उच्च शक्ति MOSFET को ड्राइव सर्किट को सिद्धान्त के हो?

एउटै उच्च शक्ति MOSFET, विभिन्न ड्राइभ सर्किट को प्रयोग फरक स्विच विशेषताहरु प्राप्त हुनेछ। ड्राइभ सर्किटको राम्रो प्रदर्शनको प्रयोगले पावर स्विचिङ उपकरणलाई अपेक्षाकृत आदर्श स्विचिङ अवस्थामा काम गर्न सक्छ, जबकि स्विचिंग समय छोटो पार्दै, स्विचिङ घाटा कम गर्न, अपरेटिङ दक्षता, विश्वसनीयता र सुरक्षा स्थापनाको ठूलो महत्त्व छ। त्यसकारण, ड्राइभ सर्किटको फाइदा र बेफाइदाहरूले मुख्य सर्किटको प्रदर्शनलाई सीधा असर गर्छ, ड्राइभ सर्किटको डिजाइनको तर्कसंगतता बढ्दो महत्त्वपूर्ण छ। Thyristor सानो आकार, हल्का तौल, उच्च दक्षता, लामो जीवन, प्रयोग गर्न सजिलो, सजिलै रेक्टिफायर र इन्भर्टर रोक्न सक्छ, र रेक्टिफायर वा इन्भर्टर वर्तमान को आकार परिवर्तन को आधार मा सर्किट संरचना परिवर्तन गर्न सक्दैन। IGBT एक कम्पोजिट हो। को यन्त्रMOSFETर GTR, जसमा छिटो स्विच गर्ने गति, राम्रो थर्मल स्थिरता, सानो ड्राइभिङ पावर र साधारण ड्राइभ सर्किटको विशेषताहरू छन्, र सानो अन-स्टेट भोल्टेज ड्रप, उच्च प्रतिरोध भोल्टेज र उच्च स्वीकृति प्रवाहका फाइदाहरू छन्। IGBT मुख्यधारा पावर आउटपुट उपकरणको रूपमा, विशेष गरी उच्च-शक्ति स्थानहरूमा, सामान्यतया विभिन्न कोटीहरूमा प्रयोग गरिएको छ।

उच्च शक्ति MOSFET स्विचिङ उपकरणहरूको लागि आदर्श ड्राइभिङ सर्किट निम्न आवश्यकताहरू पूरा गर्नुपर्छ:

(1) जब पावर स्विचिंग ट्यूब खोलिएको छ, ड्राइभिङ सर्किटले छिटो-बढ्दो आधार प्रवाह प्रदान गर्न सक्छ, जसले गर्दा त्यहाँ पर्याप्त ड्राइभिङ पावर छ जब यो सक्रिय हुन्छ, यसरी टर्न-अन घाटा कम हुन्छ।

(२) स्विचिङ ट्यूब कन्डक्शनको बखत, MOSFET ड्राइभर सर्किटले प्रदान गरेको आधार करेन्टले पावर ट्यूब कुनै पनि लोड अवस्था अन्तर्गत संतृप्त कन्डक्शन अवस्थामा छ भनी सुनिश्चित गर्न सक्छ, तुलनात्मक रूपमा कम चालन हानि सुनिश्चित गर्दै। भण्डारण समय कम गर्नको लागि, उपकरण बन्द हुनु अघि एक महत्वपूर्ण संतृप्ति अवस्थामा हुनुपर्छ।

(3) बन्द, ड्राइभ सर्किटले भण्डारण समय कम गर्न आधार क्षेत्रमा बाँकी क्यारियरहरू द्रुत रूपमा बाहिर निकाल्न पर्याप्त रिभर्स बेस ड्राइभ प्रदान गर्नुपर्छ; र रिभर्स बायस कटअफ भोल्टेज थप्नुहोस्, ताकि ल्यान्डिङ समय घटाउनको लागि कलेक्टरको करन्ट छिट्टै खस्यो। निस्सन्देह, thyristor को बन्द अझै पनि मुख्य रूपमा शटडाउन पूरा गर्न रिभर्स एनोड भोल्टेज ड्रप द्वारा छ।

