Apa prinsip sirkuit drive MOSFET daya dhuwur?

MOSFET daya dhuwur sing padha, panggunaan sirkuit drive sing beda bakal entuk karakteristik switching sing beda. Panggunaan kinerja apik saka sirkuit drive bisa nggawe piranti ngoper daya bisa ing negara ngoper relatif becik, nalika shortening wektu ngoper, nyuda losses ngoper, instalasi saka efficiency operasi, linuwih lan safety sing pinunjul gedhe. Mulane, kaluwihan lan cacat sirkuit drive langsung mengaruhi kinerja sirkuit utama, rasionalisasi desain sirkuit drive tambah penting. Thyristor ukuran cilik, bobot entheng, efficiency dhuwur, urip dawa, gampang kanggo nggunakake, bisa gampang mungkasi rectifier lan inverter, lan ora bisa ngganti struktur sirkuit ing premis saka ngganti ukuran rectifier utawa inverter saiki.IGBT punika gabungan piranti sakaMOSFETlan GTR, kang nduweni karakteristik kacepetan ngoper cepet, stabilitas termal apik, daya nyopir cilik lan sirkuit drive prasaja, lan duwe kaluwihan saka cilik gulung voltase ing negara, voltase tahan dhuwur lan saiki acceptance dhuwur. IGBT minangka piranti output daya utama, utamane ing papan kanthi daya dhuwur, wis umum digunakake ing macem-macem kategori.

Sirkuit nyopir sing cocog kanggo piranti ngoper MOSFET daya dhuwur kudu nyukupi syarat ing ngisor iki:

(1) Nalika tabung ngoper daya diuripake, sirkuit nyopir bisa nyedhiyani basis cepet-munggah saiki, supaya ana daya nyopir cukup nalika diuripake, saéngga ngurangi turn-on mundhut.

(2) Sajrone konduksi tabung ngoper, arus basis sing diwenehake dening sirkuit driver MOSFET bisa mesthekake yen tabung daya ana ing kahanan konduksi jenuh ing kondisi beban apa wae, njamin mundhut konduksi sing relatif murah. Kanggo nyuda wektu panyimpenan, piranti kudu ana ing kahanan jenuh kritis sadurunge mati.

(3) mati, sirkuit drive kudu nyedhiyani drive dhasar mbalikke cukup kanggo cepet tarik metu operator isih ing wilayah basa kanggo ngurangi wektu panyimpenan; lan nambah voltase cutoff bias mbalikke, supaya saiki Penagih tiba kanthi cepet kanggo ngurangi wektu kebangkrutan. Mesthi, mateni thyristor isih utamane dening penurunan voltase anoda mbalikke kanggo ngrampungake mati.

Ing saiki, drive thyristor karo nomer iso dibandhingke mung liwat trafo utawa isolasi optocoupler kanggo misahake mburi voltase kurang lan mburi voltase dhuwur, lan banjur liwat sirkuit konversi kanggo drive konduksi thyristor. Ing IGBT kanggo nggunakake saiki modul drive liyane IGBT, nanging uga Integrasi IGBT, sistem poto-maintenance, poto-diagnosa lan modul fungsi liyane saka IPM.

Ing makalah iki, kanggo thyristor sing digunakake, ngrancang sirkuit drive eksperimen, lan mungkasi tes nyata kanggo mbuktekake manawa bisa nyopir thyristor. Minangka kanggo drive IGBT, kertas iki utamané pirso jinis utama saiki IGBT drive, uga sirkuit drive sing cocog, lan drive isolasi optocoupler sing paling umum digunakake kanggo mungkasi eksperimen simulasi.

2. Sirkuit penggerak thyristor umume kondisi operasi thyristor yaiku:

(1) thyristor nampa voltase anode mbalikke, preduli saka gapura nampa apa jenis voltase, thyristor ing negara mati.

(2) Thyristor nampa voltase anoda maju, mung ing cilik saka gapura nampa voltase positif thyristor urip.

