Què és el fenomen del pols estret
Com a tipus d'interruptor d'alimentació, l'IGBT necessita un cert temps de reacció des del senyal de nivell de la porta fins al procés de canvi del dispositiu, de la mateixa manera que és fàcil estrènyer la mà massa ràpid a la vida per canviar la porta, el pols d'obertura massa curt pot provocar massa alt. pics de tensió o problemes d'oscil·lació d'alta freqüència.Aquest fenomen es produeix sense poder de tant en tant, ja que l'IGBT és impulsat per senyals modulats PWM d'alta freqüència.Com més petit sigui el cicle de treball, més fàcil és produir polsos estrets i les característiques de recuperació inversa del díode de renovació antiparal·lel IGBT FWD es tornen més ràpides durant la renovació de canvi dur.A 1700V/1000A IGBT4 E4, l'especificació de la temperatura de la unió Tvj.op = 150 ℃, el temps de commutació tdon = 0.6us, tr = 0.12us i tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, l'amplada del pols estreta no pot ser inferior que la suma del temps de commutació de l'especificació.A la pràctica, a causa de les diferents característiques de càrrega com la fotovoltaica i l'emmagatzematge d'energia de manera aclaparadora quan el factor de potència de + / – 1, el pols estret apareixerà prop del punt zero actual, com el generador de potència reactiva SVG, el factor de potència APF del filtre actiu de 0, el pols estret apareixerà a prop del corrent de càrrega màxima, és més probable que l'aplicació real del corrent prop del punt zero aparegui a l'oscil·lació d'alta freqüència de la forma d'ona de sortida, es produeixen problemes EMI.
Fenomen de pols estret de la causa
Des dels fonaments dels semiconductors, la raó principal del fenomen de pols estret es deu al fet que l'IGBT o el FWD s'acaben de començar a engegar, no s'omplen immediatament de portadors, quan el portador es va estendre en tancar l'IGBT o el xip de díode, en comparació amb el portador completament. omplert després de l'apagada, di / dt pot augmentar.La sobretensió d'apagada IGBT més alta corresponent es generarà sota la inductància dispersa de commutació, que també pot provocar un canvi sobtat en el corrent de recuperació inversa del díode i, per tant, un fenomen de trencament.Tanmateix, aquest fenomen està estretament relacionat amb la tecnologia de xip IGBT i FWD, la tensió i el corrent del dispositiu.
En primer lloc, hem de partir de l'esquema clàssic de doble pols, la figura següent mostra la lògica de commutació de la tensió, el corrent i la tensió de l'accionament de la porta IGBT.A partir de la lògica de conducció d'IGBT, es pot dividir en temps de desactivació de pols estret, que en realitat correspon al temps de conducció positiva tona del díode FWD, que té una gran influència en el corrent màxim de recuperació inversa i la velocitat de recuperació, com ara el punt A. a la figura, la potència màxima màxima de recuperació inversa no pot superar el límit de FWD SOA;i el temps d'encesa del pols estret, això té un impacte relativament gran en el procés d'apagat de l'IGBT, com ara el punt B de la figura, principalment els pics de tensió d'apagat de l'IGBT i les oscil·lacions posteriors del corrent.
Però, quins problemes causaran l'encesa del dispositiu de pols massa estret?A la pràctica, quin és el límit mínim d'amplada de pols raonable?Aquests problemes són difícils de derivar fórmules universals per calcular directament amb teories i fórmules, l'anàlisi teòrica i la investigació també és relativament petita.Des de la forma d'ona de la prova real i els resultats per veure el gràfic per parlar, anàlisi i resum de les característiques i aspectes comuns de l'aplicació, més propici per ajudar-vos a entendre aquest fenomen, i després optimitzar el disseny per evitar problemes.
Encès de pols estret IGBT
IGBT com a interruptor actiu, utilitzar casos reals per veure el gràfic per parlar d'aquest fenomen és més convincent, tenir alguns productes secs materials.
Utilitzant el mòdul d'alta potència IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 com a objecte de prova, les característiques d'apagada del dispositiu quan la tona canvia en les condicions de Vce=800V, Ic=500A, Rg=1,7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25 ℃, el vermell és el col·lector Ic, el blau és el voltatge als dos extrems de l'IGBT Vce, el verd és el voltatge d'accionament Vge.Vge.La tona de pols disminueix de 2us a 1,3us per veure el canvi d'aquest pic de tensió Vcep, la figura següent visualitza progressivament la forma d'ona de prova per veure el procés de canvi, especialment mostrat al cercle.
Quan ton canvia el corrent Ic, a la dimensió Vce per veure el canvi en les característiques causat per ton.Els gràfics esquerre i dret mostren els pics de tensió Vce_peak a diferents corrents Ic sota les mateixes condicions Vce=800V i 1000V respectivament.a partir dels respectius resultats de la prova, ton té un efecte relativament petit sobre els pics de tensió Vce_peak a corrents petits;quan el corrent d'apagat augmenta, l'apagat del pols estret és propens a canvis sobtats de corrent i, posteriorment, provoca pics d'alta tensió.Prenent els gràfics esquerre i dret com a coordenades per a la comparació, ton té un impacte més gran en el procés d'apagada quan Vce i el corrent Ic són més alts, i és més probable que tingui un canvi de corrent sobtat.A partir de la prova per veure aquest exemple FF1000R17IE4, la tona de pols mínima el temps més raonable no menys de 3us.
