Chì ghjè u fenomenu di l'impulsu strettu
Cum'è una spezia di interruttore di putenza, IGBT hà bisognu di un certu tempu di reazione da u signale di u livellu di a porta à u prucessu di cambiamentu di u dispusitivu, cum'è hè faciule strincà a manu troppu veloce in a vita per cambià a porta, u pulsu di apertura troppu cortu pò causà troppu altu. picchi di tensione o prublemi di oscillazioni d'alta frequenza.Stu fenominu si trova impotente da u tempu à u tempu chì l'IGBT hè guidatu da signali modulati PWM d'alta frequenza.U più chjucu u ciculu di u travagliu, più faciule hè di emette impulsi stretti, è e caratteristiche di ricuperazione inversa di u diodu di rinnuvamentu anti-parallelu IGBT FWD diventanu più veloci durante u rinnuvamentu di cunversione dura.À 1700V/1000A IGBT4 E4, a specificazione in a temperatura di junction Tvj.op = 150 ℃, u tempu di commutazione tdon = 0.6us, tr = 0.12us è tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, larghezza di impulsu strettu ùn pò esse menu. cà a somma di u tempu di cambiamentu di specificazione.In pratica, a causa di e diverse caratteristiche di carica cum'è u fotovoltaicu è l'almacenamiento d'energia in modu eccessivu quandu u fattore di putenza di + / – 1, u pulsu strettu apparirà vicinu à u puntu zero attuale, cum'è generatore di energia reattiva SVG, filtru attivu fattore di putenza APF di 0, l'impulsu strettu cumpariscerà vicinu à a corrente massima di carica, l'applicazione attuale di u currente vicinu à u puntu cero hè più prubabile di cumparisce nantu à l'oscillazione d'alta freccia di a forma d'onda di output, i prublemi di EMI.
U fenomenu di u pulsu strettu di a causa
Da i fundamenti di i semiconduttori, u mutivu principale di u fenomenu di u pulsu strettu hè dovutu à l'IGBT o FWD appena cuminciatu à accende, micca immediatamente pienu di trasportatori, quandu u trasportatore si sparse quandu chjude u chip IGBT o diode, cumparatu cù u trasportatore cumpletamente. riempitu dopu à chjusu, di / dt pò cresce.U currispundente più altu di l'IGBT turn-off overvoltage serà generatu sottu à l'induttanza vaga di commutazione, chì pò ancu causà un cambiamentu bruscu in u currente di ricuperazione inversa di diode è cusì un fenomenu di snap-off.Tuttavia, stu fenominu hè strettamente ligatu à a tecnulugia di chip IGBT è FWD, a tensione di u dispusitivu è u currente.
Prima, avemu da principià da u schema classicu di u doppiu impulsu, a figura seguente mostra a logica di commutazione di a tensione di l'unità di porta IGBT, corrente è tensione.Da a logica di guida di l'IGBT, pò esse divisu in un impulsu strettu off time toff, chì in realtà currisponde à a tonnellata di u tempu di cunduzzione pusitiva di diode FWD, chì hà una grande influenza nantu à a corrente di punta di ricuperazione inversa è a velocità di ricuperazione, cum'è u puntu A. in a figura, a putenza massima massima di ricuperazione inversa ùn pò esse più di u limitu di FWD SOA;è strittu impulsu turn-on time ton, chistu hà un impattu relativamente grande nant'à u prucessu di turn-off IGBT, comu puntu B in la figura, principarmenti i spikes voltage turn-off IGBT è oscillations trailing currenti.
Ma l'accensione di l'apparecchiu di impulsu troppu strettu causarà chì prublemi?In pratica, quale hè u limitu minimu di larghezza di impulsu chì hè raghjone?Sti prublemi sò difficiuli di derivà formule universale per calculà direttamente cù e teori è e formule, l'analisi teorica è a ricerca hè ancu relativamente chjuca.Da a forma d'onda di prova attuale è i risultati per vede u graficu per parlà, analisi è riassuntu di e caratteristiche è e cumune di l'applicazione, più favurevuli per aiutà à capisce stu fenomenu, è dopu ottimisate u disignu per evità prublemi.
Accensione di impulsi stretti IGBT
IGBT cum'è un switch attivu, utilizendu casi reali per vede u graficu per parlà di stu fenomenu hè più cunvince, per avè qualchì materiale seccu.
Utilizendu u modulu d'alta putenza IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 cum'è l'ughjettu di teste, e caratteristiche di spegnimentu di u dispusitivu quandu a tonnellata cambia in e cundizioni di Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25℃, u rossu hè u cullettore Ic, u turchinu hè a tensione à e duie estremità di l'IGBT Vce, u verde hè a tensione di u drive Vge.Vge.pulse ton diminuisce da 2us à 1.3us per vede u cambiamentu di sta voltage spike Vcep, a figura seguente visualizes a forma d'onda di prova progressivamente per vede u prucessu di cambiamentu, soprattuttu indicatu in u circulu.
Quandu ton cambia u currenti Ic, in a dimensione Vce à vede u cambiamentu di caratteristiche causatu da ton.I grafici di a manca è di a diritta mostranu i picchi di tensione Vce_peak à e diverse correnti Ic sottu a stessa cundizione Vce = 800V è 1000V rispettivamente.da i risultati rispittivu test, tonna hà un effettu relativamente picculu nant'à u voltage spikes Vce_peak à picculi currenti;quandu u turn-off currenti aumenta, u strettu impulsu turn-off hè propensu à cambiamenti bruschi in currenti è sussegwentemente causa spikes high voltage.Pigliendu i grafici di manca è destra cum'è coordenate per paragunà, ton hà un impattu più grande nantu à u prucessu di spegnimentu quandu Vce è currenti Ic sò più alti, è hè più prubabile di avè un cambiamentu di corrente brusca.Da a prova à vede stu esempiu FF1000R17IE4, u minimu tonu pulsu u tempu più raghjone micca menu di 3us.
