Принсипи схемаи гардонандаи MOSFET пуриқтидор чист?

Ҳамон MOSFET-и пурқувват, истифодаи схемаҳои гуногуни гардонанда хусусиятҳои гуногуни коммутатсионӣ ба даст меорад. Истифодаи кори хуби схемаи гардонанда метавонад дастгоҳи коммутатсионӣ дар ҳолати нисбатан идеалии коммутатсионӣ кор кунад, дар айни замон кӯтоҳ кардани вақти коммутатсионӣ, кам кардани талафоти коммутатсионӣ, насб кардани самаранокии кор, эътимоднокӣ ва бехатарӣ аҳамияти калон дорад. Аз ин ру, бартарй ва норасоихои схемаи гардонанда бевосита ба кори схемаи асосй таъсир мерасонанд, рационализацияи конструк-цияи схемаи харакаткунанда торафт ахамияти калон пайдо мекунад. Андозаи хурди тиристор, вазни сабук, самаранокии баланд, умри дароз, истифодааш осон, метавонад ба осонӣ ислоҳкунанда ва инвертерро қатъ кунад ва сохтори схемаро бо сабаби тағир додани андозаи ислоҳкунанда ё инвертер тағир дода наметавонад. IGBT як таркиби аст. дастгоҳиMOSFETва GTR, ки дорои хусусиятҳои суръати гузариш зуд, устувории хуби гармӣ, қудрати хурди ронандагӣ ва схемаи оддии гардонанда мебошад ва бартариҳои пастшавии шиддати хурди давлатӣ, шиддати баланд тобовар ва ҷараёни қабули баланд дорад. IGBT ҳамчун як дастгоҳи асосии тавлиди нерӯи барқ, алахусус дар ҷойҳои пурқувват, одатан дар категорияҳои гуногун истифода мешавад.

Схемаи беҳтарини ронандагӣ барои дастгоҳҳои коммутатсионӣ-иқтидори MOSFET бояд ба талаботи зерин ҷавобгӯ бошад:

(1) Вақте ки найчаи коммутатсионӣ ба кор андохта мешавад, схемаи ронандагӣ метавонад ҷараёни босуръати пойгоҳро таъмин кунад, то ҳангоми фурӯзон кардани он қувваи кофии ронандагӣ мавҷуд бошад ва ҳамин тавр талафоти фурӯзонро кам кунад.

(2) Ҳангоми интиқоли найчаи коммутатсионӣ, ҷараёни асосие, ки аз ҷониби схемаи драйвери MOSFET таъмин карда шудааст, метавонад кафолат диҳад, ки найчаи барқ ​​​​дар ҳолати гузариши пуршуда дар ҳама гуна ҳолати сарборӣ ва талафоти нисбатан ками интиқолро таъмин мекунад. Барои кам кардани вақти нигоҳдорӣ, дастгоҳ бояд пеш аз хомӯш шудан дар ҳолати шадиди сершавӣ бошад.

(3) қатъ, схемаи гардонанда бояд гардонандаи заминаи кофии баръаксро таъмин кунад, то интиқолдиҳандагони боқимондаро дар минтақаи пойгоҳ зуд кашад, то вақти нигоҳдорӣ кам карда шавад; ва шиддати буридани ғарази баръаксро илова кунед, то ҷараёни коллектор барои кам кардани вақти фуруд зуд афтад. Албатта, қатъи тиристор ҳоло ҳам асосан аз паст шудани шиддати баръакси анод барои анҷом додани қатъ аст.

Дар айни замон, тиристор бо шумораи муқоисашаванда танҳо тавассути трансформатор ё изолятсияи оптикӣ барои ҷудо кардани охири шиддати паст ва охири шиддати баланд ва сипас тавассути схемаи табдилдиҳӣ барои интиқоли тиристор ҳаракат мекунад. Дар IGBT барои истифодаи кунунии бештари модули гардонандаи IGBT, балки IGBT ҳамгирошуда, худидоракунии система, ташхиси худ ва дигар модулҳои функсионалии IPM.

