Primjena IGBT elektroničkog uređaja
Mi smo velika tvrtka za tisak u Shenzhen Kina. Nudimo sve publikacije knjiga, tisak tvrde knjige, tiskanje knjiga u tiskanom izdanju, tvrdi uvez u tisku, tiskanje knjiga na spriju, tiskanje knjiga na sedlu, tiskanje brošura, kutija za pakiranje, kalendari, sve vrste PVC-a, brošure o proizvodima, bilješke, dječja knjiga, naljepnice, sve vrste specijalnih proizvoda za ispis u boji papira, igraće kartice i tako dalje.
Za više informacija posjetite
http://www.joyful-printing.com. Samo ENG
http://www.joyful-printing.net
http://www.joyful-printing.org
email: info@joyful-printing.net
IGBT se naširoko koristi u elektroničkim elektroenergetskim uređajima koje predstavljaju pretvarači i različiti tipovi napajanja. IGBT kombinira prednosti bipolarnih tranzistora snage i MOSFET-ova snage, te ima prednosti kontrole napona, velike ulazne impedancije, male pogonske snage, jednostavnog upravljačkog kruga, malog gubitka prekidača, brzu brzinu prebacivanja i veliku radnu frekvenciju.
Međutim, IGBT-ovi, kao i ostale energetske elektronike, ovise o uvjetima sklopa i okolinama prespajanja. Stoga je pogon i zaštitni krug IGBT poteškoća i fokus dizajna sklopa, a to je ključna karika cijelog rada uređaja.
1 IGBT operativne karakteristike
IGBT je upravljački uređaj naponskog tipa koji zahtijeva vrlo malo pogonske struje i pogonske snage i može se izravno povezati s analognim ili digitalnim funkcijskim blokom bez dodatnih sučelja sučelja. Uključivanje i isključivanje IGBT-a kontrolira se UGE napona vrata. Kada je UGE veći od napona uključivanja UGE (th), IGBT se uključuje. Kad se između vrata i odašiljača primijeni obrnuti ili nikakav signal, IGBT se isključuje. Slomljen.
Kao i obični tranzistor, IGBT može raditi u području linearnog pojačanja, regiji zasićenja i prekidnoj regiji, i uglavnom se koristi kao sklopni uređaj. U pogonskom krugu uglavnom se proučavaju stanja zasićenja i isključenosti IGBT-a, tako da su okretni rastući rub i rub padajućeg ruba strmi.
2 Zahtjevi IGBT pogona
Prilikom projektiranja IGBT upravljačkog programa potrebno je poštivati sljedeće točke.
1) Magnituda pogonskog napona vrata će imati važan utjecaj na performanse kruga i mora biti ispravno odabrana. Kada napon pogonskog pogona poraste, smanjuje se otpornost na IGBT, tako da se smanjuje gubitak pri uključenju. Međutim, ako je napon pogonskog pretvarača prevelik, struja IC struje kratkog spoja raste s UGE-om kada je opterećenje kratko spojeno, što može uzrokovati da IGBT ima efekt zadržavanja, što rezultira neuspjehom vrata. Zbog toga je IGBT oštećen; ako je naponski pogon premalen, IGBT izlazi iz područja provodenja zasićenja i ulazi u područje linearnog pojačanja, uzrokujući pregrijavanje i oštećenje IGBT-a; u upotrebi, preferira se 12V ≤ UGE ≤ 18V. Negativni prednapon na vratima sprječava pogrešno vođenje IGBT-a zbog prekomjerne strujne struje tijekom isključivanja. Općenito, negativni prednapon odabran je tako da bude 5V. Osim toga, upravljački krug bi trebao osigurati dovoljnu naponsku i strujnu amplitudu nakon što je IGBT uključen, tako da IGBT ne izlazi iz područja provodenja zasićenja i oštećen je u normalnim radnim i preopterećenim uvjetima.
2) Brzo uključivanje i isključivanje IGBT-a korisno je za povećanje radne frekvencije i smanjenje gubitka prekidača. Međutim, frekvencija prebacivanja IGBT-a ne bi trebala biti prevelika pod velikim induktivnim opterećenjima, jer će uključivanje i isključivanje velike brzine rezultirati visokim vršnim naponom koji može uzrokovati slamanje IGBT-a ili drugih komponenata.
3) Odabir odgovarajućeg otpornika serije RG i kapacitivnosti vrata CG važan je za vožnju IGBT-a. RG je mali, vremenska konstanta punjenja i pražnjenja između emitera kapija je relativno mala, što će uzrokovati veliku struju pri uključivanju, što će oštetiti IGBT; RG je veći, što je korisno za suzbijanje dvce / dt, ali će povećati vrijeme uključivanja i gubitak prebacivanja IGBT. , Odgovarajući CG je dobar za suzbijanje dic / dt, CG je prevelik, a vrijeme je odgođeno. Ako je CG premala, učinak suzbijanja dic / dt nije očigledan.
