Que é o fenómeno do pulso estreito
Como unha especie de interruptor de alimentación, o IGBT necesita un certo tempo de reacción desde o sinal de nivel da porta ata o proceso de conmutación do dispositivo, do mesmo xeito que é fácil apretar a man demasiado rápido na vida para cambiar a porta, o pulso de apertura demasiado curto pode causar un pulso demasiado alto. picos de tensión ou problemas de oscilación de alta frecuencia.Este fenómeno ocorre de vez en cando sen poder, xa que o IGBT é impulsado por sinais modulados PWM de alta frecuencia.Canto menor sexa o ciclo de traballo, máis doado é emitir pulsos estreitos e as características de recuperación inversa do díodo de renovación anti-paralelo IGBT FWD fanse máis rápidas durante a renovación de conmutación dura.Para 1700V/1000A IGBT4 E4, a especificación na temperatura de unión Tvj.op = 150 ℃, o tempo de conmutación tdon = 0.6us, tr = 0.12us e tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, o ancho do pulso estreito non pode ser inferior que a suma do tempo de conmutación da especificación.Na práctica, debido ás diferentes características de carga como a fotovoltaica e o almacenamento de enerxía de forma abrumadora cando o factor de potencia de + / - 1, o pulso estreito aparecerá preto do punto cero actual, como o xerador de enerxía reactiva SVG, o factor de potencia APF do filtro activo de 0, o pulso estreito aparecerá preto da corrente de carga máxima, a aplicación real da corrente preto do punto cero é máis probable que apareza na forma de onda de saída de oscilación de alta frecuencia, prodúcense problemas de EMI.
Fenómeno de pulso estreito da causa
A partir dos fundamentos dos semicondutores, a principal razón do fenómeno do pulso estreito débese a que o IGBT ou o FWD só comezaron a acenderse, non se encheron inmediatamente de portadores, cando o portador se estendeu ao apagar o chip IGBT ou diodo, en comparación co portador completamente. cheo despois do apagado, di / dt pode aumentar.A maior sobretensión de apagado IGBT correspondente xerarase baixo a inductancia parásita de conmutación, o que tamén pode provocar un cambio repentino na corrente de recuperación inversa do díodo e, polo tanto, un fenómeno de snap-off.Non obstante, este fenómeno está intimamente relacionado coa tecnoloxía de chip IGBT e FWD, a tensión e a corrente do dispositivo.
En primeiro lugar, temos que partir do esquema clásico de dobre pulso, a seguinte figura mostra a lóxica de conmutación da tensión, a corrente e a tensión da unidade de porta IGBT.A partir da lóxica de condución do IGBT, pódese dividir en tempo de apagado de pulso estreito, que en realidade corresponde ao tempo de condución positiva tonelada do diodo FWD, que ten unha gran influencia na corrente de pico de recuperación inversa e na velocidade de recuperación, como o punto A. na figura, a potencia máxima máxima de recuperación inversa non pode exceder o límite de FWD SOA;e tonelada de tempo de activación do pulso estreito, isto ten un impacto relativamente grande no proceso de desactivación do IGBT, como o punto B da figura, principalmente os picos de tensión de desactivación do IGBT e as oscilacións posteriores de corrente.
Pero que problemas causará o aceso do dispositivo de pulso demasiado estreito?Na práctica, cal é o límite mínimo de ancho de pulso que é razoable?Estes problemas son difíciles de derivar fórmulas universais para calcular directamente con teorías e fórmulas, a análise teórica e a investigación tamén é relativamente pequena.A partir da forma de onda de proba real e os resultados para ver o gráfico para falar, análise e resumo das características e puntos comúns da aplicación, máis propicio para axudar a comprender este fenómeno e, a continuación, optimizar o deseño para evitar problemas.
Activación de pulso estreito IGBT
IGBT como un interruptor activo, usar casos reais para ver o gráfico para falar deste fenómeno é máis convincente, para ter algúns produtos secos materiais.
Usando o módulo de alta potencia IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 como obxecto de proba, as características de apagado do dispositivo cando a tonelada cambia nas condicións de Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25 ℃, o vermello é o colector Ic, o azul é a tensión nos dous extremos do IGBT Vce, o verde é a tensión de unidade Vge.Vxe.tonelada de pulso diminúe de 2us a 1,3us para ver o cambio deste pico de tensión Vcep, a seguinte figura visualiza a forma de onda de proba progresivamente para ver o proceso de cambio, especialmente mostrado no círculo.
Cando ton cambia a Ic actual, na dimensión Vce para ver o cambio nas características causado por ton.Os gráficos da esquerda e da dereita mostran os picos de tensión Vce_peak a diferentes correntes Ic nas mesmas condicións Vce=800V e 1000V respectivamente.a partir dos respectivos resultados das probas, ton ten un efecto relativamente pequeno sobre os picos de tensión Vce_peak a correntes pequenas;cando a corrente de apagado aumenta, a desconexión do pulso estreito é propensa a cambios bruscos na corrente e, posteriormente, provoca picos de alta tensión.Tomando os gráficos da esquerda e da dereita como coordenadas para a comparación, ton ten un maior impacto no proceso de apagado cando Vce e Ic corrente son máis altos, e é máis probable que teña un cambio de corrente repentino.A partir da proba para ver este exemplo FF1000R17IE4, a tonelada de pulso mínimo o tempo máis razoable non inferior a 3us.