Дар ин мақола, барои тиристоре, ки мо истифода мебарем, схемаи гардонандаи таҷрибавиро тарҳрезӣ мекунем ва санҷиши воқеиро қатъ мекунем, то исбот кунад, ки он тиристорро ронда метавонад. Дар мавриди гардонандаи IGBT, ин мақола асосан намудҳои асосии ҷории диски IGBT, инчунин схемаи гардонандаи мувофиқи онҳо ва гардонандаи изолятсияи оптокоуплерро барои қатъ кардани озмоиши симулятсия маъмулан муаррифӣ мекунад.

2. Омӯзиши схемаи гардонандаи тиристор дар маҷмӯъ шароити кори тиристор инҳоянд:

(1) тиристор шиддати аноди баръаксро қабул мекунад, новобаста аз он ки дарвоза кадом навъи шиддатро қабул мекунад, тиристор дар ҳолати хомӯш аст.

(2) Тиристор шиддати пешакии анодиро қабул мекунад, танҳо дар ҳолате, ки дарвоза шиддати мусбатро қабул мекунад, тиристор фаъол аст.

(3) Тиристор дар њолати ноќил, танњо як шиддати анодии мусбат, новобаста аз шиддати дарвоза, тиристор ба гузаронанда исрор мекард, яъне пас аз гузаронидани тиристор, дарвоза гум мешавад. (4) тиристор дар ҳолати интиқол, вақте ки шиддати занҷираи асосӣ (ё ҷорӣ) ба сифр наздик мешавад, тиристор қатъ мешавад. Мо тиристорро интихоб мекунем TYN1025, шиддати тобовараш аз 600В то 1000В, ҷорӣ то 25А. он талаб мекунад, ки шиддати гардонандаи дарвоза аз 10V то 20V, ҷараёни гардонанда аз 4mA то 40mA аст. ва ҷараёни нигоҳдории он 50mA, ҷараёни муҳаррик 90mA аст. ё DSP ё CPLD амплитудаи сигналро то 5V триггер мекунад. Пеш аз ҳама, то он даме, ки амплитудаи 5В ба 24В ва баъд тавассути трансформатори изолятсияи 2:1 барои табдил додани сигнали триггери 24В ба сигнали триггери 12V ҳангоми анҷом додани вазифаи изолятсияи шиддати боло ва поён.

Тарҳрезӣ ва таҳлили схемаҳои таҷрибавӣ

Пеш аз ҳама, схемаи пурзӯр, аз ҳисоби схемаи изолятсияи трансформатор дар марҳилаи қафоиMOSFETдастгоҳ ба сигнали триггери 15В ниёз дорад, бинобар ин зарурати аввал амплитудаи сигнали триггери 5V ба сигнали триггери 15V тавассути сигнали MC14504 5V, ки ба сигнали 15В табдил дода мешавад ва сипас тавассути CD4050 дар баромади ташаккули сигнали гардонандаи 15V, канали 2 ба сигнали вуруди 5V пайваст карда шудааст, канали 1 ба баромади канали 2 пайваст аст Сигнали вуруди 5В, канали 1 ба баромади сигнали триггери 15В пайваст аст.

Қисми дуюм схемаи трансформатори изолятсия мебошад, вазифаи асосии схема ин аст: сигнали триггери 15V, ки ба сигнали триггери 12В табдил дода мешавад, то қафои интиқоли тиристорро ангезад ва сигнали триггери 15V ва масофаи байни қафоро иҷро кунад. марҳила.

Принсипи кори схема ин аст: аз сабабиMOSFETШиддати гардонандаи IRF640 аз 15 В, аз ин рӯ, пеш аз ҳама, дар J1 дастрасӣ ба сигнали мавҷи квадратии 15 В тавассути муқовимати R4 ба танзимгари 1N4746 пайваст карда шудааст, то шиддати триггер устувор бошад, аммо инчунин шиддати триггер аз ҳад зиёд баланд набошад. , MOSFET-ро сӯзонда, сипас ба MOSFET IRF640 (дар асл, ин найчаи коммутатсионӣ, назорати охири қафои кушодан ва пӯшидани охири қафои фурӯзон ва хомӯширо назорат кунед), пас аз назорат кардани давраи кори сигнали гардонанда, барои идора кардани вақти фурӯзон ва хомӯш кардани MOSFET. Вақте ки MOSFET кушода аст, баробар ба хоки D-қутби он, хомӯш аст, вақте ки он кушода аст, пас аз занҷири бозгашт-охири муодили 24 V. Ва трансформатор ба воситаи тағйири шиддат аст, то охири рости сигнали баромади 12 V кунад . Нуги рости трансформатор ба купруки росткунак пайваст карда мешавад ва баъд сигнали 12В аз пайвасткунаки X1 мебарояд.

