Prensîba çerxa ajotinê ya MOSFETek hêza bilind çi ye?

Heman MOSFET-a hêza bilind, karanîna çerxên ajotinê yên cihêreng dê taybetmendiyên guheztinê yên cihêreng werbigire. Bikaranîna performansa baş a dorhêla ajotinê dikare amûrê veguheztina hêzê di rewşek veguheztinê ya nisbeten îdeal de bixebite, dema ku dema veguheztinê kurt dike, windahiyên veguheztinê kêm dike, sazkirina karbidestiya xebitandinê, pêbawerî û ewlehiyê girîngiyek mezin e. Ji ber vê yekê, avantaj û dezawantajên çerxa ajotinê rasterast bandorê li performansa çerxa sereke dike, rasyonalîzekirina sêwirana çerxa ajotinê her ku diçe girîng dibe. Tyristor mezinahiya piçûk, giraniya sivik, karbidestiya bilind, jiyanek dirêj, karanîna hêsan e, dikare bi hêsanî rastgir û guhezker rawestîne, û nikare di bin pêşgotina guheztina mezinahiya rastker an guhezkerê ya guhezbar de avahiya dorhêlê biguhezîne.IGBT pêkhateyek e. amûrê jiMOSFETû GTR, ku xwedan taybetmendiyên leza guheztina bilez, aramiya germî ya baş, hêza ajotinê ya piçûk û dorhêla ajotinê ya hêsan e, û xwedan avantajên daketina voltaja piçûk a li ser-dewletê, voltaja berxwedanê ya bilind û heyama pejirandina bilind e. IGBT wekî amûrek hilberîna hêza sereke, nemaze li cîhên hêza bilind, bi gelemperî di kategoriyên cihêreng de tê bikar anîn.

Qada ajotinê ya îdeal a ji bo cîhazên guheztina MOSFET-a-hêza bilind divê hewcedariyên jêrîn bicîh bîne:

(1) Dema ku lûleya veguheztina hêzê were veguheztin, çerxa ajotinê dikare herikînek bingehîn a bilez peyda bike, da ku dema ku tê vemirandin têra xwe hêza ajotinê hebe, bi vî rengî windabûna zivirandinê kêm dike.

(2) Di dema veguheztina lûleya guheztinê de, tîrêja bingehîn a ku ji hêla çerxa ajokerê MOSFET ve hatî peyda kirin dikare piştrast bike ku lûleya hêzê di bin her şert û mercên barkirinê de di rewşek veguheztina têrbûyî de ye, û windabûna berbelav kêm peyda dike. Ji bo kêmkirina dema hilanînê, pêdivî ye ku amûr berî ku were girtin di rewşek têrbûna krîtîk de be.

(3) girtin, divê dorhêla ajotinê têra ajokera bingehîn a berevajî peyda bike da ku zû hilgirên mayî li herêma bingehîn derxîne da ku dema hilanînê kêm bike; û voltaja qutbûnê ya berevajî lê zêde bikin, da ku tîra berhevkar zû dakeve da ku dema daketinê kêm bike. Bê guman, girtina tîrîstorê hîn jî bi giranî bi daketina voltaja anodê ya berevajî ve ye da ku rawestanê temam bike.

Heya nuha, tîrîstor bi jimareyek berawirdî ya tenê bi veqetandina veguherîner an optocoupler ve dimeşe da ku dawiya voltaja nizm û dawiya voltaja bilind ji hev veqetîne, û dûv re jî bi navgîniya veguheztinê ve rêvekirina tîrîstorê dimeşîne. Li ser IGBT-ê ji bo karanîna heyî ya bêtir modul ajokera IGBT, lê di heman demê de IGBT-ya yekbûyî, xweparastina pergalê, xwe-naskirin û modulên din ên fonksiyonel ên IPM-ê jî yekgirtî ye.