हाल, कम भोल्टेज अन्त र उच्च भोल्टेज अन्त अलग गर्न ट्रान्सफर्मर वा अप्टोकप्लर आइसोलेसन मार्फत तुलनात्मक संख्याको साथ थाइरिस्टर ड्राइभ, र त्यसपछि थाइरिस्टर कन्डक्शन ड्राइभ गर्न रूपान्तरण सर्किट मार्फत। थप IGBT ड्राइभ मोड्युलको हालको प्रयोगको लागि IGBT मा, तर एकीकृत IGBT, प्रणाली आत्म-रखरखाव, आत्म-निदान र IPM को अन्य कार्यात्मक मोड्युलहरू।

यस कागजमा, थाइरिस्टरको लागि हामीले प्रयोग गर्छौं, प्रयोगात्मक ड्राइभ सर्किट डिजाइन गर्छौं, र यो थाइरिस्टर चलाउन सक्छ भनेर प्रमाणित गर्न वास्तविक परीक्षण रोक्छौं। IGBT को ड्राइभको लागि, यो पेपरले मुख्यतया IGBT ड्राइभको वर्तमान मुख्य प्रकारहरू, साथै तिनीहरूको सम्बन्धित ड्राइभ सर्किट, र सिमुलेशन प्रयोग रोक्नको लागि सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने ओप्टोकपलर आइसोलेशन ड्राइभको परिचय दिन्छ।

2. Thyristor ड्राइभ सर्किट अध्ययन सामान्यतया thyristor सञ्चालन अवस्थाहरू हुन्:

(1) थायरिस्टरले रिभर्स एनोड भोल्टेज स्वीकार गर्दछ, गेटले कस्तो भोल्टेज स्वीकार गर्दछ, थायरिस्टर अफ अवस्थामा छ।

(२) थायरिस्टरले फर्वार्ड एनोड भोल्टेज स्वीकार गर्दछ, केवल गेटको अवस्थामा थायरिस्टर सक्रिय भएको सकारात्मक भोल्टेज स्वीकार गर्दछ।

(3) थायरिस्टर कन्डक्शन अवस्थामा, केवल एक निश्चित सकारात्मक एनोड भोल्टेज, गेट भोल्टेजको पर्वाह नगरी, थायरिस्टरले कन्डक्शनमा जोड दियो, अर्थात्, थाइरिस्टर कन्डक्शन पछि, गेट हराएको छ। (4) थाइरिस्टर कन्डक्शन अवस्थामा, जब मुख्य सर्किट भोल्टेज (वा वर्तमान) शून्यको नजिक घट्यो, थायरिस्टर बन्द हुन्छ। हामीले thyristor TYN1025 छनोट गर्छौं, यसको प्रतिरोध भोल्टेज 600V देखि 1000V सम्म छ, वर्तमान 25A सम्म। यसको लागि गेट ड्राइभ भोल्टेज 10V देखि 20V सम्म आवश्यक छ, ड्राइभको वर्तमान 4mA देखि 40mA हो। र यसको मर्मतसम्भार करन्ट ५०mA छ, इन्जिन करेन्ट ९०mA छ। या त DSP वा CPLD ट्रिगर सिग्नल आयाम 5V सम्म। सबै भन्दा पहिले, 5V को आयाम 24V मा, र त्यसपछि 2:1 अलगाव ट्रान्सफर्मर मार्फत 24V ट्रिगर सिग्नललाई 12V ट्रिगर सिग्नलमा रूपान्तरण गर्न, माथिल्लो र तल्लो भोल्टेज अलगावको कार्य पूरा गर्दा।

प्रयोगात्मक सर्किट डिजाइन र विश्लेषण

सबैभन्दा पहिले, बूस्ट सर्किट, पछाडिको चरणमा अलगाव ट्रान्सफर्मर सर्किटको कारणMOSFETयन्त्रलाई 15V ट्रिगर सिग्नल चाहिन्छ, त्यसैले पहिले 5V ट्रिगर सिग्नललाई 15V ट्रिगर सिग्नलमा एम्प्लिच्युड गर्न आवश्यक छ, MC14504 5V सिग्नल मार्फत, 15V सिग्नलमा रूपान्तरित, र त्यसपछि 15V ड्राइभ सिग्नल आकारको आउटपुटमा CD4050 मार्फत, च्यानल 2। 5V इनपुट सिग्नलसँग जोडिएको छ, च्यानल 1 आउटपुटमा जोडिएको छ च्यानल 2 5V इनपुट संकेतसँग जोडिएको छ, च्यानल 1 15V ट्रिगर संकेतको आउटपुटसँग जोडिएको छ।