(3) Thyristor ing kondisi konduksi, mung voltase anode positif tartamtu, preduli saka voltase gerbang, thyristor mekso ing konduksi, sing, sawise konduksi thyristor, gapura ilang. (4) thyristor ing kondisi konduksi, nalika voltase sirkuit utama (utawa saiki) suda kanggo near nul, mati thyristor. Kita milih thyristor yaiku TYN1025, voltase tahan yaiku 600V nganti 1000V, saiki nganti 25A. mbutuhake voltase drive gapura 10V kanggo 20V, drive saiki 4mA kanggo 40mA. lan pangopènan saiki 50mA, engine saiki 90mA. salah siji DSP utawa CPLD pemicu sinyal amplitudo anggere 5V. Kaping pisanan, anggere amplitudo 5V dadi 24V, banjur liwat trafo isolasi 2:1 kanggo ngowahi sinyal pemicu 24V dadi sinyal pemicu 12V, nalika ngrampungake fungsi isolasi voltase ndhuwur lan ngisor.

Desain lan analisis sirkuit eksperimen

Kaping pisanan, sirkuit ngedongkrak, amarga sirkuit trafo isolasi ing tataran mburiMOSFETpiranti perlu sinyal pemicu 15V, supaya perlu kanggo pisanan amplitudo 5V sinyal pemicu menyang sinyal pemicu 15V, liwat sinyal MC14504 5V, diowahi dadi sinyal 15V, lan banjur liwat CD4050 ing output saka 15V drive sinyal mbentuk, saluran 2 disambungake menyang sinyal input 5V, saluran 1 disambungake menyang output Saluran 2 disambungake menyang sinyal input 5V, saluran 1 disambungake menyang output saka sinyal pemicu 15V.

Bagian kapindho yaiku sirkuit trafo isolasi, fungsi utama sirkuit yaiku: sinyal pemicu 15V, diowahi dadi sinyal pemicu 12V kanggo micu konduksi thyristor mburi, lan nindakake sinyal pemicu 15V lan jarak antarane mburi. tataran.

Prinsip kerja sirkuit yaiku: amargaMOSFETIRF640 drive voltase saka 15V, supaya, pisanan kabeh, ing akses J1 kanggo 15V sinyal gelombang kothak, liwat resistor R4 disambungake menyang regulator 1N4746, supaya voltase pemicu stabil, nanging uga kanggo nggawe voltase pemicu ora dhuwur banget , MOSFET burned, lan banjur menyang MOSFET IRF640 (nyatane, iki tabung ngoper, kontrol mburi mburi mbukak lan nutup. Kontrol. mburi mburi nguripake lan mateni), sawise Ngontrol siklus tugas sinyal drive, kanggo bisa kanggo ngontrol turn-on lan mateni wektu MOSFET. Nalika MOSFET mbukak, padha karo lemah D-pole, mati nalika mbukak, sawise sirkuit mburi-mburi padha karo 24 V. Lan trafo liwat owah-owahan voltase kanggo nggawe mburi tengen sinyal output 12 V. . Pucuk tengen trafo disambungake menyang jembatan rectifier, lan banjur sinyal 12V output saka konektor X1.

Masalah sing ditemoni sajrone eksperimen

Kaping pisanan, nalika daya diuripake, sekring tiba-tiba nyebul, lan mengko nalika mriksa sirkuit kasebut, ana masalah karo desain sirkuit awal. Kaping pisanan, supaya luwih efek saka output tabung ngoper, pemisahan lemah 24V lan 15V lemah, kang ndadekake MOSFET gapura G pole padha karo mburi kutub S dilereni soko tugas, asil ing micu palsu. Perawatan yaiku nyambungake lemah 24V lan 15V bebarengan, lan maneh kanggo mungkasi eksperimen, sirkuit bisa digunakake kanthi normal. Sambungan Circuit iku normal, nanging nalika melu ing sinyal drive, MOSFET panas, plus sinyal drive kanggo sawetara wektu, sekring diunekake, lan banjur nambah sinyal drive, sekring langsung diunekake. Priksa sirkuit ketemu sing siklus tugas tingkat dhuwur saka sinyal drive gedhe banget, asil ing MOSFET turn-on wektu dawa banget. Desain sirkuit iki ndadekake nalika MOSFET mbukak, 24V ditambahake langsung menyang ends saka MOSFET, lan ora nambah resistor watesan saiki, yen ing wektu dawa banget kanggo nggawe saiki gedhe banget, karusakan MOSFET, perlu kanggo ngatur siklus tugas sinyal ora bisa gedhe banget, umume ing 10% kanggo 20% utawa luwih.

