Primjena IGBT elektroničkog uređaja
Mi smo velika tvrtka za tisak u Shenzhen Kina. Nudimo sve publikacije knjiga, tiskanje knjiga u tvrdom omotu, tiskanje knjiga u tiskanom izdanju, tvrdi tisak, štampanje knjiga knjiga, štampanje knjiga na sedlu, štampanje brošura, kutija za pakovanje, kalendare, sve vrste PVC-a, brošure o proizvodima, bilješke, dječja knjiga, naljepnice, sve vrste specijalnih proizvoda za štampanje u boji papira, igraća karta 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-i se široko koriste u elektroenergetskim uređajima koji su predstavljeni invertorima i različitim tipovima napajanja. IGBT kombinira prednosti bipolarnih tranzistora snage i MOSFET-ova snage, i ima prednosti kontrole napona, velike ulazne impedancije, male pogonske snage, jednostavnog upravljačkog kruga, malih gubitaka prekidača, brze brzine prebacivanja i visoke radne frekvencije.
Međutim, IGBT-ovi, kao i ostale energetske elektronike, zavise od stanja kola i okruženja za prebacivanje. Stoga, pogon i zaštitni krug IGBT je težina i fokus dizajna kruga, a to je ključna karika u radu cijelog uređaja.
1 IGBT operativne karakteristike
IGBT je upravljački uređaj naponskog tipa koji zahtijeva vrlo malu struju i snagu pogona i može se direktno povezati s analognim ili digitalnim funkcijskim blokom bez dodatnih sučelja sučelja. Uključivanje i isključivanje IGBT se kontroliše pomoću UGE napona na vratima. Kada je UGE veći od napona uključivanja UGE (th), IGBT je uključen. Kada se obrnuto ili bez signala primijeni između kapije i emitera, IGBT se isključuje. Broken.
Kao i običan tranzistor, IGBT može raditi u području linearnog pojačanja, području zasićenja i prekidnom području, i uglavnom se koristi kao uređaj za prebacivanje. U pogonskom krugu su uglavnom proučavana stanja zasićenja na i isključenom IGBT-u, tako da su okretna rastuća ivica i okretna padajuća ivica strma.
2 Zahtevi IGBT pogona
Sledeće tačke se moraju poštovati prilikom projektovanja IGBT drajvera.
1) Magnituda pogonskog napona vrata će imati značajan utjecaj na performanse kruga i mora biti ispravno odabrana. Kada se napon pogonskog napona poveća, otpornost na IGBT se smanjuje, tako da se smanjuje gubitak pri uključenju. Međutim, ako je prednji pogonski napon prevelik, IC struje kratkog spoja raste s UGE-om kada je opterećenje kratko spojeno, što može uzrokovati da IGBT ima efekt zadržavanja, što dovodi do kvara na vratima. Kao rezultat toga, IGBT je oštećen; ako je napon vožnje naprijed premali, 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 napon prednaprezanja sprječava pogrešno vođenje IGBT-a zbog prekomjerne strujne struje tijekom isključivanja. Generalno, negativni napon biasa je izabran da bude 5V. Dodatno, 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 uvjetima rada i preopterećenja.
2) Brzo uključivanje i isključivanje IGBT-a je korisno 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, što može uzrokovati razbijanje IGBT-a ili drugih komponenata.
3) Izbor odgovarajućeg otpornika serije RG i kapacitivnosti vrata CG važan je za pogon IGBT-a. RG je mali, konstanta vremena punjenja i pražnjenja između emitera kapija je relativno mala, što će izazvati 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, efekat suzbijanja dic / dt nije očigledan.
4) Kada je IGBT isključen, napon odašiljača se lako može poremetiti parazitskim parametrima IGBT-a i kruga, uzrokujući da napon odašiljača uzrokuje pogrešno provodjenje uređaja. Da bi se to spriječilo, otpornik može biti spojen paralelno između vrata. Osim toga, u praktičnoj primjeni, u cilju sprječavanja visokih naponskih šiljaka u upravljačkom krugu kapije, poželjno je spojiti dvije povratne serijske Zener diode paralelno između rešetki, a vrijednost regulacije napona trebala bi biti ista kao pozitivna i negativna Voltaže vrata.
3 HCPL-316J pogonski krug
3.1 HCPL-316J interna struktura i princip rada
Ako IGBT ima prekostrujni signal (pin 14 detektuje 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 kapija se polako smanjuje kako bi se postigao spor pad napona vrata. Kada VOUT = 2V, to jest, VOUT izlazi nizak nivo, C točka postaje nizak nivo, tačka B je visok nivo, 50 × DMOS je uključen, i IGBT gate array se brzo prazni. Signal na liniji rasjeda prolazi kroz optocoupler, a zatim prolazi kroz RS flip-flop, a Q izlaz je visok, tako da je ulazni optokapler 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 ulaznu zaštitu kako bi se spriječilo da preveliki ulazni napon ošteti IGBT, ali zaštitni krug će generirati kašnjenje od oko 1μs, što nije prikladno za upotrebu kada frekvencija prebacivanja prelazi 100 kHz. Q3 je najvažnija funkcija blokiranja. Kada su oba PWM signala (isti nosač mosta) visokog nivoa, Q3 je uključen, povlačeći niski ulazni nivo, tako da je izlaz i nizak. Signali za blokiranje, blokada i interlock2 na slici 3 povezani su sa drugim 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, R5 i C7 se odnose na brzinu kojom je IGBT uključen i gubitak prekidača. Povećanje C7 može značajno smanjiti dic / dt. Prvo izračunajte otpor otpora: gdje je ION ulazna struja ubrizgana u IGBT kada je uključena. Da bi se IGBT brzo uključio, vrijednost IONMAX-a je 20A. Izlazni niski nivo VOL = 2v.