Проблемахое, ки дар рафти тачриба дучор шуданд

Пеш аз хама, хангоми ба кор андохтани кувваи электр прогулчй ногахон вазид ва баъд хангоми тафтиши схема маълум шуд, ки дар конструк-цияи аввалини схемаи он мушкилй ба амал омадааст. Дар аввал, барои беҳтар кардани таъсири баромади найчаи коммутатсионӣ, ҷудокунии заминии 24V ва 15V замин, ки қутби G дарвозаи MOSFET-ро ба қафои қутби S баробар мекунад, боздошта мешавад, ки дар натиҷа триггери бардурӯғ мешавад. Табобат аз он иборат аст, ки замини 24V ва 15V ба ҳам пайваст карда шавад ва боз барои қатъ кардани таҷриба, схема муқаррарӣ кор мекунад. Пайвастшавии схема муқаррарӣ аст, аммо ҳангоми иштирок дар сигнали гардонанда, гармии MOSFET, инчунин сигнали гардонанда барои як муддати вақт, сӯзишворӣ дамида мешавад ва сипас сигнали гардонандаро илова кунед, муҳофизаткунанда бевосита дамида мешавад. Схемаро тафтиш кунед, ки сикли вазифаи сатҳи баланди сигнали гардонанда хеле калон аст, ки дар натиҷа вақти фаъолсозии MOSFET хеле дароз аст. Тарҳрезии ин схема ҳангоми кушодани MOSFET, 24V мустақиман ба ақсои MOSFET илова карда мешавад ва муқовимати маҳдудкунандаи ҷараёнро илова накардааст, агар мӯҳлат барои ҷараён хеле калон бошад, зарари MOSFET, зарурати танзими давраи вазифаи сигнал наметавонад хеле калон бошад, умуман аз 10% то 20% ё камтар.

2.3 Санҷиши схемаи гардонанда

Барои санҷидани имконпазирии схемаи гардонанда, мо онро барои рондани схемаи тиристори бо ҳам пай дар пай пайвастшуда истифода мебарем, тиристорро дар силсила бо ҳамдигар ва сипас зидди параллел, дастрасӣ ба занҷир бо реаксияи индуктивӣ, таъминоти барқ манбаи шиддати 380В AC мебошад.

MOSFET дар ин схема, тиристор Q2, Q8 сигнали триггер тавассути дастрасии G11 ва G12, дар ҳоле ки Q5, Q11 сигнали триггер тавассути дастрасии G21, G22. Пеш аз он ки сигнали гардонанда ба сатҳи дарвозаи тиристор қабул карда шавад, барои беҳтар кардани қобилияти зидди дахолати тиристор, дарвозаи тиристор ба резистор ва конденсатор пайваст карда мешавад. Ин схема ба индуктор пайваст карда мешавад ва баъд ба занҷири асосӣ гузошта мешавад. Пас аз назорати кунҷи интиқоли тиристор барои назорат кардани индуктори калон ба вақти схемаи асосӣ, занҷирҳои болоӣ ва поёнии кунҷи фазаи фарқияти сигнали триггер дар ним давра, G11 ва G12 болоии сигнали триггер ҳама вақт аст. тавассути схемаи гардонандаи марҳилаи пеши трансформатори изолятсия аз ҳамдигар ҷудо карда мешавад, поёнии G21 ва G22 низ аз ҳамон тарз сигнал ҷудо карда мешавад. Ду сигнали триггер гузариши тиристори зидди параллели мусбат ва манфиро ба вуҷуд меорад, дар болои 1 канал ба тамоми шиддати занҷираи тиристор пайваст мешавад, дар гузарониши тиристор ба 0 табдил меёбад ва 2, 3 канал ба занҷири тиристор боло ва поён пайваст мешавад. сигналҳои триггери роҳ, канали 4 бо ҷараёни тамоми ҷараёни тиристор чен карда мешавад.