2.3 Verifikasi sirkuit drive

Kanggo verifikasi kelayakan sirkuit drive, kita nggunakake kanggo drive sirkuit thyristor disambungake ing seri karo saben liyane, thyristor ing seri karo saben liyane lan banjur anti-podo karo, akses menyang sirkuit karo reaktansi induktif, sumber daya. sumber tegangan AC 380V.

MOSFET ing sirkuit iki, thyristor Q2, Q8 micu sinyal liwat G11 lan G12 akses, nalika Q5, Q11 micu sinyal liwat G21, G22 akses. Sadurunge sinyal drive ditampa menyang tingkat gapura thyristor, kanggo nambah kemampuan anti-gangguan thyristor, gapura thyristor disambungake menyang resistor lan kapasitor. Sirkuit iki disambungake menyang induktor banjur dilebokake ing sirkuit utama. Sawise ngontrol amba konduksi thyristor kanggo ngontrol induktor gedhe menyang wektu sirkuit utama, sirkuit ndhuwur lan ngisor saka amba phase saka prabédan sinyal pemicu setengah siklus, G11 lan G12 ndhuwur iku sinyal pemicu kabeh cara. liwat sirkuit drive saka tataran ngarep saka trafo isolasi diisolasi saka saben liyane, G21 lan G22 ngisor uga diisolasi saka cara sing padha sinyal. Loro sinyal pemicu micu sirkuit thyristor anti-paralel konduksi positif lan negatif, ing ndhuwur saluran 1 disambungake menyang kabeh voltase sirkuit thyristor, ing konduksi thyristor dadi 0, lan 2, 3 saluran disambungake menyang sirkuit thyristor munggah lan mudhun. sinyal pemicu dalan, 4 saluran diukur dening aliran kabeh saiki thyristor.

2 saluran diukur sinyal pemicu positif, micu ndhuwur konduksi thyristor, saiki positif; 3 saluran diukur sinyal pemicu mbalikke, micu sirkuit ngisor konduksi thyristor, saiki negatif.

3. IGBT sirkuit drive seminar IGBT sirkuit drive wis akeh panjalukan khusus, rangkuman:

(1) drive tingkat munggah lan tiba saka pulsa voltase kudu cekap gedhe. igbt nguripake, pojok anjog saka voltase gapura tajem ditambahake menyang gapura G lan emitor E antarane gapura, supaya iku cepet diuripake kanggo tekan giliran paling cendhak ing wektu nyuda nguripake ing losses. Ing shutdown IGBT, sirkuit drive gapura kudu nyedhiyani pinggiran kebangkrutan IGBT voltase mati banget tajem, lan kanggo gapura IGBT G lan emitor E antarane voltase bias mbalikke cocok, supaya IGBT mati cepet, shorten wektu mati, nyuda. mundhut mati.

(2) Sawise konduksi IGBT, voltase drive lan saiki sing diwenehake dening sirkuit drive gerbang kudu cukup amplitudo kanggo voltase drive IGBT lan saiki, supaya output daya IGBT tansah ing negara jenuh. Kakehan transien, daya nyopir sing diwenehake dening sirkuit drive gerbang kudu cukup kanggo mesthekake yen IGBT ora metu saka wilayah jenuh lan karusakan.

(3) IGBT gapura drive sirkuit kudu nyedhiyani IGBT voltase drive positif kanggo njupuk Nilai cocok, utamané ing proses operasi short-circuit saka peralatan digunakake ing IGBT, voltase drive positif kudu milih kanggo Nilai minimal dibutuhake. Aplikasi ngoper voltase gerbang IGBT kudu paling apik 10V ~ 15V.

(4) proses shutdown IGBT, voltase bias negatif Applied antarane gapura - emitor kondusif kanggo mati cepet saka IGBT, nanging ora kudu dijupuk gedhe banget, njupuk biasa -2V kanggo -10V.

