Apa itu Fenomena Nadi Sempit
Sebagai semacam saklar daya, IGBT memerlukan waktu reaksi tertentu dari sinyal level gerbang hingga proses peralihan perangkat, seperti halnya mudah untuk menekan tangan terlalu cepat dalam hidup untuk mengganti gerbang, pulsa pembukaan yang terlalu pendek dapat menyebabkan terlalu tinggi lonjakan tegangan atau masalah osilasi frekuensi tinggi.Fenomena ini terjadi tanpa daya dari waktu ke waktu karena IGBT digerakkan oleh sinyal termodulasi PWM frekuensi tinggi.Semakin kecil siklus kerjanya, semakin mudah untuk mengeluarkan pulsa yang sempit, dan karakteristik pemulihan terbalik dari dioda pembaharuan anti-paralel IGBT FWD menjadi lebih cepat selama pembaharuan hard-switching.Untuk IGBT4 E4 1700V/1000A, spesifikasi pada suhu sambungan Tvj.op = 150 ℃, waktu peralihan tdon = 0,6us, tr = 0,12us dan tdoff = 1,3us, tf = 0,59us, lebar pulsa sempit tidak boleh kurang daripada jumlah waktu peralihan spesifikasi.Dalam praktiknya, karena karakteristik beban yang berbeda seperti fotovoltaik dan penyimpanan energi, ketika faktor daya + / – 1, pulsa sempit akan muncul di dekat titik nol saat ini, seperti generator daya reaktif SVG, filter aktif faktor daya APF 0, pulsa sempit akan muncul di dekat arus beban maksimum, penerapan arus sebenarnya di dekat titik nol lebih cenderung muncul pada gelombang keluaran osilasi frekuensi tinggi, masalah EMI pun terjadi.
Fenomena denyut nadi sempit penyebabnya
Dari fundamental semikonduktor, penyebab utama terjadinya fenomena pulsa sempit adalah karena IGBT atau FWD baru mulai menyala, tidak langsung terisi pembawa, ketika pembawa menyebar ketika IGBT atau chip dioda dimatikan, dibandingkan dengan pembawa sepenuhnya diisi setelah dimatikan, di / dt dapat meningkat.Tegangan lebih mematikan IGBT yang lebih tinggi akan dihasilkan di bawah induktansi liar pergantian, yang juga dapat menyebabkan perubahan mendadak pada arus pemulihan balik dioda dan dengan demikian fenomena snap-off.Namun fenomena ini terkait erat dengan teknologi chip IGBT dan FWD, tegangan dan arus perangkat.
Pertama, kita harus mulai dari skema pulsa ganda klasik, gambar berikut menunjukkan logika switching tegangan, arus dan tegangan penggerak gerbang IGBT.Dari logika penggerak IGBT, dapat dibagi menjadi toff waktu mati pulsa sempit, yang sebenarnya sesuai dengan waktu konduksi positif ton dioda FWD, yang memiliki pengaruh besar pada arus puncak pemulihan terbalik dan kecepatan pemulihan, seperti titik A pada gambar, daya puncak maksimum pemulihan terbalik tidak boleh melebihi batas FWD SOA;dan waktu penyalaan pulsa yang sempit ton, hal ini memiliki dampak yang relatif besar pada proses penonaktifan IGBT, seperti titik B pada gambar, terutama lonjakan tegangan penonaktifan IGBT dan osilasi sisa arus.
Namun pulsa yang terlalu sempit untuk menghidupkan dan mematikan perangkat akan menimbulkan masalah apa?Dalam praktiknya, berapa batas minimum lebar pulsa yang masuk akal?Permasalahan ini sulit untuk mendapatkan rumus universal untuk dihitung langsung dengan teori dan rumus, analisis teoritis dan penelitian juga relatif kecil.Dari bentuk gelombang pengujian aktual dan hasil untuk melihat grafik untuk berbicara, analisis dan ringkasan karakteristik dan kesamaan aplikasi, lebih kondusif untuk membantu Anda memahami fenomena ini, dan kemudian mengoptimalkan desain untuk menghindari masalah.