Di vê gotarê de, ji bo tîrîstora ku em bikar tînin, çerxa ajokera ceribandinê sêwirînin, û ceribandina rastîn rawestînin da ku îsbat bikin ku ew dikare tîrîstorê bimeşîne. Di derbarê ajokera IGBT de, ev kaxez bi gelemperî celebên sereke yên ajokera IGBT, û her weha çerxa ajokera têkildar a wan, û ajokera veqetandina optocoupler-ê ya ku herî zêde tê bikar anîn da ku ceribandina simulasyonê rawestîne destnîşan dike.

2. Lêkolîna dorhêla ajokera Thyristor bi gelemperî şert û mercên xebitandina trîstor ev in:

(1) trîstor voltaja anodê ya berevajî qebûl dike, bêyî ku dergeh çi cûre voltaja qebûl bike, trîstor di haletê de ye.

(2) Thyristor voltaja anodê ya pêş qebûl dike, tenê di rewşa ku dergeh voltaja erênî qebûl dike tîrîstor li ser e.

(3) Tîristor di rewşa guheztinê de, tenê hin voltaja anodê ya erênî, bêyî ku voltaja dergehê be, tîristor li ser rêgirtinê israr kir, ango, piştî guheztina tîrîstorê, derî winda dibe. (4) tîrîstor di rewşa guheztinê de, dema ku voltaja (an jî niha) ya sereke kêm dibe nêzîkê sifirê, tîrîstor qut dibe. Em tîrîstorê hildibijêrin TYN1025, voltaja berxwedêriya wê 600V heya 1000V e, heya heya 25A ye. ew hewce dike ku voltaja ajokera dergehê 10V heya 20V e, dema ajotinê ji 4mA heya 40mA ye. û nihaya lênihêrîna wê 50 mA ye, ya motorê 90 mA ye. an DSP an CPLD amplîtuda sînyala tetikê bi qasî 5V. Berî her tiştî, bi qasî ku amplituda 5V di nav 24V de ye, û dûv re jî bi navgînek veguherînerek îzolekirinê ya 2: 1 ve îşaretek 24V vediguhezîne nîşanek 12V, dema ku fonksiyona îzolekirina voltaja jorîn û jêrîn temam dike.

Sêwiran û analîza çerxa ezmûnî

Berî her tiştî, çerxa zêdekirinê, ji ber çerxa veguherînerê ya îzolasyonê ya di qonaxa paşîn deMOSFETpêdiviya amûrê bi sînyala 15V heye, ji ber vê yekê pêdivî ye ku pêşî li îşaretek 5V-ê di nav sînyala 15V-ê de, bi navgîniya sînyala 5V-ya MC14504 ve were veguheztin, veguhezîne sînyalek 15V, û dûv re jî bi riya CD4050-ê ve li ser derana şikilkirina sînyala ajokera 15V, kanala 2. bi sînyala ketina 5V ve girêdayî ye, kanala 1 bi kanala derketinê 2 ve girêdayî ye bi sînyala têketina 5V ve girêdayî ye, kanala 1 bi derketina sînyala 15V ve girêdayî ye.

Beşa duyemîn çerxa veguherînerê îzolekirinê ye, fonksiyona sereke ya çerxê ev e: îşaretek 15V, ku vediguhezîne nîşanek 12V da ku pişta veguheztina tîrîstorê bikişîne, û îşaretek 15V û dûrahiya di navbera piştê de bike. şanocî.

