren, d'Welleform vun der Drive ass besser, awer de Besoin fir getrennt Hëllefskraaft ze bidden.
Selbstversuergungsmethod: Pulstransformator gëtt benotzt fir béid Drive Energie an Héichfrequenz Modulatiouns- an Demodulatiounstechnologie fir Iwwerdroung vu Logiksignaler ze vermëttelen, ënnerdeelt an Modulatiounstyp Selbstversuergung Approche an Zäitdeelungstechnologie Selbstversuergung, an där d'Modulatioun -Typ Selbstversuergungskraaft un d'Griichterbréck fir déi erfuerderlech Energieversuergung ze generéieren, Héichfrequenzmodulatioun an Demodulatiounstechnologie fir Logik Signaler ze vermëttelen.
3. Kontakt an Ënnerscheed tëscht thyristor an IGBT fueren
Thyristor an IGBT Drive Circuit huet en Ënnerscheed tëscht dem ähnlechen Zentrum. Éischt vun all, sinn déi zwee fueren Circuit néideg der schalt Apparat an der Kontroll Circuit vun all aner ze isoléieren, sou wéi héich-Volt Circuit ze vermeiden Impakt op der Kontroll Circuit hunn. Dann gi béid op d'Gate Drive Signal applizéiert fir de Schaltgerät auszeléisen. Den Ënnerscheed ass datt den Thyristor Drive e Stroumsignal erfuerdert, während den IGBT e Spannungssignal erfuerdert. No der Schaltgerätsleitung huet d'Paart vum Thyristor d'Kontroll iwwer d'Benotzung vum Thyristor verluer, wann Dir den Thyristor auszeschalten wëllt, sollten d'Tyristorklemmen op d'Reverse Volt hinzugefügt ginn; an IGBT shutdown muss nëmmen op d'Paart vun der negativ dreiwend Volt dobäi ginn, der IGBT auszeschalten.
4. Conclusioun
Dëse Pabeier ass haaptsächlech an zwee Deeler vun der narrativ opgedeelt, den éischten Deel vun der Thyristor Drive Circuit Ufro fir d'narrativ ze stoppen, den Design vum entspriechende Drive Circuit, an den Design vum Circuit gëtt op de prakteschen Thyristor Circuit applizéiert, duerch Simulatioun an Experimenter fir d'Machbarkeet vum Drive Circuit ze beweisen, den experimentellen Prozess, deen an der Analyse vun de Probleemer begéint ass, gestoppt a behandelt. Den zweeten Deel vun der Haaptdiskussioun iwwert d'IGBT op Ufro vun der fueren Circuit, an op dëser Basis weider déi aktuell allgemeng benotzt IGBT fueren Circuit aféieren, an den Haapt optocoupler Isolatioun fueren Circuit der Simulatioun an Experimenter ze stoppen, ze beweisen. Machbarkeet vum Drive Circuit.
Post Zäit: Apr-15-2024