2 канал як сигнали триггери мусбатро чен кард, ки дар болои интиқоли тиристор ба вуҷуд омадааст, ҷараёни мусбат аст; 3 канал чен як сигнал триггер баръакс, ангеза занҷираи поёнии гузаронидани thyristor, ҷорӣ манфӣ аст.

3.Схемаи диски IGBT-и семинари IGBT-и гардонандаи IGBT бисёр дархостҳои махсус дорад, ки ҷамъбаст карда шудаанд:

(1) суръати баландшавӣ ва пастшавии набзи шиддат бояд ба қадри кофӣ калон бошад. igbt фурӯзон шавад, канори пешбари шиддати нишеб ба дарвозаи G ва эмитент E байни дарвоза илова карда мешавад, то он зуд фурӯзон шавад, то ба гардиши кӯтоҳтарин сари вақт расида, талафотро кам кунад. Ҳангоми қатъ шудани IGBT, схемаи гардонандаи дарвоза бояд канори фурудгоҳи IGBT шиддати хеле нишебро таъмин кунад ва ба дарвозаи IGBT G ва эмитент E дар байни шиддати баръакси мувофиқ гузорад, то IGBT зуд қатъ карда шавад, вақти хомӯширо кӯтоҳ кунад, кам кунад. талафоти қатъ.

(2) Пас аз интиқоли IGBT, шиддат ва ҷараёне, ки аз ҷониби схемаи гардонандаи дарвоза таъмин карда мешавад, бояд амплитудаи кофӣ барои шиддат ва ҷараёни гардонандаи IGBT бошад, то баромади қувваи IGBT ҳамеша дар ҳолати сершуда бошад. Сарбории муваққатӣ, қудрати ронандагӣ, ки аз ҷониби схемаи гардонандаи дарвоза таъмин карда мешавад, бояд кофӣ бошад, ки IGBT аз минтақаи сершавӣ ва осеб набарояд.

(3) Схемаи гардонандаи дарвозаи IGBT бояд шиддати гардонандаи мусбати IGBT-ро барои гирифтани арзиши мувофиқ таъмин кунад, алахусус дар ҷараёни кори таҷҳизоти дар IGBT истифодашаванда, шиддати мусбии гардонанда бояд ба ҳадди ақали арзиши зарурӣ интихоб карда шавад. Истифодаи ивазкунии шиддати дарвозаи IGBT барои беҳтарин бояд 10V ~ 15V бошад.

(4) Раванди қатъи IGBT, шиддати манфии ғаразнок, ки дар байни дарвоза - эмитент истифода мешавад, ба зуд қатъ шудани IGBT мусоидат мекунад, аммо набояд аз ҳад калон гирифта шавад, қабули муқаррарии -2V то -10V.

(5) дар ҳолати сарбории бузурги индуктивӣ, гузариши хеле зуд зараровар аст, сарбории калони индуктивӣ дар IGBT зуд фурӯзон ва хомӯш карда мешавад, басомади баланд ва амплитудаи баланд ва паҳнои танги шиддати хӯшаи Ldi / dt -ро ба вуҷуд меорад. , хӯша аст, ба осонӣ ҷаббида нест, осон ба ташаккули зарари дастгоҳ.

(6) Азбаски IGBT дар ҷойҳои баландшиддат истифода мешавад, аз ин рӯ, схемаи гардонанда бояд бо тамоми схемаи идоракунӣ дар потенсиали изолятсияи шадид, истифодаи оддии изолятсияи пайвасти оптикии баландсуръат ё изолятсияи пайвасти трансформатор бошад.