दोस्रो भाग आइसोलेशन ट्रान्सफर्मर सर्किट हो, सर्किटको मुख्य कार्य हो: 15V ट्रिगर सिग्नल, 12V ट्रिगर सिग्नलमा रूपान्तरित थाइरिस्टर कन्डक्शनको पछाडि ट्रिगर गर्न, र 15V ट्रिगर सिग्नल गर्न र पछाडि बीचको दूरी। चरण।

सर्किटको कार्य सिद्धान्त हो: कारणMOSFET15V को IRF640 ड्राइभ भोल्टेज, त्यसैले, सबै भन्दा पहिले, J1 मा 15V स्क्वायर वेभ सिग्नलमा पहुँच, प्रतिरोधक R4 मार्फत नियामक 1N4746 मा जडान, ताकि ट्रिगर भोल्टेज स्थिर छ, तर ट्रिगर भोल्टेज धेरै उच्च छैन बनाउन। , MOSFET जलाइयो, र त्यसपछि MOSFET IRF640 मा (वास्तवमा, यो एक स्विचिङ ट्यूब, टर्न-अन र टर्न-अफको पछाडिको छेउको नियन्त्रण), ड्राइभ सिग्नलको ड्यूटी चक्र नियन्त्रण गरेपछि, टर्न-अन नियन्त्रण गर्न सक्षम हुन। MOSFET को बन्द-अफ समय। MOSFET खुला हुँदा, यसको D-पोल ग्राउन्डको बराबर, यो खुला हुँदा बन्द, ब्याक-एन्ड सर्किट पछि 24 V को बराबर। र ट्रान्सफर्मरले 12 V आउटपुट सिग्नलको दायाँ छेउ बनाउन भोल्टेज परिवर्तन मार्फत हुन्छ। । ट्रान्सफर्मरको दायाँ छेउ एक रेक्टिफायर ब्रिजसँग जोडिएको छ, र त्यसपछि 12V सिग्नल कनेक्टर X1 बाट आउटपुट हो।

प्रयोगको क्रममा समस्याहरू आए

सबैभन्दा पहिले पावर अन गर्दा एक्कासी फ्युज उड्यो र पछि सर्किट चेक गर्दा प्रारम्भिक सर्किट डिजाइनमा समस्या भएको पाइयो । सुरुमा, यसको स्विचिङ ट्यूब आउटपुटको प्रभावलाई अझ राम्रो बनाउनको लागि, 24V ग्राउन्ड र 15V ग्राउन्ड पृथकीकरण, जसले MOSFET को गेट G पोललाई S पोलको पछाडिको बराबर बनाउँछ, निलम्बन गरिएको छ, फलस्वरूप गलत ट्रिगरिंग। उपचार भनेको 24V र 15V ग्राउन्डलाई एकसाथ जोड्नु हो, र फेरि प्रयोग रोक्नको लागि, सर्किटले सामान्य रूपमा काम गर्दछ। सर्किट जडान सामान्य छ, तर ड्राइभ संकेत, MOSFET गर्मी, प्लस ड्राइभ संकेत समय अवधि को लागी भाग लिँदा, फ्यूज उडाइन्छ, र त्यसपछि ड्राइभ संकेत थप्नुहोस्, फ्यूज सीधा उडेको छ। सर्किट जाँच गर्नुहोस् कि ड्राइभ सिग्नलको उच्च स्तरको कर्तव्य चक्र धेरै ठूलो छ, परिणामस्वरूप MOSFET टर्न-अन समय धेरै लामो छ। यस सर्किटको डिजाइनले MOSFET खोल्दा, 24V सिधै MOSFET को छेउमा थपिएको छ, र वर्तमान-सीमित प्रतिरोधक थपिएको छैन, यदि अन-टाइम धेरै लामो छ भने वर्तमान धेरै ठूलो छ, MOSFET क्षति, सिग्नलको ड्युटी साइकललाई नियमन गर्ने आवश्यकता धेरै ठूलो हुन सक्दैन, सामान्यतया १०% देखि २०% वा सोमा।