Prensîba xebatê ya çerxê ev e: ji berMOSFETVoltaja ajotinê IRF640 15V e, ji ber vê yekê, berî her tiştî, di J1-ê de gihandina sînyala pêla çargoşe ya 15V, bi navgîniya berxwedêr R4 ve ku bi regulatora 1N4746 ve girêdayî ye, da ku voltaja tetikê sabît be, lê di heman demê de ji bo ku voltaja tetikê ne pir zêde be. , MOSFET şewitand, û dûv re jî MOSFET IRF640 (bi rastî, ev guheztinek e lûle, kontrolkirina dawiya paşîn a vebûn û girtinê Kontrolkirina dawiya paşîn a zivirîn û vemirandinê), piştî kontrolkirina çerxa peywirê ya sînyala ajotinê, da ku meriv bikaribe zivirandin û zivirandinê kontrol bike. -dema off ya MOSFET. Dema ku MOSFET vekirî ye, bi zemîna pola xwe ya D-yê re hevwate ye, dema ku ew vekirî be, li dû dora paşîn a bi 24 V re hevwate dibe. . Dawiya rastê ya veguherîner bi pirek rastker ve girêdayî ye, û dûv re sînyala 12V ji girêdana X1 derdikeve.

Pirsgirêkên ku di dema ceribandinê de derketin

Berî her tiştî, dema ku elektrîk hate pêxistin, sîgorte ji nişkê ve teqiya, û paşê dema ku çerxerêyê kontrol kir, hate dîtin ku di sêwirana çerxa destpêkê de pirsgirêkek heye. Di destpêkê de, ji bo baştirkirina bandora derketina lûleya wê ya guhêrbar, veqetandina erdê 24V û 15V, ku dergehê G-ya MOSFET-ê bi pişta pola S-yê re wekhev dike, tê sekinandin, û di encamê de tehlkirina derewîn çêdibe. Dermankirin ev e ku axa 24V û 15V bi hev re girêbide, û dîsa ji bo rawestandina ceribandinê, çerx bi normalî dixebite. Girêdana çerxê normal e, lê dema ku beşdarî sînyala ajotinê, germa MOSFET-ê, plus sînyala ajotinê ji bo heyamekê, sîgorte diteqe, û dûv re îşareta ajotinê lê zêde bike, sîgorte rasterast diteqe. Kontrol bikin ku tê dîtin ku çerxa peywira asta bilind a sînyala ajotinê pir mezin e, di encamê de dema vekirina MOSFET pir dirêj e. Sêwirana vê çerxê dema ku MOSFET vebe, 24V rasterast li dawiya MOSFET-ê tê zêdekirin, û berxwedêrek sînordar-a niha lê zêde nake, heke dema wextê pir dirêj be ku niha pir mezin be, zirara MOSFET-ê, hewcedariya birêkûpêkkirina çerxa peywirê ya sînyalê nikare pir mezin be, bi gelemperî di navbera 10% û 20% an de.

2.3 Verastkirina çerxa ajotinê

Ji bo ku em rasthatina dorhêla ajotinê verast bikin, em wê bikar tînin da ku çerxa tîrîstorê bi rêzê bi hevûdu ve girêdayî ye, tîrîstorê bi rêzê bi hevûdu re û dûv re antî-paralel, gihandina çerxa bi reaktansa induktîf, dabînkirina hêzê bikar bînin. çavkaniya voltaja AC 380V e.

MOSFET di vê dorpêçê de, tîrîstor Q2, Q8 bi gihîştina G11 û G12 ve nîşan dide, dema ku Q5, Q11 bi gihîştina G21, G22 ve nîşan dide. Berî ku sînyala ajotinê di asta dergehê tîrîstorê de were wergirtin, ji bo baştirkirina şiyana dijî-destwerdana tîristorê, deriyê tîrîstorê bi berxwedanek û kondensatorê ve girêdayî ye. Ev çerx bi înduktorê ve tê girêdan û dûv re têxin çerxa sereke. Piştî kontrolkirina goşeya rêvegirtina trîstorê ji bo kontrolkirina înduktora mezin di dema gerîdeya sereke de, çerxên jorîn û jêrîn ên goşeya qonaxê ya cûdahiya nîşana tîrêjê ya nîv çerxê ye, G11 û G12 ya jorîn bi tevahî rê nîşanek tetikê ye. bi riya çerxa ajotinê ya qonaxa pêş a transformatorê veqetandinê ji hev tê veqetandin, G21 û G22 ya jêrîn jî ji heman awayê sînyalê tê veqetandin. Du îşaretên tîrîstorê rêgirtina erênî û neyînî ya li dijî-paralel derdixin, li jorê kanala 1 bi tevahî voltaja dora trîstorê ve girêdayî ye, di guheztina trîstorê de ew dibe 0, û kanala 2, 3 bi dor û bera tîrîstorê ve girêdayî ye. îşaretên tetikandina rê, kanala 4 bi herikîna tevahiya tîrîstorê tê pîvandin.