Hi ha alguna diferència entre el rendiment dels mòduls d'alta intensitat i els mòduls de baixa intensitat en aquest tema?Preneu com a exemple el mòdul de potència mitjana FF450R12ME3, la figura següent mostra la sobrecàrrega de tensió quan la tona canvia per a diferents corrents de prova Ic.
Resultats similars, l'efecte de la tona sobre la sobreactivació de la tensió d'apagada és insignificant en condicions de baixa intensitat per sota d'1/10 * Ic.Quan s'augmenta el corrent fins al corrent nominal de 450A o fins i tot 2 * Ic de 900A, la sobrecàrrega de tensió amb una amplada de tona és molt evident.Per provar el rendiment de les característiques de les condicions de funcionament en condicions extremes, 3 vegades el corrent nominal de 1350A, els pics de tensió han superat la tensió de bloqueig, incrustats al xip a un cert nivell de tensió, independentment de l'amplada de la tona. .
La figura següent mostra les formes d'ona de prova de comparació de ton=1us i 20us a Vce=700V i Ic=900A.A partir de la prova real, l'amplada del pols del mòdul a ton = 1us ha començat a oscil·lar i el pic de tensió Vcep és 80V superior a ton = 20us.Per tant, es recomana que el temps mínim de pols no sigui inferior a 1 us.
Encès de pols estret FWD
Al circuit de mig pont, el toff de pols d'apagat IGBT correspon al temps d'encesa FWD.La figura següent mostra que quan el temps d'encesa FWD és inferior a 2 us, el pic de corrent inversa FWD augmentarà al corrent nominal de 450 A.Quan el toff és superior a 2 us, el corrent màxim de recuperació inversa FWD no canvia bàsicament.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 per observar les característiques dels díodes d'alta potència, especialment en condicions de baix corrent amb canvis de tones, la fila següent mostra les condicions VR = 900V, 1200V, a les condicions de corrent petit IF = 20A de la comparació directa de les dues formes d'ona, és evident que quan ton = 3us, l'oscil·loscopi no ha pogut aguantar l'amplitud d'aquesta oscil·lació d'alta freqüència.Això també demostra que l'oscil·lació d'alta freqüència del corrent de càrrega sobre el punt zero en aplicacions de dispositius d'alta potència i el procés de recuperació inversa a curt termini de FWD estan estretament relacionats.
Després de mirar la forma d'ona intuïtiva, utilitzeu les dades reals per quantificar i comparar encara més aquest procés.dv/dt i di/dt del díode varien amb el toff, i com més petit sigui el temps de conducció FWD, més ràpides seran les seves característiques inverses.Quan com més gran sigui el VR als dos extrems del FWD, a mesura que el pols de conducció del díode es fa més estret, la seva velocitat de recuperació inversa del díode s'accelerarà, mirant específicament les dades en condicions de ton = 3us.
VR = 1200V quan.
dv/dt=44,3kV/us;di/dt=14kA/us.
A VR=900V.
dv/dt=32,1kV/us;di/dt=12,9kA/us.
A la vista de ton = 3us, l'oscil·lació d'alta freqüència de la forma d'ona és més intensa i, més enllà de l'àrea de treball segura del díode, el temps d'encesa no hauria de ser inferior a 3us des del punt de vista del díode FWD.
A l'especificació de l'IGBT d'alta tensió de 3,3 kV anterior, s'ha definit i requerit clarament el temps de conducció directa FWD, prenent com a exemple 2400A/3,3kV HE3, el temps mínim de conducció del díode de 10us s'ha donat clarament com a límit, La qual cosa es deu principalment a que la inductància periòdica del circuit del sistema en aplicacions d'alta potència és relativament gran, el temps de commutació és relativament llarg i el transitori en el procés d'obertura del dispositiu. És fàcil superar el consum màxim d'energia del díode PRQM.
A partir de les formes d'ona de prova reals i dels resultats del mòdul, mireu els gràfics i parleu d'alguns resums bàsics.
1. L'impacte de la tona d'amplada de pols a l'IGBT apagar el corrent petit (aproximadament 1/10 * Ic) és petit i en realitat es pot ignorar.
2. L'IGBT té una certa dependència de la tona d'amplada de pols quan s'apaga el corrent elevat, com més petita sigui la tona, més gran serà la punta de tensió V, i el corrent d'apagat que s'acabarà canviarà bruscament i es produirà una oscil·lació d'alta freqüència.
3. Les característiques FWD acceleren el procés de recuperació inversa a mesura que el temps d'encesa es fa més curt, i com més curt sigui el temps d'encesa FWD provocarà grans dv/dt i di/dt, especialment en condicions de poca intensitat.A més, els IGBT d'alta tensió reben un temps mínim d'encesa del díode tonmin=10us.
Les formes d'ona de prova reals del document han donat un temps mínim de referència per jugar un paper.
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. ha estat fabricant i exportant diverses petites màquines de recollida i col·locació des de 2010. Aprofitant la nostra pròpia experiència en R + D i una producció ben entrenada, NeoDen guanya una gran reputació entre els clients mundials.
Amb presència global a més de 130 països, l'excel·lent rendiment, l'alta precisió i la fiabilitat de les màquines NeoDen PNP les fan perfectes per a R+D, prototipatge professional i producció de lots petits i mitjans.Oferim una solució professional d'equips SMT únics.
Afegeix:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, Xina
Telèfon:86-571-26266266
Hora de publicació: 24-maig-2022