Ҳолати схемаи гардонанда

Бо рушди технологияи интегралӣ, схемаи гардонандаи дарвозаи IGBT асосан аз ҷониби микросхемаҳои интегралӣ идора карда мешавад. Ҳолати назорат ҳоло ҳам асосан се намуд аст:

(1) навъи триггери мустақим бидуни изолятсияи барқӣ байни сигналҳои даромад ва баромад.

(2) гардонандаи изолятсияи трансформатор байни сигналҳои даромад ва баромад бо истифода аз изолятсияи трансформатори импулс, сатҳи шиддати изолятсия то 4000В.

3 равиш ба таври зерин вуҷуд дорад

Муносибати ғайрифаъол: баромади трансформатори дуюмдараҷа барои мустақиман рондани IGBT истифода мешавад, аз сабаби маҳдудияти баробарсозии вольт-сония, он танҳо ба ҷойҳое татбиқ мешавад, ки давраи корӣ чандон тағир намеёбад.

Усули фаъол: трансформатор танҳо сигналҳои ҷудогонаро таъмин мекунад, дар схемаи дуюмдараҷаи пурқувваткунандаи пластикӣ барои рондани IGBT, шакли мавҷи гардонанда беҳтар аст, аммо зарурати таъмини қувваи ёрирасони алоҳида.

Усули худтаъминкунӣ: трансформатори импулс барои интиқоли ҳам энергияи гардонанда ва ҳам технологияи модуляцияи басомади баланд ва демодулятсия барои интиқоли сигналҳои мантиқӣ истифода мешавад, ки ба равиши худтаъминкунии модуляторӣ ва технологияи худтаъминкунии вақт тақсим мешавад, ки дар он модуляция -навъи барқи худтаъминкуниро ба пули ислоҳкунанда барои тавлиди таъминоти нерӯи зарурӣ, технологияи модуляцияи басомади баланд ва демодулятсия барои интиқоли сигналҳои мантиқӣ.

3. Тамос ва фарқи байни тиристор ва гардонандаи IGBT

Схемаи гардонандаи тиристор ва IGBT байни маркази шабеҳ фарқият доранд. Пеш аз ҳама, ду схемаи гардонанда талаб карда мешавад, ки дастгоҳи коммутатсионӣ ва схемаи идоракуниро аз ҳамдигар ҷудо кунанд, то ки схемаҳои баландшиддат ба схемаи идоракунӣ таъсир нарасонанд. Сипас, ҳарду ба сигнали гардонандаи дарвоза барои фаъол кардани дастгоҳи гузариш истифода мешаванд. Фарқият дар он аст, ки гардонандаи тиристор сигнали ҷорӣро талаб мекунад, дар ҳоле ки IGBT сигнали шиддатро талаб мекунад. Пас аз интиқоли дастгоҳи коммутатсионӣ, дарвозаи тиристор назорати истифодаи тиристорро гум кардааст, агар шумо тиристорро хомӯш кардан хоҳед, терминалҳои тиристор бояд ба шиддати баръакс илова карда шаванд; ва қатъи IGBT танҳо бояд ба дарвозаи шиддати манфии ронандагӣ илова карда шавад, то IGBT-ро хомӯш кунад.

4. Хулоса

Ин коғаз асосан ба ду қисмати ҳикоя тақсим карда шудааст, қисми якуми дархости схемаи гардонандаи тиристор барои қатъ кардани ривоят, тарҳрезии схемаи гардонандаи мувофиқ ва тарҳи схема ба схемаи амалии тиристор тавассути моделиронӣ татбиқ карда мешавад. ва таҷриба барои исботи имконпазирии схемаи гардонанда, раванди таҷрибавӣ, ки ҳангоми таҳлили мушкилот дучор омадаанд, қатъ ва ҳал карда мешаванд. Қисми дуюми баҳси асосӣ дар бораи IGBT бо дархости схемаи гардонанда ва дар ин замина минбаъд ҷорӣ кардани схемаи гардонандаи IGBT маъмулан истифодашаванда ва схемаи асосии изолятсияи оптокоуплер барои қатъ кардани моделиронӣ ва таҷриба, исбот кардани имконпазирии схемаи гардонанда.