Kanala 2 îşaretek tîrêjê ya erênî pîva, li jor veguheztina tîrîstorê derket, niha erênî ye; Kanala 3 îşaretek berevajî ya tîrêjê pîv kir, çerxa jêrîn a guheztina tîrîstorê vedike, niha neyînî ye.

3.Cirka ajokera IGBT ya semînerê Cihê ajokera IGBT gelek daxwazên taybetî hene, bi kurtî:

(1) ajotina rêjeya bilindbûn û daketina pêlêdana voltajê divê têra xwe mezin be. igbt vedibe, keviya sereke ya voltaja dergehê asê li deriyê G û emitera E di navbera derî de tê zêdekirin, da ku ew zû were veguheztin da ku bigihîje dema herî kurt a zivirîna ji bo kêmkirina windahiyan. Di girtina IGBT de, divê çerxa ajokera dergehê peyda bike ku qiraxa daketina IGBT voltaja girtina pir zirav e, û ji deriyê IGBT G û emitera E re di navbera voltaja berevajî ya guncan de, da ku girtina bilez a IGBT, dema girtinê kurt bike, kêm bike. windabûna shutdown.

(2) Piştî veguheztina IGBT, voltaja ajotinê û herikîna ku ji hêla çerxa ajokera dergehê ve hatî peyda kirin divê ji bo voltaja ajokera IGBT û heyama têr be, da ku hilberîna hêza IGBT her gav di rewşek têrbûyî de be. Zêdebûna derbasbûyî, hêza ajotinê ya ku ji hêla çerxa ajokera dergehê ve hatî peyda kirin divê bes be ku pê ewle bibe ku IGBT ji herêma têrbûnê û zirarê dernakeve.

(3) Pêdivî ye ku dora ajokera dergehê IGBT voltaja ajokera erênî ya IGBT peyda bike da ku nirxa guncan bigire, nemaze di pêvajoya xebitandina kurt-kurt a alavên ku di IGBT-ê de têne bikar anîn, voltaja ajokera erênî divê bi nirxa hindiktirîn a pêwîst were hilbijartin. Pêdivî ye ku serîlêdana guheztina voltaja dergehê IGBT ji bo çêtirîn 10V ~ 15V be.

(4) Pêvajoya qutkirina IGBT, voltaja biasê ya neyînî ya ku di navbera derî de tê sepandin - emitter ji bo girtina bilez a IGBT-ê guncan e, lê divê neyê girtin pir mezin, girtina normal -2V heya -10V.

(5) di rewşa barkirinên mezin ên înduktîf de, veguheztina pir bilez zirardar e, barkirinên mezin ên înduktîf ên di IGBT-vegerandin û veqetandinek bilez de, dê frekansa bilind û amplîtuda bilind û firehiya teng a voltaja spike Ldi / dt hilberîne. , spike ne hêsan e ku meriv bikişîne, hêsan e ku zirara cîhazê çêbike.

(6) Ji ber ku IGBT li cîhên voltaja bilind tê bikar anîn, ji ber vê yekê dorhêla ajotinê divê di potansiyela îzolasyona giran de, bi karanîna asayî ya îzolekirina hevgirêdana optîkî ya bilez an veqetandina veguheztina veguherîner re bi tevahî çerxa kontrolê re be.