Ci hè una diffarenza trà e prestazioni di i moduli di corrente alta è di i moduli di corrente bassa in questa questione?Piglià FF450R12ME3 modulu putenza mediu cum'è un esempiu, a figura seguente mostra u overshoot di tensione quandu a tonnellata cambia per i diversi currenti di prova Ic.
I risultati simili, l'effettu di a tonnellata nantu à l'overshoot di voltage turn-off hè insignificante à e cundizioni di corrente bassa sottu 1/10 * Ic.Quandu u currente hè aumentatu à a currente nominale di 450A o ancu 2 * Ic currente di 900A, u overshoot di tensione cù a larghezza di tonna hè assai evidenti.Per pruvà a prestazione di e caratteristiche di e cundizioni di u funziunamentu in cundizioni estremi, 3 volte a corrente nominale di 1350A, i picchi di tensione anu superatu a tensione di bloccu, essendu incrustati in u chip à un certu livellu di tensione, indipendentemente da a larghezza di a tonna. .
La figura seguente mostra le forme d'onda di prova di paragone di ton=1us e 20us a Vce=700V e Ic=900A.Da a prova attuale, a larghezza di l'impulsu di u modulu à ton = 1us hà cuminciatu à oscillate, è u piccu di tensione Vcep hè 80V più altu ch'è ton = 20us.Per quessa, hè ricumandemu chì u tempu minimu di pulse ùn deve esse menu di 1us.
Accensione di impulsu strettu FWD
In u circuitu di mezzu ponte, u toff di impulsu di disattivazione IGBT currisponde à a tonnellata di u tempu di attivazione FWD.A figura sottu mostra chì quandu u tempu di attivazione FWD hè menu di 2us, u piccu di corrente inversa FWD aumenterà à a corrente nominale di 450A.Quandu u toff hè più grande di 2us, u piccu corrente di ricuperazione inversa FWD hè basicamente invariatu.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 per osservà e caratteristiche di diodi d'alta putenza, soprattuttu in cundizioni di bassa corrente cù cambiamenti di tonnellate, a fila seguente mostra u VR = 900V, 1200V cundizioni, in u picculu currente IF = 20A cundizioni di u paragone direttu di e duie forme d'onda, hè chjaru chì quandu ton = 3us, l'oscilloscope hè statu incapaci di mantene L'amplitude di questa oscillazione alta frequenza.Questu prova ancu chì l'oscillazione d'alta frequenza di a corrente di carica sopra u puntu zero in l'applicazioni di u dispositivu d'alta putenza è u prucessu di ricuperazione inversa FWD à pocu tempu sò strettamente ligati.
Dopu avè vistu a forma d'onda intuitiva, aduprate i dati attuali per quantificà ulteriormente è paragunate stu prucessu.dv/dt è di/dt di u diodu varianu cù toff, è più chjucu u tempu di cunduzzione FWD, più veloce diventeranu e so caratteristiche inverse.Quandu u più altu u VR à i dui estremità di u FWD, cum'è u impulsu di cunduzione diodu diventa più strettu, a so velocità di ricuperazione inversa di diode serà accelerata, specificamente fighjendu i dati in ton = 3us conditions.
VR = 1200V quandu.
dv/dt=44.3kV/us;di/dt=14kA/us.
À VR=900V.
dv/dt=32.1kV/us;di/dt=12.9kA/us.
In vista di ton = 3us, l'oscillazione d'alta frequenza di a forma d'onda hè più intensa, è al di là di l'area di travagliu sicura di diodu, u tempu ùn deve esse menu di 3us da u puntu di vista di diodu FWD.
In a specificazione di l'IGBT d'alta tensione 3.3kV sopra, a tonnellata di u tempu di cunduzzione in avanti FWD hè stata chjaramente definita è necessaria, piglià 2400A / 3.3kV HE3 per esempiu, u tempu minimu di cunduzzione di diodu di 10us hè statu chjaramente datu cum'è limitu, chì hè principarmenti perchè u circuitu sistemu inductance stray in appiicazioni high-putere hè relativamente grande, u tempu di cunversione hè relativamente longu, è u transitori in u prucessu di apertura di u dispusitivu Hè facile à trapassà u cunsumu di putenza diode massimu permissibile PRQM.
Da e forme d'onda di prova attuale è i risultati di u modulu, fighjate à i grafici è parlate di qualchi riassunti basi.
1. l'impattu di l'ampiezza di l'impulsu tonna nantu à IGBT turn off small current (circa 1/10 * Ic) hè chjuca è pò esse veramente ignoratu.
2. l'IGBT hà una certa dipendenza da a tonna di larghezza di impulsu quandu si spegne a corrente alta, u più chjucu u tonu, u più altu u spike di tensione V, è u currente turn-off trailing cambierà bruscamente è l'oscillazione di freccia alta.
3. I carattiristichi FWD accelerate u prucessu di ricuperazione inversa cum'è u tempu diventa più cortu, è u più brevi u FWD on-time pruvucarà grande dv / dt è di / dt, soprattuttu in cundizioni bassu currenti.Inoltre, l'IGBT d'alta tensione sò datu un tempu di attivazione di diodu minimu chjaru tonmin = 10us.
E forme d'onda di prova attuali in a carta anu datu qualchì tempu minimu di riferimentu per ghjucà un rolu.
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