Ей там! Като доставчик на IGBT модули видях от първа ръка как съпротивлението на портата може значително да повлияе на работата на превключването на тези компоненти. В тази публикация в блога ще разбия какво е съпротивлението на портата, как се отразява на превключването на IGBT модула и защо има значение за вашите приложения.
Да започнем с основите. IGBT или изолиран биполярен транзистор на портата е ключов компонент в много системи за електроника на мощността. Той комбинира високопоставения импеданс на MOSFET с ниско спад на напрежението на състоянието на биполярен транзистор, което го прави идеален за приложения с висока мощност. Портата на IGBT се използва за контрол на неговата работа на превключване. Когато се прилага напрежение към портата, той позволява на тока да тече между колектора и излъчвателя, като включите IGBT; Когато напрежението на портата се отстрани, IGBT се изключва.
Сега съпротивлението на портата е съпротивлението, свързано последователно с портата на IGBT. Може да изглежда като прост компонент, но той играе решаваща роля в превключващата ефективност на IGBT модула.
Едно от основните ефекти на устойчивостта на портата е върху скоростта на превключване. По -ниската съпротива на портата означава, че кондензаторът на портата на IGBT може да бъде зареден и изхвърлен по -бързо. Когато зареждаме кондензатора на портата, IGBT се включва. С ниско съпротивление на вратата зареждащият ток е висок, така че напрежението на портата се повишава бързо и IGBT може да се включи по -бързо. По същия начин, когато изхвърляте кондензатора на портата, за да изключите IGBT, ниското съпротивление на портата позволява висок ток на изпускане, което води до по -бързо време за изключване.
От друга страна, по -високо съпротивление на портата забавя зареждането и изхвърлянето на кондензатора на портата. Това води до по -дълги времена на завой и изключване - изключване. В някои приложения може да е желателна по -бавна скорост на превключване. Например в системи, при които превключването с висока честота причинява прекомерни електромагнитни смущения (EMI), по -високо съпротивление на вратата може да се използва за намаляване на скоростта на превключване и по този начин да се намали EMI.
Друг важен аспект, засегнат от устойчивостта на портата, са загубите на превключване. Превключването на загубите настъпва по време на прехода и изключване на преходите на IGBT. Когато IGBT превключва, има период, когато както напрежението през него, така и токът през него не е нула. Продуктът на напрежението и тока по време на този преход е разсейването на мощността, което води до превключване на загуби.
По -ниската съпротивление на портата намалява времето за превключване, което от своя страна намалява времето, през което както напрежението, така и токът не са нула. В резултат на това загубите на превключване се намаляват. Това е особено важно при приложения с висока мощност, където намаляването на загубите могат да доведат до значителни икономии на енергия и подобрена ефективност на системата. Ако обаче съпротивлението на портата е твърде ниско, това може да причини прекомерни скокове на тока по време на процеса на превключване, което може да повреди IGBT или други компоненти във веригата.
Обратно, по -високото съпротивление на портата увеличава времето за превключване и по този начин загубите на превключване. Но той също може да намали текущите шипове, осигурявайки по -стабилна операция за превключване. И така, има търговия между минимизиране на загубите на превключване и избягване на текущите шипове.
Съпротивлението на портата също влияе върху превишаването на напрежението и звънене по време на превключващите преходи. Когато IGBT превключи, може да има превишаване на напрежението, които са краткосрочни увеличения на напрежението над нормалното работно ниво. Тези превишения могат да бъдат причинени от индуктивността във веригата и бързата промяна в тока. Звъненето е трептене на напрежението около нейната постоянна стойност на състоянието след превключване.
По -ниската съпротивление на портата може да засили напрежението на напрежението и звънене поради по -бързата скорост на превключване. Бързата промяна в тока може да предизвика по -голямо напрежение през индуктивността във веригата. По -високото съпротивление на вратата, като забави скоростта на превключване, може да намали величината на напрежението и звънене, осигурявайки по -стабилна форма на вълната на напрежението.
Сега, нека поговорим за това как тези ефекти се превръщат в реални - световни приложения. В моторните устройства, например, превключващата ефективност на IGBT модулите е от решаващо значение. Бързото превключване на IGBT с ниско съпротивление на портата може да осигури по -добър контрол на скоростта на двигателя и въртящия момент. Той също може да намали загубите в задвижващата система, което води до по -висока ефективност. Ако обаче двигателното задвижване е в среда, в която EMI е проблем, може да се използва по -висока устойчивост на портата за намаляване на скоростта на превключване и свързаните с тях EMI.
ВТекущ трансформаториКонтролен трансформаторПриложения, стабилността на формите на напрежението и тока е от съществено значение. Правилният избор на устойчивост на порта може да помогне за постигането на стабилна операция на превключване, намаляване на риска от увреждане на компонентите поради превишаване или звънене.
ВБорда за трансформатор на пещ импулсПриложения, при които са важни високите силови импулси, важните загуби и възможността за обработка на големи токове са важни. Избраното съпротивление на портата може да оптимизира производителността на превключване, за да осигури ефективна и надеждна работа на пещта.
Като доставчик на IGBT модули разбирам, че изборът на правилното съпротивление на портата не винаги е ясен. Той изисква внимателно разглеждане на специфичните изисквания на вашето приложение, като скорост на превключване, загуба на превключване, EMI и стабилност на напрежението. Ето защо ние предлагаме широк спектър от IGBT модули с различни характеристики и техническият ни екип винаги е готов да ви помогне да изберете най -подходящия модул и да определите оптималната съпротивление на портата за вашите нужди.
Ако сте на пазара на IGBT модули или имате въпроси за това как съпротивлението на портата влияе на приложението ви, не се колебайте да достигнете. Ние сме тук, за да си партнираме с вас, за да постигнем най -добрите резултати във вашите системи за електроника на Power. Независимо дали работите по малък мащабен проект или с голямо приложение за мащаб, можем да предоставим необходимата експертиза и продукти. Свържете се с нас днес, за да започнете разговора и да проучите как нашите IGBT модули могат да отговарят на вашите изисквания.
ЛИТЕРАТУРА
- Mohan, N., Undeland, TM, & Robbins, WP (2012). Power Electronics: Преобразуватели, приложения и дизайн. John Wiley & Sons.
- Neaman, DA (2010). Електронни схеми: анализ и дизайн. McGraw - Hill.