2.3 ड्राइभ सर्किट को प्रमाणीकरण

ड्राइभ सर्किटको सम्भाव्यता प्रमाणित गर्नको लागि, हामी यसलाई एकअर्कासँग श्रृंखलामा जडान गरिएको थाइरिस्टर सर्किट, एकअर्कासँग श्रृंखलामा thyristor र त्यसपछि एन्टी-प्यारलल, आगमनात्मक प्रतिक्रियाको साथ सर्किटमा पहुँच, बिजुली आपूर्ति गर्न प्रयोग गर्छौं। 380V AC भोल्टेज स्रोत हो।

MOSFET यस सर्किटमा, thyristor Q2, Q8 ट्रिगर G11 र G12 पहुँच मार्फत संकेत, जबकि Q5, Q11 G21, G22 पहुँच मार्फत संकेत ट्रिगर। thyristor गेट स्तरमा ड्राइभ संकेत प्राप्त हुनु अघि, thyristor को विरोधी हस्तक्षेप क्षमता सुधार गर्न को लागी, thyristor को गेट एक प्रतिरोधक र क्यापेसिटर संग जोडिएको छ। यो सर्किट इन्डक्टरसँग जोडिएको छ र त्यसपछि मुख्य सर्किटमा राखिएको छ। ठूलो इन्डक्टरलाई मुख्य सर्किट टाइममा नियन्त्रण गर्न थाइरिस्टरको कन्डक्शन कोण नियन्त्रण गरेपछि, आधा चक्रको ट्रिगर सिग्नल भिन्नताको चरण कोणको माथिल्लो र तल्लो सर्किटहरू, माथिल्लो G11 र G12 सबै तरिकाले ट्रिगर संकेत हो। आइसोलेशन ट्रान्सफर्मरको अगाडिको स्टेजको ड्राइभ सर्किट मार्फत एकअर्काबाट पृथक गरिएको छ, तल्लो G21 र G22 लाई पनि त्यसै गरी अलग गरिएको छ। संकेत। दुई ट्रिगर संकेतहरूले एन्टि-समानान्तर थाइरिस्टर सर्किट सकारात्मक र नकारात्मक प्रवाहलाई ट्रिगर गर्दछ, माथिको 1 च्यानल सम्पूर्ण थाइरिस्टर सर्किट भोल्टेजसँग जोडिएको छ, थायरिस्टर प्रवाहमा यो 0 हुन्छ, र 2, 3 च्यानल थाइरिस्टर सर्किटमा माथि र तल जोडिएको छ। सडक ट्रिगर संकेतहरू, 4 च्यानल सम्पूर्ण thyristor प्रवाह को प्रवाह द्वारा मापन गरिन्छ।

2 च्यानल एक सकारात्मक ट्रिगर संकेत मापन, thyristor चालन माथि ट्रिगर, वर्तमान सकारात्मक छ; 3 च्यानल एक उल्टो ट्रिगर संकेत मापन, thyristor प्रवाह को तल्लो सर्किट ट्रिगर, वर्तमान नकारात्मक छ।

3. सेमिनार IGBT ड्राइभ सर्किटको IGBT ड्राइभ सर्किटमा धेरै विशेष अनुरोधहरू छन्, संक्षेपमा:

(१) भोल्टेज पल्सको वृद्धि र गिरावटको दर पर्याप्त ठूलो हुनुपर्छ। igbt अन गर्नुहोस्, स्टिप गेट भोल्टेजको अगाडिको किनारा गेटको बीचमा G र emitter E मा थपिएको छ, ताकि यो टर्न अन घाटा कम गर्नको लागि समयको सबैभन्दा छोटो मोडमा पुग्नको लागि छिट्टै सक्रिय हुन्छ। IGBT शटडाउनमा, गेट ड्राइभ सर्किटले IGBT ल्यान्डिङ एज धेरै ठाडो बन्द भोल्टेज प्रदान गर्नुपर्छ, र IGBT गेट G र emitter E लाई उपयुक्त रिभर्स बायस भोल्टेजको बीचमा, ताकि IGBT छिटो बन्द, बन्द समय छोटो, कम गर्नुहोस्। बन्द घाटा।