Hai algunha diferenza entre o rendemento dos módulos de alta corrente e dos módulos de baixa intensidade neste tema?Tome como exemplo o módulo de potencia media FF450R12ME3, a seguinte figura mostra o exceso de tensión cando a tonelada cambia para as diferentes correntes de proba Ic.
Resultados semellantes, o efecto da tonelada sobre a superación da tensión de apagado é insignificante en condicións de baixa corrente por debaixo de 1/10*Ic.Cando se aumenta a corrente ata a corrente nominal de 450 A ou ata 2 * Ic de 900 A, o exceso de tensión co ancho de toneladas é moi obvio.Co fin de probar o rendemento das características das condicións de funcionamento en condicións extremas, 3 veces a corrente nominal de 1350A, os picos de tensión superaron a tensión de bloqueo, sendo incrustados no chip a un certo nivel de tensión, independentemente do ancho da tonelada. .
A seguinte figura mostra as formas de onda de proba de comparación de ton=1us e 20us en Vce=700V e Ic=900A.A partir da proba real, o ancho do pulso do módulo en ton=1us comezou a oscilar e o pico de tensión Vcep é 80V superior ao ton=20us.Polo tanto, recoméndase que o tempo de pulso mínimo non sexa inferior a 1 us.
Activación de pulso estreito FWD
No circuíto de media ponte, o pulso de apagado IGBT correspóndese co tempo de aceso FWD.A seguinte figura mostra que cando o tempo de activación do FWD é inferior a 2us, o pico de corrente inversa do FWD aumentará coa corrente nominal de 450 A.Cando o toff é superior a 2us, o pico de corrente de recuperación inversa FWD non cambia basicamente.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 para observar as características dos díodos de alta potencia, especialmente en condicións de pouca corrente con cambios de toneladas, a seguinte fila mostra as condicións VR = 900V, 1200V, nas condicións de corrente pequena IF = 20A da comparación directa das dúas formas de onda, está claro que cando ton = 3us, o osciloscopio non puido manter A amplitude desta oscilación de alta frecuencia.Isto tamén proba que a oscilación de alta frecuencia da corrente de carga sobre o punto cero en aplicacións de dispositivos de alta potencia e o proceso de recuperación inversa a curto prazo FWD están intimamente relacionados.
Despois de mirar a forma de onda intuitiva, use os datos reais para cuantificar e comparar aínda máis este proceso.dv/dt e di/dt do díodo varían con toff, e canto menor sexa o tempo de condución FWD, máis rápidas serán as súas características inversas.Cando canto maior sexa a VR nos dous extremos do FWD, a medida que o pulso de condución do díodo se fai máis estreito, a súa velocidade de recuperación inversa do díodo acelerarase, mirando especificamente os datos en condicións de ton = 3us.
VR = 1200 V cando.
dv/dt=44,3kV/us;di/dt=14kA/us.
En VR=900V.
dv/dt=32,1kV/us;di/dt=12,9 kA/us.
En vista de ton = 3us, a oscilación de alta frecuencia da forma de onda é máis intensa e, máis aló da área de traballo segura do diodo, o tempo de activación non debe ser inferior a 3us desde o punto de vista do diodo FWD.
Na especificación de IGBT de 3,3 kV de alta tensión anterior, definiuse e requiriuse claramente o tempo de condución directa FWD, tomando como exemplo 2400A/3.3kV HE3, o tempo mínimo de condución do díodo de 10us deuse claramente como límite. que se debe principalmente a que a inductancia perdida do circuíto do sistema en aplicacións de alta potencia é relativamente grande, o tempo de conmutación é relativamente longo e o transitorio no proceso de apertura do dispositivo. É fácil superar o consumo de enerxía de díodo máximo permitido PRQM.
A partir das formas de onda de proba reais e dos resultados do módulo, mira os gráficos e fala sobre algúns resumos básicos.
1. O impacto da tonelada de ancho de pulso no IGBT desactivar a pequena corrente (aproximadamente 1/10 * Ic) é pequeno e pode ser ignorado.
2. o IGBT ten unha certa dependencia da tonelada de ancho de pulso ao apagar a alta corrente, canto menor sexa a tonelada, maior será o pico de tensión V, e a corrente de desactivación arrastrada cambiará bruscamente e producirase unha oscilación de alta frecuencia.
3. As características FWD aceleran o proceso de recuperación inversa a medida que o tempo de activación se fai máis curto, e canto máis curto sexa o tempo de activación do FWD provocará un gran dv/dt e di/dt, especialmente en condicións de baixa corrente.Ademais, os IGBT de alta tensión teñen un tempo mínimo de aceso do díodo tonmin=10us.
As formas de onda de proba reais do documento deron un tempo mínimo de referencia para desempeñar un papel.
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. está a fabricar e exportar varias pequenas máquinas de selección e colocación desde 2010. Aproveitando a nosa propia I+D con experiencia e unha produción ben adestrada, NeoDen gaña unha gran reputación entre os clientes mundiais.
Con presenza global en máis de 130 países, o excelente rendemento, a alta precisión e fiabilidade das máquinas NeoDen PNP fanas perfectas para I+D, prototipado profesional e produción de lotes pequenos e medianos.Ofrecemos unha solución profesional de equipos SMT únicos.
Engadir:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, China
Teléfono:86-571-26266266
Hora de publicación: 24-maio-2022