Vad är Narrow Pulse Phenomenon
Som en slags strömbrytare behöver IGBT en viss reaktionstid från grindnivåsignalen till enhetsväxlingsprocessen, precis som det är lätt att klämma handen för snabbt i livet för att byta grind, för kort öppningspuls kan orsaka för hög spänningsspikar eller högfrekventa oscillationsproblem.Detta fenomen uppstår hjälplöst då och då då IGBT drivs av högfrekventa PWM-modulerade signaler.Ju mindre arbetscykeln är, desto lättare är det att mata ut smala pulser, och de omvända återställningsegenskaperna hos IGBT antiparallell förnyelsediod FWD blir snabbare under hårdomkopplingsförnyelse.Till 1700V/1000A IGBT4 E4, specifikationen i korsningstemperaturen Tvj.op = 150 ℃, kopplingstiden tdon = 0.6us, tr = 0.12us och tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, smal puls kan inte vara mindre bredd än summan av specifikationens kopplingstid.I praktiken, på grund av de olika belastningsegenskaperna som solceller och energilagring överväldigande när effektfaktorn + / – 1, kommer den smala pulsen att visas nära den nuvarande nollpunkten, som reaktiv effektgenerator SVG, aktiv filter APF effektfaktor på 0, den smala pulsen kommer att visas nära den maximala belastningsströmmen, den faktiska appliceringen av strömmen nära nollpunkten är mer sannolikt att uppträda på utgångsvågformens högfrekventa oscillation, EMI-problem uppstår.
Smal puls fenomen av orsaken
Från halvledargrunderna är huvudorsaken till det smala pulsfenomenet på grund av att IGBT eller FWD precis började slås på, inte omedelbart fylld med bärare, när bärvågen spred sig när IGBT- eller diodchippet stängdes av, jämfört med bärvågen helt. fylls efter avstängning, di / dt kan öka.Motsvarande högre IGBT-avstängningsöverspänning kommer att genereras under kommuteringsstrålningsinduktansen, vilket också kan orsaka en plötslig förändring i diodomvänd återhämtningsström och därmed ett snap-off-fenomen.Detta fenomen är dock nära relaterat till IGBT- och FWD-chipteknologi, enhetsspänning och -ström.
Först måste vi utgå från det klassiska dubbelpulsschemat, följande figur visar kopplingslogiken för IGBT-grinddrivningsspänning, ström och spänning.Från drivlogiken hos IGBT kan den delas in i smal pulsavstängningstid toff, vilket faktiskt motsvarar den positiva ledningstiden för dioden FWD, vilket har stor inverkan på den omvända återhämtningens toppström och återhämtningshastighet, såsom punkt A i figuren kan den maximala toppeffekten för omvänd återhämtning inte överstiga gränsen för FWD SOA;och smal pulsstarttid ton, har detta en relativt stor inverkan på IGBT-avstängningsprocessen, såsom punkt B i figuren, främst IGBT-avstängningsspänningsspikarna och strömsvängningar.
Men för snäv puls enhet turn-on turn-off kommer att orsaka vilka problem?I praktiken, vad är den lägsta pulsbreddsgränsen som är rimlig?Dessa problem är svåra att härleda universella formler att direkt beräkna med teorier och formler, teoretisk analys och forskning är också relativt liten.Från det faktiska testet vågform och resultat för att se grafen att tala, analys och sammanfattning av egenskaper och gemensamma drag av ansökan, mer bidrar till att hjälpa dig att förstå detta fenomen, och sedan optimera designen för att undvika problem.
IGBT smal puls påslag
IGBT som en aktiv switch, att använda faktiska fall för att se grafen för att tala om detta fenomen är mer övertygande, att ha några materiella torrvaror.
Genom att använda högeffektsmodulen IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 som testobjekt, stängs enheten av när ton ändras under förhållandena Vce=800V, Ic=500A, Rg=1,7Ω Vge=+/-15V, Ta= 25℃, röd är kollektorn Ic, blå är spänningen i båda ändarna av IGBT Vce, grön är drivspänningen Vge.Vge.pulstonen minskar från 2us till 1,3us för att se förändringen av denna spänningsspets Vcep, följande figur visualiserar testvågformen progressivt för att se förändringsprocessen, speciellt visad i cirkeln.
När ton ändrar den nuvarande Ic, i Vce-dimensionen för att se förändringen i egenskaper som orsakas av ton.De vänstra och högra graferna visar spänningstopparna Vce_peak vid olika strömmar Ic under samma Vce=800V respektive 1000V förhållanden.från respektive testresultat har ton en relativt liten effekt på spänningsspetsarna Vce_peak vid små strömmar;när avstängningsströmmen ökar, är den smala pulsavstängningen benägen för plötsliga förändringar i strömmen och orsakar därefter höga spänningstoppar.Om man tar de vänstra och högra graferna som koordinater för jämförelse, har ton en större inverkan på avstängningsprocessen när Vce och ström Ic är högre, och är mer sannolikt att ha en plötslig strömförändring.Från testet för att se detta exempel FF1000R17IE4, minsta puls ton den mest rimliga tiden inte mindre än 3us.
