Требования к полупроводниковым ключам и их драйверам

ZVS:

Силовые полупроводниковые приборы:

• иметь возможность активного выключения и хорошего уменьшения мощности при выключении,
• для IGBT: - короткое время жизни носителей заряда,
• минимальное влияние температуры перехода на хвостовой заряд и время жизни носителей заряда,
• малые выбросы напряжения во время включения при модуляции проводимостью с нулевым напряжением включения и подаваемым di/dt,
• поскольку ZVS-диоды не выключаются с обратным восстановлением di/dt и в то же время принимают обратное напряжение, то требования к их параметрам обратного восстановления малы, по сравнению с жесткой коммутацией.

Схема драйвера:

Схема драйвера должна отвечать следующим минимальным требованиям:

• активное выключение IGBT/MOSFET и
• контроль напряжения на ключе и пассивное включение ZVS с v_s 0 В.

Улучшенный ZVS режим:

Продолжительность процесса емкостной коммутации можно выразить так:

t_Kc (C_K · v_K)/i_L

где:

C_K: коммутационная емкость (емкость уменьшения мощности),

v_K: коммутационное напряжение,

i_L: ток нагрузки, который будет коммутироваться.

С малыми токами нагрузки процесс коммутации в мощных преобразователях может длиться слишком долго, что может подвергнуть опасности работу схемы. Этого можно избежать с применением улучшенных ZVS ключей, которые прекратят процесс коммутации после установленного максимального времени коммутации путем активного включения к не полностью разряженной коммутационной емкости, что приведет, однако, к возросшим потерям при коммутации.

На рис.3.81 показан принцип работы улучшенного ZVS.

Рис. 3.81. Принцип улучшенного ZVS

ZVS:

Силовые полупроводниковые приборы:

• имеют возможность активного включения и хорошего уменьшения мощности при включении,
• малую емкость силового полупроводника
• для IGBT: - короткое время жизни носителей заряда,
• минимальное влияние температуры перехода на хвостовой заряд и время жизни носителей заряда,
• короткий период динамического насыщения при включении
• для диодов: малый заряд обратного восстановления.

Схема драйвера:

Схема драйвера должна отвечать следующим минимальным требованиям:

• активное включение IGBT/MOSFET и
• контроль тока через ключ и пассивное выключение ZCS с i_s 0 А.

Улучшенный ZCS режим:

Продолжительность процесса индуктивной коммутации можно выразить так:

t_Ki (L_K · i_L)/v_K

где:

L_K: коммутационная индуктивность (индуктивность уменьшения мощности),

v_K: коммутационное напряжение,

i_L: ток нагрузки, который будет коммутироваться.

С малыми коммутационными напряжениями или большими токами нагрузки процесс коммутации в мощных преобразователях может длиться слишком долго, что может подвергнуть опасности работу схемы. Этого можно избежать с применением улучшенных ZCS ключей, которые прекратят процесс коммутации после установленного максимального времени коммутации путем активного выключения к не полностью разряженной коммутационной индуктивности, что приведет, однако, к возросшим потерям при коммутации. Кроме того, ZCS ключи можно оснастить защитой от перенапряжений почти в любом устройстве (см также рис.3.79 и п. 3.6.3).

На рис.3.82 показан принцип работы улучшенного ZCS.

Рис. 3.82. Принцип улучшенного ZVS