Rewşa çerxa ajotinê

Bi pêşkeftina teknolojiya yekbûyî re, çerxa ajokera dergehê IGBT ya heyî bi piranî ji hêla çîpên yekbûyî ve tê kontrol kirin. Moda kontrolê hîn jî bi gelemperî sê celeb e:

(1) celebê vekêşana rasterast di navbera sînyalên ketin û derketinê de îzolekirina elektrîkê tune.

(2) ajotina îzolekirina transformatorê di navbera sînyalên ketin û derketinê de bi karanîna îzolekirina transformatora pêlê, asta voltaja veqetandinê heya 4000V.

3 nêzîkatiyên li jêr hene

Nêzîkatiya pasîf: Derketina transformatora duyemîn tê bikar anîn da ku rasterast IGBT bişopîne, ji ber tixûbên wekhevkirina volt-duyemîn, ew tenê li cîhên ku çerxa peywirê pir nayê guheztin tê sepandin.

Rêbaza çalak: veguherîner tenê îşaretên veqetandî peyda dike, di çerxa amplifikatorê plastîk a duyemîn de ku IGBT bişopîne, forma pêla ajotinê çêtir e, lê hewcedariya peydakirina hêza alîkar a cihêreng heye.

Rêbaza xwe-dabînkirinê: Transformatora pulsê ji bo veguheztina enerjiya ajotinê û modulasyona frekansa bilind û teknolojiya demodulasyonê ji bo veguheztina sînyalên mantiqê tê bikar anîn, ku di nav awayê modulasyonê de tê dabeş kirin nêzîkatiya xwe-dabînkirinê û teknolojiya parvekirina demê ya xwe-dabînkirinê, ku tê de modulasyon tê de têne dabeş kirin. -Tîpa hêza xwe-dabînkirina pira rastker ji bo hilberandina dabînkirina hêzê ya pêwîst, modulasyona frekansa bilind û teknolojiya demodulasyonê ji bo veguheztina îşaretên mantiqî.

3. Têkilî û cûdahiya di navbera ajokera tîrîstor û IGBT de

Cûdahiya ajokera Thyristor û IGBT di navbera navenda heman rengî de heye. Berî her tiştî, du çerxên ajotinê hewce ne ku amûra veguheztinê û çerxa kontrolê ji hevûdu veqetînin, da ku rêyên voltaja bilind bandorek li ser dora kontrolê nekin. Dûv re, her du jî li ser sînyala ajokera dergehê têne sepandin da ku cîhaza veguheztinê vekin. Cûdahî ev e ku ajokera tîrîstorê îşaretek heyî hewce dike, dema ku IGBT îşaretek voltajê hewce dike. Piştî veguheztina cîhaza guheztinê, deriyê tîrîstorê kontrola karanîna trîstorê winda kir, heke hûn dixwazin tîrîstorê biqewirînin, divê termînalên tîrîstorê li voltaja berevajî were zêdekirin; û qutkirina IGBT tenê hewce ye ku li deriyê voltaja ajotinê ya neyînî were zêdekirin, da ku IGBT biqede.

4. Encam

Ev kaxez bi giranî li du beşên vegotinê tê dabeş kirin, beşa yekem a daxwaza dorhêla ajokera tîrîstorê ji bo rawestandina vegotinê, sêwirana çerxa ajotinê ya têkildar, û sêwirana çerxê li ser çerxa tîrîstorê ya pratîkî, bi riya simulasyonê, tê sepandin. û ceribandina ji bo îsbatkirina pêkaniya çerxa ajotinê, pêvajoya ceribandinê ya ku di analîzkirina pirsgirêkan de rû da rawestiya û pê re mijûl bû. Beşa duyemîn a nîqaşa sereke ya li ser IGBT li ser daxwaziya çerxa ajotinê, û li ser vê bingehê ji bo danasîna dorhêla ajokera IGBT ya ku bi gelemperî tê bikar anîn, û dorhêla ajokera îzolekirina optocoupler-ê ya sereke ku simulasyon û ceribandinê rawestîne, bêtir destnîşan bike, da ku îsbat bike. pêkaniya çerxa ajotinê.