Kaj je fenomen ozkega pulza
IGBT kot neke vrste stikalo za vklop potrebuje določen reakcijski čas od signala nivoja vrat do procesa preklapljanja naprave, tako kot je v življenju enostavno prehitro stisniti roko, da bi preklopili vrata, lahko prekratek impulz odpiranja povzroči previsok napetostni skoki ali težave z visokofrekvenčnim nihanjem.Ta pojav se od časa do časa pojavi nemočno, saj IGBT poganjajo visokofrekvenčni PWM modulirani signali.Manjši kot je delovni cikel, lažje je oddajanje ozkih impulzov in povratne karakteristike obnovitve protivzporedne obnovitvene diode IGBT FWD postanejo hitrejše med obnavljanjem s trdim preklopom.Za 1700V/1000A IGBT4 E4, specifikacija v temperaturi spoja Tvj.op = 150 ℃, preklopni čas tdon = 0,6us, tr = 0,12us in tdoff = 1,3us, tf = 0,59us, ozka širina impulza ne sme biti manjša kot vsota specifikacijskega preklopnega časa.V praksi se bo zaradi različnih značilnosti obremenitve, kot sta fotovoltaika in shranjevanje energije, v veliki večini, ko je faktor moči +/– 1, ozek impulz pojavil blizu trenutne ničelne točke, kot je generator jalove moči SVG, faktor moči aktivnega filtra APF 0, ozek impulz se bo pojavil blizu največjega obremenitvenega toka, dejanska uporaba toka blizu ničelne točke se bo bolj verjetno pojavila na visokofrekvenčnem nihanju izhodne valovne oblike, nastanejo težave z EMI.
Ozki pulzni fenomen vzroka
Glede na osnove polprevodnikov je glavni razlog za pojav ozkega impulza posledica tega, da se je IGBT ali FWD pravkar začel vklapljati in ni bil takoj napolnjen z nosilci, ko se je nosilec razširil ob izklopu IGBT ali diodnega čipa v primerjavi s popolnim nosilcem napolnjeno po zaustavitvi, di / dt se lahko poveča.Ustrezna višja izklopna prenapetost IGBT bo nastala pod komutacijsko blodečo induktivnostjo, kar lahko povzroči tudi nenadno spremembo povratnega povratnega toka diode in s tem pojav izklopa.Vendar je ta pojav tesno povezan s tehnologijo čipov IGBT in FWD, napetostjo in tokom naprave.
Najprej moramo začeti s klasično shemo dvojnega impulza, naslednja slika prikazuje preklopno logiko napetosti, toka in napetosti pogonskih vrat IGBT.Iz pogonske logike IGBT ga lahko razdelimo na ozek čas izklopa impulza toff, ki dejansko ustreza pozitivnemu prevodnemu času ton diode FWD, kar ima velik vpliv na povratni povratni najvišji tok in hitrost okrevanja, kot je točka A na sliki največja konična moč povratne obnovitve ne more preseči meje FWD SOA;in ozkega vklopnega časa impulza ton, ima to razmeroma velik vpliv na proces izklopa IGBT, kot je točka B na sliki, predvsem na konice izklopne napetosti IGBT in zaostala nihanja toka.
Kakšne težave pa bo povzročil vklop in izklop preozke impulzne naprave?Kakšna je razumna najmanjša omejitev širine impulza v praksi?Te težave je težko izpeljati univerzalne formule za neposredno izračunavanje s teorijami in formulami, teoretične analize in raziskave so prav tako relativno majhne.Od dejanske valovne oblike testa in rezultatov si lahko ogledate graf za govor, analizo in povzetek značilnosti in skupnih značilnosti aplikacije, ki vam pomaga razumeti ta pojav in nato optimizira zasnovo, da se izognete težavam.
IGBT ozki impulzni vklop
IGBT kot aktivno stikalo, uporaba dejanskih primerov za ogled grafa, da bi govorili o tem pojavu, je bolj prepričljiva, imeti nekaj suhega materiala.
Z uporabo visoko zmogljivega modula IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 kot preskusnega predmeta se značilnosti izklopa naprave, ko se tona spremeni pod pogoji Vce=800V, Ic=500A, Rg=1,7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25 ℃, rdeča je kolektor Ic, modra je napetost na obeh koncih IGBT Vce, zelena je pogonska napetost Vge.Vge.impulzna tona se zmanjša z 2us na 1,3us, da vidite spremembo tega napetostnega skoka Vcep, naslednja slika postopno vizualizira testno valovno obliko, da vidite proces spreminjanja, še posebej prikazano v krogu.
Ko ton spremeni trenutni Ic, v dimenziji Vce si oglejte spremembo značilnosti, ki jo povzroči ton.Levi in desni graf prikazujeta konice napetosti Vce_peak pri različnih tokovih Ic pri enakih pogojih Vce=800V oziroma 1000V.iz ustreznih rezultatov preskusa ima ton razmeroma majhen učinek na konice napetosti Vce_peak pri majhnih tokovih;ko se izklopni tok poveča, je izklop z ozkim impulzom nagnjen k nenadnim spremembam toka in posledično povzroči visoke napetostne konice.Če vzamemo levi in desni graf kot koordinate za primerjavo, ima ton večji vpliv na postopek zaustavitve, ko sta Vce in tok Ic višja, in je bolj verjetno, da bo prišlo do nenadne spremembe toka.Iz preskusa, da vidite ta primer FF1000R17IE4, najmanjši impulz ton najbolj razumnega časa ni krajši od 3us.