4) Kada je isključen IGBT, napon odašiljača se lako može poremetiti parazitskim parametrima IGBT-a i kruga, što uzrokuje da napon odašiljača uzrokuje pogrešno vođenje uređaja. Da bi se to spriječilo, otpornik može biti spojen paralelno između vrata. Osim toga, u praktičnoj primjeni, kako bi se spriječili visoki naponski šiljci u upravljačkom krugu vrata, poželjno je spojiti dvije reverzne serijske Zener diode paralelno između rešetki, a vrijednost regulacije napona trebala bi biti ista kao pozitivna i negativna naponi vrata.
3 Pogonski krug HCPL-316J
3.1 Unutarnja struktura i načelo rada HCPL-316J
Ako IGBT ima prekostrujni signal (pin 14 detektira napon na IGBT kolektoru = 7V), a ulazni signalni pogon se i dalje primjenjuje na pin 1, signal podnapona je nizak, a B izlaz je nizak, treći Razina Darlington Cijev je isključena, 1 × DMOS je uključen, a napon između IGBT vrata se polako smanjuje kako bi se postigao spor pad napona vrata. Kada VOUT = 2V, to jest, VOUT izlazi nisku razinu, C točka postaje niska razina, točka B je visoka razina, 50 × DMOS je uključen, i IGBT vrata niz se brzo prazni. Signal na liniji rasjeda prolazi kroz optički sprežnik, a zatim prolazi kroz RS flip-flop, a Q izlaz je visok, tako da je ulazni optički spoj blokiran. Na isti način moguće je analizirati situaciju samo podnapona i situacije podnapona i nadstruje.
3.2 dizajn sklopa pogona
VIN +, FAULT i RESET na lijevoj strani HCPL-316J su spojeni na mikroračunalo. R7, R8, R9, D5, D6 i C12 osiguravaju zaštitu ulaza kako bi se spriječilo prekomjerni ulazni napon od oštećenja IGBT-a, ali zaštitni krug će generirati kašnjenje od oko 1μs, što nije prikladno za uporabu kada frekvencija prebacivanja prelazi 100 kHz. Q3 je najvažnija funkcija povezivanja. Kada su oba PWM signala (isti nosač mosta) visokog nivoa, Q3 je uključen, povlačeći ulaznu razinu nisko, tako da je izlaz također nizak. Signali blokiranja i blokada 2 na slici 3 spojeni su na drugi 316J interlock2 i interlock1, respektivno. R1 i C2 igraju ulogu u pojačavanju i filtriranju signala greške. Kada postoji signal smetnje, mikroračunalo može ispravno prihvatiti informacije.
Na izlazu su R5 i C7 povezani s brzinom kojom je IGBT uključen i gubitkom preklopa. Povećanje C7 može značajno smanjiti dic / dt. Prvo izračunajte otpor na vratima: gdje je ION ulazna struja ubrizgana u IGBT kada je uključena. Da bi se IGBT brzo uključio, vrijednost IONMAX-a je 20A. Izlazna niska razina VOL = 2v.
C3 je vrlo važan parametar, a najvažnije je kašnjenje punjenja. Kada se sustav pokrene i čip počne raditi, budući da je napon na C-terminalu kolektora IGBT-a još uvijek veći od 7V, ako nema C3, signal kratkog spoja bit će pogrešno izdan, a izlaz bit će izravno isključen. Kada čip radi normalno, ako napon kolektora raste trenutno, odmah će se vratiti u normalu. Ako nema C3, pojavit će se signal pogreške kako bi se IGBT pogrešno isključio. Međutim, ako je vrijednost C3 prevelika, reakcija sustava će biti spora, au slučaju zasićenja, IGBT može biti izgorio unutar vremena kašnjenja, i nije dobiven ispravan zaštitni učinak. Vrijednost C3 je 100pF, a kašnjenje je vrijeme
U krugu detektora kolektora, dvije diode su spojene u seriju, što može poboljšati ukupni povratni napon, čime se povećava razina pogonskog napona, ali je vrijeme povratnog napajanja diode malo, a svaka naponska razina napona iznosi 1000V. Općenito, odabran je BYV261E, a povratno vrijeme oporavka je 75 ns. Uloga R4 i C5 je očuvanje karakteristika mekog isključivanja HCLP-316J nakon prekostrujnog signala. Princip je da C5 postiže meko okretanje putem pražnjenja unutarnjeg MOSFET-a. Na slici 3 izlazni napon VOUT prolazi kroz dva brza potisna izlaza trioda, koji mogu pokrenuti struju do 20A, i mogu brzo voziti IGBTs od 1700v, 200-300A.