Finns det någon skillnad mellan prestanda för högströmsmoduler och lågströmsmoduler i denna fråga?Ta FF450R12ME3 medeleffektmodul som ett exempel, följande figur visar spänningsöverskridandet när ton ändras för olika testströmmar Ic.
Liknande resultat, effekten av ton på översvängningsspänningen är försumbar vid låga strömförhållanden under 1/10*Ic.När strömmen ökas till märkströmmen på 450A eller till och med 2*Ic-ström på 900A, är spänningsöverskridandet med tonbredd mycket uppenbart.För att testa prestandan för egenskaperna hos driftsförhållandena under extrema förhållanden, 3 gånger märkströmmen på 1350A, har spänningsspikarna överskridit blockeringsspänningen och är inbäddade i chippet vid en viss spänningsnivå, oberoende av tonbredden .
Följande figur visar jämförelsetestvågformerna för ton=1us och 20us vid Vce=700V och Ic=900A.Från det faktiska testet har modulens pulsbredd vid ton=1us börjat oscillera och spänningsspetsen Vcep är 80V högre än ton=20us.Därför rekommenderas att den minsta pulstiden inte är mindre än 1us.
FWD smal puls påslag
I halvbryggkretsen motsvarar IGBT-frånslagspulsen toff FWD-starttidstonen.Bilden nedan visar att när FWD-starttiden är mindre än 2us, kommer FWD-backströmstoppen att öka vid märkströmmen på 450A.När toff är större än 2us är den maximala FWD-återställningsströmmen i princip oförändrad.
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 för att observera egenskaperna hos högeffektsdioder, speciellt under lågströmsförhållanden med tonförändringar, följande rad visar VR = 900V, 1200V-förhållandena, i den lilla strömmen IF = 20A-förhållandena i den direkta jämförelsen av de två vågformerna är det tydligt att när ton = 3us har oscilloskopet inte kunnat hålla amplituden för denna högfrekventa svängning.Detta bevisar också att den högfrekventa oscillationen av belastningsströmmen över nollpunkten i applikationer med hög effekt och den korta omvända återställningsprocessen för FWD är nära relaterade.
Efter att ha tittat på den intuitiva vågformen, använd de faktiska data för att ytterligare kvantifiera och jämföra denna process.dv/dt och di/dt för dioden varierar med toff, och ju kortare FWD-ledningstiden är, desto snabbare blir dess bakåtriktade egenskaper.När ju högre VR är i båda ändarna av FWD, när diodledningspulsen blir smalare, kommer dess reverseringshastighet för diod att accelereras, speciellt när man tittar på data i ton = 3us-förhållanden.
VR = 1200V när.
dv/dt=44,3kV/us;di/dt=14kA/us.
Vid VR=900V.
dv/dt=32,1 kV/us;di/dt=12,9kA/us.
Med tanke på ton=3us är vågformens högfrekventa oscillation mer intensiv, och bortom det diodsäkra arbetsområdet bör påslagstiden inte vara mindre än 3us från diod FWD-synpunkt.
I specifikationen för högspänning 3,3 kV IGBT ovan, har framledningstiden för framåtledning ton tydligt definierats och krävs, med 2400A/3,3 kV HE3 som ett exempel, den minsta diodledningstiden på 10us har tydligt angetts som en gräns, vilket främst beror på att systemkretsens ströinduktans i högeffektapplikationer är relativt stor, omkopplingstiden är relativt lång och transienten i processen för att enheten öppnas. Det är lätt att överskrida den maximala tillåtna diodströmförbrukningen PRQM.
Från de faktiska testvågformerna och resultaten av modulen, titta på graferna och prata om några grundläggande sammanfattningar.
1. inverkan av pulsbredd ton på IGBT stänga av liten ström (ca 1/10*Ic) är liten och kan faktiskt ignoreras.
2. IGBT har ett visst beroende av pulsbredd ton när den stänger av hög ström, ju mindre ton desto högre spänningsspik V, och avstängningsströmmen kommer att ändras abrupt och högfrekventa svängningar kommer att inträffa.
3. FWD-egenskaperna påskyndar den omvända återställningsprocessen när på-tiden blir kortare, och ju kortare FWD-på-tiden kommer att orsaka stora dv/dt och di/dt, speciellt under lågströmsförhållanden.Dessutom ges högspännings-IGBT:er en tydlig minsta diodstarttid tonmin=10us.
De faktiska testvågformerna i tidningen har gett en viss referensminimitid för att spela en roll.
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. har tillverkat och exporterat olika små plockningsmaskiner sedan 2010. Genom att dra fördel av vår egen rika erfarna FoU, välutbildade produktion vinner NeoDen ett stort rykte från världens kunder.
Med global närvaro i över 130 länder gör NeoDen PNP-maskinernas utmärkta prestanda, höga noggrannhet och tillförlitlighet dem perfekta för FoU, professionell prototypframställning och små till medelstora serier.Vi tillhandahåller professionell lösning av one-stop SMT-utrustning.
Lägg till:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, Kina
Telefon:86-571-26266266
Posttid: 24 maj 2022