Ali obstaja razlika med zmogljivostjo visokotokovnih modulov in nizkotokovnih modulov glede tega vprašanja?Vzemimo za primer modul srednje moči FF450R12ME3, naslednja slika prikazuje prekoračitev napetosti, ko se ton spremeni za različne preskusne tokove Ic.
Podobni rezultati, učinek tona na prekoračitev izklopne napetosti je zanemarljiv pri nizkih tokovnih pogojih pod 1/10*Ic.Ko se tok poveča na nazivni tok 450A ali celo na 2*Ic tok 900A, je prekoračitev napetosti s tonsko širino zelo očitna.Da bi preizkusili delovanje značilnosti delovnih pogojev v ekstremnih pogojih, 3-kratni nazivni tok 1350 A, so napetostni skoki presegli blokirno napetost, vgrajeni v čip na določeni ravni napetosti, neodvisno od širine tone .
Naslednja slika prikazuje primerjalne testne valovne oblike ton=1us in 20us pri Vce=700V in Ic=900A.Iz dejanskega preizkusa je širina impulza modula pri ton=1us začela nihati, konica napetosti Vcep pa je za 80 V višja od ton=20us.Zato je priporočljivo, da minimalni čas impulza ne sme biti krajši od 1us.
FWD ozki impulzni vklop
V polmostnem vezju izklopni impulz IGBT toff ustreza času vklopa FWD ton.Spodnja slika prikazuje, da ko je čas vklopa FWD krajši od 2us, se bo vrh povratnega toka FWD povečal pri nazivnem toku 450 A.Ko je toff večji od 2us, je najvišji povratni povratni tok FWD v bistvu nespremenjen.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 za opazovanje značilnosti visoko zmogljivih diod, zlasti pri nizkih tokovnih pogojih s tonskimi spremembami, naslednja vrstica prikazuje pogoje VR = 900 V, 1200 V, v pogojih majhnega toka IF = 20 A neposredne primerjave obeh valovnih oblik je jasno, da ko je ton = 3us, osciloskop ni mogel zadržati amplitude tega visokofrekvenčnega nihanja.To tudi dokazuje, da sta visokofrekvenčno nihanje obremenitvenega toka nad ničelno točko v aplikacijah naprav z veliko močjo in kratkočasovni povratni postopek FWD tesno povezana.
Ko si ogledate intuitivno valovno obliko, uporabite dejanske podatke za nadaljnjo kvantifikacijo in primerjavo tega procesa.dv/dt in di/dt diode se spreminjata s toff in krajši kot je prevodni čas FWD, hitrejše bodo njene povratne karakteristike.Ko je višja VR na obeh koncih FWD, ko postane impulz prevodnosti diode ožji, se bo hitrost povratne obnovitve diode pospešila, posebej če pogledamo podatke v pogojih ton = 3us.
VR = 1200V ko.
dv/dt=44,3kV/us;di/dt=14kA/us.
Pri VR=900V.
dv/dt=32,1kV/us;di/dt=12,9kA/us.
Glede na ton=3us je visokofrekvenčno nihanje valovne oblike intenzivnejše in izven varnega delovnega območja diode čas vklopa ne sme biti krajši od 3us z vidika FWD diode.
V zgornjih specifikacijah visokonapetostnega 3,3 kV IGBT je bil čas prevoda naprej FWD ton jasno opredeljen in zahtevan, pri čemer je za primer vzeto 2400 A/3,3 kV HE3, minimalni prevodni čas diode 10 us je bil jasno podan kot meja, To je predvsem zato, ker je blodeča induktivnost sistemskega vezja v aplikacijah z veliko močjo razmeroma velika, preklopni čas je razmeroma dolg in prehodni proces v procesu odpiranja naprave je enostavno preseči največjo dovoljeno porabo energije diode PRQM.
Iz dejanskih preskusnih valovnih oblik in rezultatov modula si oglejte grafe in se pogovorite o nekaterih osnovnih povzetkih.
1. Vpliv impulzne širine ton na IGBT izklopite majhen tok (približno 1/10*Ic) je majhen in ga je dejansko mogoče prezreti.
2. IGBT ima določeno odvisnost od širine impulza ton pri izklopu visokega toka, manjši kot je ton, višja je konica napetosti V, izklopni tok, ki sledi, se bo nenadoma spremenil in pojavilo se bo visokofrekvenčno nihanje.
3. Značilnosti FWD pospešijo povratni proces okrevanja, ko se čas vklopa skrajša in krajši čas vklopa FWD bo povzročil velike dv/dt in di/dt, zlasti v pogojih nizkega toka.Poleg tega imajo visokonapetostni IGBT jasen minimalni čas vklopa diode tonmin=10us.
Dejanske testne valovne oblike v dokumentu so dale nekaj referenčnega minimalnega časa, da odigrajo vlogo.
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. proizvaja in izvaža različne majhne stroje za pobiranje in odlaganje od leta 2010. Z izkoriščanjem lastnih bogatih izkušenj na področju raziskav in razvoja ter dobro usposobljene proizvodnje si NeoDen pridobi velik ugled pri strankah po vsem svetu.
Z globalno prisotnostjo v več kot 130 državah so odlična zmogljivost, visoka natančnost in zanesljivost strojev NeoDen PNP popolni za raziskave in razvoj, profesionalno izdelavo prototipov ter majhno do srednjeserijsko proizvodnjo.Nudimo profesionalno rešitev opreme SMT na enem mestu.
Dodaj:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, Kitajska
telefon:86-571-26266266
Čas objave: 24. maj 2022