(२) IGBT कन्डक्शन पछि, गेट ड्राइभ सर्किटद्वारा प्रदान गरिएको ड्राइभ भोल्टेज र वर्तमान IGBT ड्राइभ भोल्टेज र वर्तमानको लागि पर्याप्त आयाम हुनुपर्छ, ताकि IGBT को पावर आउटपुट सधैं एक संतृप्त अवस्थामा रहन्छ। क्षणिक ओभरलोड, गेट ड्राइभ सर्किट द्वारा प्रदान गरिएको ड्राइभिङ पावर IGBT संतृप्ति क्षेत्र र क्षतिबाट बाहिर नआउने सुनिश्चित गर्न पर्याप्त हुनुपर्छ।

(3) IGBT गेट ड्राइभ सर्किटले उपयुक्त मान लिनको लागि IGBT सकारात्मक ड्राइभ भोल्टेज प्रदान गर्नुपर्छ, विशेष गरी IGBT मा प्रयोग हुने उपकरणहरूको सर्ट-सर्किट सञ्चालन प्रक्रियामा, सकारात्मक ड्राइभ भोल्टेज आवश्यक न्यूनतम मानमा चयन गरिनुपर्छ। IGBT को गेट भोल्टेजको स्विच गर्ने अनुप्रयोग उत्तमको लागि 10V ~ 15V हुनुपर्छ।

(4) IGBT शटडाउन प्रक्रिया, गेटको बीचमा लागू गरिएको नकारात्मक पूर्वाग्रह भोल्टेज - emitter IGBT को द्रुत बन्दको लागि अनुकूल छ, तर धेरै ठूलो लिनु हुँदैन, साधारण ले -2V देखि -10V।

(5) ठूला प्रेरक भारहरूको अवस्थामा, धेरै छिटो स्विचिङ हानिकारक छ, IGBT द्रुत टर्न-अन र टर्न-अफमा ठूला आगमनात्मक लोडहरूले उच्च आवृत्ति र उच्च आयाम र स्पाइक भोल्टेज Ldi / dt को संकीर्ण चौडाइ उत्पादन गर्नेछ। , स्पाइक अवशोषित गर्न सजिलो छैन, उपकरण क्षति बनाउन सजिलो छ।

(6) IGBT उच्च-भोल्टेज ठाउँहरूमा प्रयोग गरिन्छ, त्यसैले ड्राइभ सर्किट गम्भीर अलगावको सम्भाव्यतामा सम्पूर्ण नियन्त्रण सर्किटसँग हुनुपर्छ, उच्च गतिको अप्टिकल युग्मन अलगाव वा ट्रान्सफर्मर युग्मन अलगावको सामान्य प्रयोग।

ड्राइभ सर्किट स्थिति

एकीकृत प्रविधिको विकाससँगै, हालको IGBT गेट ड्राइभ सर्किट प्रायः एकीकृत चिप्सद्वारा नियन्त्रित हुन्छ। नियन्त्रण मोड अझै पनि मुख्य रूपमा तीन प्रकारको छ:

(1) प्रत्यक्ष ट्रिगर प्रकार इनपुट र आउटपुट संकेतहरू बीच कुनै विद्युत अलगाव छैन।

(२) पल्स ट्रान्सफर्मर आइसोलेशन, 4000V सम्म आइसोलेशन भोल्टेज स्तर प्रयोग गरेर इनपुट र आउटपुट सिग्नलहरू बीच ट्रान्सफर्मर आइसोलेशन ड्राइभ।

निम्नानुसार 3 दृष्टिकोण छन्

निष्क्रिय दृष्टिकोण: माध्यमिक ट्रान्सफर्मरको आउटपुट IGBT लाई सीधा ड्राइभ गर्न प्रयोग गरिन्छ, भोल्ट-सेकेन्ड इक्वलाइजेसनको सीमितताका कारण, यो केवल ती ठाउँहरूमा लागू हुन्छ जहाँ शुल्क चक्र धेरै परिवर्तन हुँदैन।