3,3 pogon napajanja dizajn
U dizajnu pogona, stabilno napajanje je jamstvo da IGBT radi ispravno. Napajanje usvaja naprijed pretvorbe, jake anti-smetnje sposobnost, bez filtra induktor na sekundarnoj strani, i niske ulazne impedancije, tako da je izlazni napon napajanja još uvijek stabilna pod teškim uvjetima opterećenja.
Kada je s uključen, + 12v (za relativno stabilno napajanje, visoka preciznost) napon se primjenjuje na primarnu stranu transformatora, a namotaj spojen na S, a sekundarna strana se ispravlja putem energetske spojke. Kada je S isključen, energija jezgre se vraća u izvor napajanja kroz primarnu diodu i njen spojeni namotaj kako bi se postiglo resetiranje jezgre transformatora. 555 timer je spojen na multivibrator. Potencijal stopala 2 i stopala 6 mijenja se između 4 i 8 v punjenjem i pražnjenjem C1, tako da noga 3 daje signal kvadratnog valnog napona, a kvadratni valni signal se koristi za kontrolu otvaranja S. I gašenje. + 12v naplaćuje C1 do R1 i D2, vrijeme punjenja je t1 ≈ R1C2ln2; vrijeme pražnjenja t2 = R2C1ln2, izlazi visoku razinu pri punjenju i izlazi nisku razinu pri pražnjenju. Prema tome, omjer zadataka = t1 / (t1 + t2).
Transformator je dizajniran prema sljedećim parametrima: izvorna strana je priključena na + 12v, frekvencija je 60kHz, a radna magnetska indukcija Bw je O. 15T, sekundarna strana + 15v izlaz 2A, -5v izlaz 1 A, učinkovitost n = 80%, faktor punjenja prozora Km je O. 5. Faktor punjenja jezgre Kc je 1, a gustoća struje svitka d je 3 A / mm2. Izlazna snaga
PT = (15 + O.6) × 2 × 2 + (5 + O.6) × 1 × 2 = 64W.
Budući da će se izlazni napon napajanja pogona nakon punjenja smanjiti, razmislite o povećanju frekvencije i radnog ciklusa kako biste stabilizirali izlazni napon u praktičnoj primjeni.
4. Zaključak
Ovaj rad dizajnira upravljački krug koji može voziti 1400V, 200 ~ 300A IGBT. Uzajamno povezivanje dva IGBT-a (isti nosač mosta) realizirano je na hardveru, a dizajniran je pogonski izvor koji može izravno napajati dva IGBT-a.
HCPL-316J se može podijeliti na dva dijela: ulazni IC (lijevo) i izlazni IC (desno). Ulaz i izlaz mogu u potpunosti zadovoljiti zahtjeve IGBT pogona visokog napona i velike snage.
Funkcija svake igle je sljedeća:
Pin 1 (VIN +) ulazni signal naprijed;
Pin 2 (VIN-) ulaz za povratni signal;
Pin 3 (VCG1) je spojen na ulazno napajanje;
Uzemljenje ulaza pin 4 (GND);
Ulaz za resetiranje čipa stopala 5 (RESERT);
Stopa 6 (FAULT) izlaz pogreške, kada dođe do greške (napon napona podnapona ili kratkog spoja IGBT), signal greške se emitira putem optičkog sprežnika;
Pin 7 (VLED1 +) ispitni pin optičkog sprega, suspenzija;
Pin 8 (VLED1-) je uzemljen;
Pin 9, noga 10 (VEE) osigurava povratni napon prednapona na IGBT;
Pin 11 (VOUT) šalje signal pogona za pogon IGBT-a;
Trostruko napajanje Darlingtonova kolektora u trostupanjskom koraku 12 (VC);
Pin 13 (VCC2) pokreće izvor napona;
Pin 14 (DESAT) detekcija struje kratkog spoja IGBT;
Pin 15 (VLED2 +) ispitni pin optičkog sprega, suspenzija;
Noga 16 (VE) šalje referentnu masu.
Ako je normalno da je VIN + ulaz, pin 14 nema prekostrujni signal, a VCC2-VE = 12v znači da je napon izlaznog pogona normalan, izlazni signal izlazi na visokoj razini, a signal pogreške i podnaponski izlaz niske razine. Prvo, tri signala ulaze u JP3, D je nizak, B je nizak, a 50 × DMOS je isključen. U ovom trenutku, četiri stanja ulaza JP1 su niska, visoka, niska i niska od vrha prema dnu, a visoka točka točke A pokreće trostupanjsku Darlingtonsku cijev da se uključi, a IGBT je također Upaljeno.