(5) ing kasus beban induktif gedhe, ngoper cepet banget mbebayani, beban induktif gedhe ing IGBT kanthi cepet nguripake lan mateni, bakal ngasilake frekuensi dhuwur lan amplitudo dhuwur lan jembar sempit saka voltase spike Ldi / dt , spike ora gampang kanggo nresep, gampang kanggo mbentuk karusakan piranti.

(6) Minangka IGBT digunakake ing panggonan voltase dhuwur, supaya sirkuit drive kudu karo kabeh sirkuit kontrol ing potensial saka isolasi abot, nggunakake biasa saka dhuwur-kacepetan optik kopling isolasi utawa trafo kopling isolasi.

Status sirkuit drive

Kanthi pangembangan teknologi terpadu, sirkuit drive gerbang IGBT saiki biasane dikontrol dening chip terpadu. Mode kontrol isih ana telung jinis:

(1) jinis pemicu langsung ora isolasi listrik antarane sinyal input lan output.

(2) trafo isolasi drive antarane input lan output sinyal nggunakake pulse trafo isolasi, isolasi tingkat voltase nganti 4000V.

Ana 3 pendekatan kaya ing ngisor iki

Pendekatan pasif: output saka trafo secondary digunakake kanggo langsung drive IGBT, amarga watesan saka ekualisasi volt-detik, iku mung ditrapake kanggo panggonan ngendi siklus tugas ora ngganti akeh.

Cara aktif: trafo mung menehi sinyal terisolasi, ing sirkuit amplifier plastik secondary kanggo drive IGBT, drive waveform luwih, nanging perlu kanggo nyedhiyani daya tambahan kapisah.

Cara panyedhiya diri: trafo pulsa digunakake kanggo ngirimake energi drive lan modulasi frekuensi dhuwur lan teknologi demodulasi kanggo transmisi sinyal logika, dipérang dadi pendekatan panyedhiya jinis modulasi lan panyedhiya teknologi enggo bareng wektu, ing endi modulasi -jinis daya panyedhiya diri menyang jembatan rectifier kanggo ngasilake sumber daya sing dibutuhake, modulasi frekuensi dhuwur lan teknologi demodulasi kanggo ngirim sinyal logika.

3. Kontak lan prabédan antarane thyristor lan IGBT drive

Sirkuit drive Thyristor lan IGBT nduweni beda antarane pusat sing padha. Kaping pisanan, loro sirkuit drive dibutuhake kanggo ngisolasi piranti ngoper lan sirkuit kontrol saka saben liyane, supaya supaya sirkuit voltase dhuwur duwe impact ing sirkuit kontrol. Banjur, loro-lorone ditrapake menyang sinyal drive gerbang kanggo micu piranti ngalih. Bentenipun punika drive thyristor mbutuhake sinyal saiki, nalika IGBT mbutuhake sinyal voltase. Sawise konduksi piranti ngoper, gapura thyristor wis kelangan kontrol panggunaan thyristor, yen sampeyan pengin mateni thyristor, terminal thyristor kudu ditambahake menyang voltase mbalikke; lan IGBT mati mung kudu ditambahake menyang gapura voltase driving negatif, kanggo mati IGBT.

4. Kesimpulan

Kertas iki utamané dipérang dadi rong bagéan saka narasi, bagean pisanan saka panyuwunan sirkuit drive thyristor kanggo mungkasi narasi, desain sirkuit drive cocog, lan desain sirkuit wis Applied kanggo sirkuit thyristor praktis, liwat simulasi. lan eksperimen kanggo mbuktekaken kelayakan sirkuit drive, proses eksperimen ditemoni ing analisis masalah mandheg lan ditangani. Pérangan liya saka rembugan utama ing IGBT ing request saka sirkuit drive, lan ing basis iki kanggo luwih introduce saiki umum digunakake sirkuit drive IGBT, lan sirkuit drive isolasi optocoupler utama kanggo mungkasi simulasi lan eksperimen, kanggo mbuktekaken kelayakan saka sirkuit drive.