सक्रिय विधि: ट्रान्सफर्मरले मात्र पृथक संकेतहरू प्रदान गर्दछ, माध्यमिक प्लास्टिक एम्पलीफायर सर्किटमा IGBT ड्राइभ गर्न, ड्राइभ वेभफर्म राम्रो छ, तर छुट्टै सहायक शक्ति प्रदान गर्न आवश्यक छ।

स्व-आपूर्ति विधि: पल्स ट्रान्सफर्मर दुबै ड्राइभ ऊर्जा र उच्च-फ्रिक्वेन्सी मोडुलेशन र तर्क संकेतहरूको प्रसारणको लागि डिमोड्युलेसन टेक्नोलोजी प्रसारण गर्न प्रयोग गरिन्छ, मोड्युलेसन-प्रकार आत्म-आपूर्ति दृष्टिकोण र समय-साझेदारी प्रविधि स्व-आपूर्तिमा विभाजित हुन्छ, जसमा मोडुलेशन। -आवश्यक बिजुली आपूर्ति, उच्च-फ्रिक्वेन्सी मोड्युलेसन उत्पन्न गर्न रेक्टिफायर ब्रिजमा सेल्फ-सप्लाई पावर टाइप गर्नुहोस् र तर्क संकेतहरू प्रसारण गर्न demodulation प्रविधि।

3. सम्पर्क र thyristor र IGBT ड्राइभ बीचको भिन्नता

Thyristor र IGBT ड्राइभ सर्किट समान केन्द्र बीच फरक छ। सबै भन्दा पहिले, दुई ड्राइभ सर्किटहरू स्विच गर्ने उपकरण र नियन्त्रण सर्किटलाई एकअर्काबाट अलग गर्न आवश्यक छ, ताकि उच्च-भोल्टेज सर्किटहरूले नियन्त्रण सर्किटमा प्रभाव पार्छ। त्यसपछि, स्विचिङ उपकरण सक्रिय गर्न गेट ड्राइभ सिग्नलमा दुवै लागू गरिन्छ। भिन्नता यो हो कि थाइरिस्टर ड्राइभलाई हालको संकेत चाहिन्छ, जबकि IGBT लाई भोल्टेज संकेत चाहिन्छ। स्विचिङ उपकरण प्रवाह पछि, thyristor को गेटले thyristor को प्रयोग को नियन्त्रण गुमाएको छ, यदि तपाइँ thyristor बन्द गर्न चाहनुहुन्छ भने, thyristor टर्मिनलहरु लाई रिभर्स भोल्टेज मा थप्नु पर्छ; र IGBT बन्द गर्न को लागी नकारात्मक ड्राइभिङ भोल्टेजको गेटमा मात्र थप्न आवश्यक छ, IGBT बन्द गर्न।

4. निष्कर्ष

यो कागज मुख्यतया कथाको दुई भागमा विभाजन गरिएको छ, कथा रोक्नको लागि थाइरिस्टर ड्राइभ सर्किट अनुरोधको पहिलो भाग, सम्बन्धित ड्राइभ सर्किटको डिजाइन, र सर्किटको डिजाइन सिमुलेशन मार्फत व्यावहारिक थाइरिस्टर सर्किटमा लागू गरिएको छ। र ड्राइभ सर्किटको सम्भाव्यता प्रमाणित गर्न प्रयोग, समस्याहरूको विश्लेषणमा सामना गरिएको प्रयोगात्मक प्रक्रिया रोकियो र समाधान गरियो। ड्राइभ सर्किटको अनुरोधमा IGBT मा मुख्य छलफलको दोस्रो भाग, र यस आधारमा हालको सामान्य रूपमा प्रयोग हुने IGBT ड्राइभ सर्किट, र मुख्य ओप्टोकपलर आइसोलेशन ड्राइभ सर्किटलाई सिमुलेशन र प्रयोग रोक्नको लागि परिचय दिन, प्रमाणित गर्न। ड्राइभ सर्किट को सम्भाव्यता।