C3 je veoma važan parametar, a najvažnije je kašnjenje punjenja. Kada se sistem pokrene i čip počne da radi, pošto je napon na kolektorskom C terminalu IGBT-a još uvek mnogo veći od 7V, ako nema C3, signal greške kratkog spoja biće pogrešno izdat, a izlaz će se direktno isključiti. Kada čip radi normalno, ako se napon kolektora trenutno poveća, odmah će se vratiti u normalu. Ako nema C3, signal greške će biti izdat da bi se IGBT isključio greškom. Međutim, ako je vrijednost C3 prevelika, sistemski odgovor će biti spor, au slučaju zasićenja, IGBT može biti izgorio unutar vremena kašnjenja, a ispravan efekt zaštite nije postignut. Vrijednost C3 je 100pF, a kašnjenje je vrijeme
U krugu detekcije kolektora, dva dioda su spojena u seriju, što može poboljšati ukupni povratni izdržljivi napon, čime se povećava nivo pogonskog napona, ali povratno vrijeme oporavka diode je malo, a svaki povratni naponski nivo je 1000V. Općenito, odabran je BYV261E, a povratno vrijeme oporavka je 75 ns. Uloga R4 i C5 je da očuvaju karakteristike mekog zatvaranja HCLP-316J nakon prekostrujnog signala. Princip je da C5 postiže meko okretanje kroz pražnjenje internog MOSFET-a. Na slici 3, izlazni napon VOUT prolazi kroz dva brza triodna push-pull izlaza, koja mogu pokrenuti struju do 20A, i mogu brzo voziti 1700v, 200-300A IGBTs.
3.3 dizajn napajanja pogona
U dizajnu pogona, stabilno napajanje je garancija da IGBT radi ispravno. Napajanje usvaja naprijed konverziju, jake anti-smetnje sposobnost, nema filter induktor na sekundarnoj strani, i niska ulazna impedancija, tako da je izlazni napon napajanja je još uvijek stabilna u teškim uvjetima opterećenja.
Kada je s uključen, + 12v (za relativno stabilno napajanje, visoka preciznost) napon se primenjuje na primarnu stranu transformatora, a namotaj priključen na S, a sekundarna strana se ispravlja kroz energetsku spojnicu. Kada je S isključen, energija jezgra se vraća u napajanje preko primarne diode i spojenog namota kako bi se postiglo resetiranje jezgre transformatora. Tajmer 555 je spojen na multivibrator. Potencijal stopala 2 i stopala 6 se menja između 4 i 8 v punjenjem i pražnjenjem C1, tako da noga 3 daje signal kvadratnog talasa napona, a kvadratni signal se koristi za kontrolu otvaranja S. I zatvaranje. + 12v naplaćuje C1 do R1 i D2, vrijeme punjenja je t1≈R1C2ln2; vreme pražnjenja t2 = R2C1ln2, izlazi visok nivo pri punjenju i izlazi nizak nivo prilikom pražnjenja. Prema tome, odnos dužnosti = t1 / (t1 + t2).
Transformator je dizajniran prema sljedećim parametrima: izvorna strana je priključena na + 12v, frekvencija je 60kHz, a radni intenzitet indukcije Bw je O. 15T, sekundarna strana + 15v izlaz 2A, -5v izlaz 1 A, učinkovitost n = 80%, faktor popunjenosti prozora Km je O. 5. Faktor punjenja jezgre Kc je 1, a gustina 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 pogonskog napajanja smanjiti nakon učitavanja, 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. Blokada dva IGBT-a (isti nosač mosta) je realizovana na hardveru, i dizajniran je izvor snage koji može direktno da napaja 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 svakog pin-a je kako slijedi:
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 resetovanje čipa stopala 5 (RESERT);
Stopa 6 (FAULT) izlaz greške, kada dođe do greške (izlazni napon podnapona ili kratkog spoja IGBT), signal greške se šalje preko optokaplera;
Pin 7 (VLED1 +) testni pin optičkog sprega, suspenzija;
Pin 8 (VLED1-) je uzemljen;
Pin 9, noga 10 (VEE) osigurava povratni napon na IGBT;
Pin 11 (VOUT) šalje izlazni signal za pogon IGBT-a;
Stopala 12 (VC) napajanja trostupanjskog Darlington cijevnog kolektora;
Pin 13 (VCC2) pokreće izvor napona;
Pin 14 (DESAT) IGBT detekcija struje kratkog spoja;
Pin 15 (VLED2 +) test pin, optički sprežnik;
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 izlazni napon izlaznog pogona normalan, signal izlaza visokog nivoa, a signal greške i izlazni signal niskog napona je nizak. 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 do dna, a visoka točka tačke A pokreće trostepenu Darlingtonsku cev da se uključi, a IGBT je takođe upaljen.