Pengaktifan pulsa sempit IGBT
IGBT sebagai saklar aktif, menggunakan kasus aktual untuk melihat grafik untuk berbicara tentang fenomena ini lebih meyakinkan, untuk memiliki beberapa bahan barang kering.
Menggunakan modul daya tinggi IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 sebagai objek uji, karakteristik mematikan perangkat ketika ton berubah dalam kondisi Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25℃, merah adalah Ic kolektor, biru adalah tegangan di kedua ujung IGBT Vce, hijau adalah tegangan penggerak Vge.Vge.pulsa ton berkurang dari 2us menjadi 1,3us untuk melihat perubahan lonjakan tegangan Vcep ini, gambar berikut memvisualisasikan bentuk gelombang uji secara progresif untuk melihat proses perubahan terutama ditunjukkan dalam lingkaran.
Ketika ton mengubah Ic arus, pada dimensi Vce untuk melihat perubahan karakteristik yang disebabkan oleh ton.Grafik kiri dan kanan menunjukkan lonjakan tegangan Vce_peak pada arus Ic yang berbeda pada kondisi Vce=800V dan 1000V yang sama.dari hasil pengujian masing-masing, ton mempunyai pengaruh yang relatif kecil terhadap lonjakan tegangan Vce_peak pada arus kecil;ketika arus mati meningkat, matikan pulsa sempit rentan terhadap perubahan arus secara tiba-tiba dan selanjutnya menyebabkan lonjakan tegangan tinggi.Dengan mengambil grafik kiri dan kanan sebagai koordinat perbandingan, ton memiliki dampak yang lebih besar pada proses penghentian ketika Vce dan Ic saat ini lebih tinggi, dan kemungkinan besar terjadi perubahan arus secara tiba-tiba.Dari pengujian melihat contoh FF1000R17IE4 ini, pulsa minimum ton waktu yang paling masuk akal tidak kurang dari 3us.
Apakah ada perbedaan antara kinerja modul arus tinggi dan modul arus rendah pada masalah ini?Ambil contoh modul daya menengah FF450R12ME3, gambar berikut menunjukkan tegangan berlebih ketika ton berubah untuk arus uji Ic yang berbeda.
Hasil serupa, pengaruh ton pada overshoot tegangan mati dapat diabaikan pada kondisi arus rendah di bawah 1/10*Ic.Ketika arus dinaikkan ke arus pengenal 450A atau bahkan arus 2*Ic 900A, tegangan melampaui batas dengan lebar ton sangat jelas terlihat.Untuk menguji kinerja karakteristik kondisi operasi dalam kondisi ekstrim, 3 kali arus pengenal 1350A, lonjakan tegangan telah melebihi tegangan pemblokiran, tertanam dalam chip pada tingkat tegangan tertentu, tidak tergantung pada lebar ton .
Gambar berikut menunjukkan perbandingan bentuk gelombang uji ton=1us dan 20us pada Vce=700V dan Ic=900A.Dari pengujian sebenarnya, lebar pulsa modul pada ton=1us sudah mulai berosilasi, dan lonjakan tegangan Vcep 80V lebih tinggi dari ton=20us.Oleh karena itu, disarankan agar waktu pulsa minimum tidak kurang dari 1us.
Pengaktifan pulsa sempit FWD
Di sirkuit setengah jembatan, toff pulsa mati IGBT sesuai dengan ton waktu nyala FWD.Gambar di bawah menunjukkan bahwa ketika waktu penyalaan FWD kurang dari 2us, puncak arus balik FWD akan meningkat pada arus pengenal 450A.Ketika toff lebih besar dari 2us, arus pemulihan balik FWD puncak pada dasarnya tidak berubah.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 untuk mengamati karakteristik dioda berdaya tinggi terutama pada kondisi arus rendah dengan perubahan ton, baris berikut menunjukkan kondisi VR = 900V, 1200V, pada kondisi arus kecil IF = 20A perbandingan langsung Dari kedua bentuk gelombang tersebut, terlihat jelas bahwa pada saat ton = 3us, osiloskop sudah tidak mampu menahan amplitudo osilasi frekuensi tinggi tersebut.Hal ini juga membuktikan bahwa osilasi frekuensi tinggi dari arus beban di atas titik nol pada aplikasi perangkat berdaya tinggi dan proses pemulihan balik waktu singkat FWD saling berkaitan erat.
Setelah melihat bentuk gelombang intuitif, gunakan data aktual untuk mengukur dan membandingkan proses ini lebih lanjut.dv/dt dan di/dt dioda bervariasi terhadap toff, dan semakin kecil waktu konduksi FWD, semakin cepat pula karakteristik kebalikannya.Ketika VR di kedua ujung FWD semakin tinggi, pulsa konduksi dioda menjadi lebih sempit, kecepatan pemulihan balik diodanya akan dipercepat, khususnya melihat data dalam kondisi ton = 3us.
VR = 1200V ketika.
dv/dt=44.3kV/kita;di/dt=14kA/kita.
Pada VR=900V.
dv/dt=32.1kV/kita;di/dt=12,9kA/kita.
Mengingat ton = 3us, osilasi frekuensi tinggi bentuk gelombang lebih intens, dan di luar area kerja aman dioda, waktu yang tepat tidak boleh kurang dari 3us dari sudut pandang dioda FWD.
Dalam spesifikasi IGBT 3.3kV tegangan tinggi di atas, ton waktu konduksi maju FWD telah ditentukan dan disyaratkan dengan jelas, dengan mengambil contoh 2400A/3.3kV HE3, waktu konduksi dioda minimum 10us telah diberikan dengan jelas sebagai batasnya, yang terutama karena induktansi nyasar rangkaian sistem dalam aplikasi daya tinggi relatif besar, waktu peralihan relatif lama, dan transien dalam proses pembukaan perangkat Sangat mudah untuk melebihi PRQM konsumsi daya dioda maksimum yang diijinkan.
Dari bentuk gelombang pengujian aktual dan hasil modul, lihat grafik dan bahas beberapa ringkasan dasar.
1. dampak lebar pulsa ton pada IGBT mematikan arus kecil (sekitar 1/10*Ic) kecil dan sebenarnya dapat diabaikan.
2. IGBT memiliki ketergantungan tertentu pada lebar pulsa ton ketika arus besar dimatikan, semakin kecil ton semakin tinggi lonjakan tegangan V, dan arus balik arus mati akan berubah secara tiba-tiba dan akan terjadi osilasi frekuensi tinggi.
3. Karakteristik FWD mempercepat proses pemulihan terbalik karena waktu yang lebih pendek, dan semakin pendek waktu FWD akan menyebabkan dv/dt dan di/dt yang besar, terutama pada kondisi arus rendah.Selain itu, IGBT tegangan tinggi diberikan waktu penyalaan dioda minimum yang jelas tonmin=10us.
Bentuk gelombang pengujian aktual di makalah telah memberikan referensi waktu minimum untuk berperan.
Zhejiang NeoDen Technology Co, Ltd telah memproduksi dan mengekspor berbagai mesin pick and place kecil sejak 2010. Mengambil keuntungan dari R&D kami yang kaya dan berpengalaman, produksi yang terlatih, NeoDen memenangkan reputasi besar dari pelanggan di seluruh dunia.
Dengan kehadiran global di lebih dari 130 negara, kinerja luar biasa, akurasi tinggi, dan keandalan mesin NeoDen PNP menjadikannya sempurna untuk penelitian dan pengembangan, pembuatan prototipe profesional, dan produksi batch kecil hingga menengah.Kami menyediakan solusi profesional peralatan SMT terpadu.
Menambahkan:No.18, Jalan Tianzihu, Kota Tianzihu, Kabupaten Anji, Kota Huzhou, Provinsi Zhejiang, Tiongkok
Telepon:86-571-26266266
Waktu posting: 24 Mei-2022