В HTML      В PDF
микроэлектроника, микросхема, микроконтроллер, память, msp430, MSP430, Atmel, Maxim, LCD, hd44780, t6963, sed1335, SED1335, mega128, avr, mega128  
  Главная страница > Обзоры по типам > Транзисторы > Принципы работы мощных MOSFET и IGBT транзисторов

реклама

 
радиационно стойкие ПЗУ Миландр

Продажа силового и бронированного кабеля и провода в Москве

текст еще



Типичные характеристики тока и напряжения / нагрузки силового полупроводника при мягкой коммутации

Другой возможностью уменьшить потери в силовых электронных ключах является мягкая коммутация. Реальная работа силовых электронных ключей в ZVS-режиме (ключ с нулевым напряжением) или ZCS-режиме (ключ с нулевым током) называется «мягкая коммутация» (см. п. 0).

Разнообразие схем преобразователей, которые работают по такому принципу, основаны в основном на резонансной или квазирезонансной технологии.

ZVS:

  • процесс коммутации начался при активном выключении, потери уменьшены параллельным подключением к ключу коммутационной емкости СК,
  • заканчивается процесс коммутации пассивным включением с малыми потерями и напряжением на ключе vs 0;
  • минимизирована коммутационная индуктивность LK.

ZCS:

  • процесс коммутации начался при активном включении, потери уменьшены последовательным подключением коммутационной индуктивности LК к ключу,
  • заканчивается процесс коммутации пассивным выключением с малыми потерями и током через ключ is 0;
  • минимизирована коммутационная емкость CK.

Соответствующие схемы коммутации смотрите в п. 0.

Мягкая коммутация базируется на условии, что только один коммутационный процесс - индуктивная ZCS или емкостная коммутация ZVS - происходит в преобразователе. При таком ограничении нужно допустить потерю одной из возможностей управления, по сравнению с жесткой коммутацией.

Мягкая коммутация может осуществляться, только если полярность управляемого напряжения коммутации vK или выходной коммутируемый ток iL противоположны между двумя процессами коммутации одного типа. В случае обратной полярности напряжения коммутации, инверсное напряжение приложено к ключу в закрытом состоянии. В случае обратной полярности тока, инверсный ток протекает через ключ в открытом состоянии.

Выпускаемые IGBT, MOSFET и диоды были разработаны и оптимизированы только для условий жесткой работы, с похожими особенностями характеристик. С другой стороны, всесторонние испытания за последние несколько лет ([433], [44]) показали, что разные структуры и технологии компонентов при мягкой коммутации ведут себя по-разному в большинстве аспектов (см.п. 3.8.3.3). Однако эти отличия не различимы пользователем по обычным справочным данным.

На рис.3.79 представлен пример системы преобразователя с малыми потерями, ZVS и ZCS, включая ВЧ трансформатор, функции которого пригодятся в фотоэлектронике, при заряде аккумуляторов или ИБП-устройствах.

Система состоит из ZVS DC/AC преобразователя, ВЧ ферритного трансформатора и ZCS циклоконвертора, который способен преобразовать ВЧ переменное напряжение трансформатора (напр. 20 кГц, трапециидальное) в низкочастотное напряжение (напр. 50 Гц, синусоидальное). Времясдвигающие переменные ключи ZVS и ZCS гарантируют постоянную мягкую коммутацию в системе.

На рис.3.80 показаны типичные характеристики тока и напряжения а также нагрузка ZVS и ZCS на этом примере преобразователя.

ZVS (ключ S1), 1 направление напряжения, 2 направления тока:

  1. Пассивное включение ZVS (диод) всегда без потерь при условии vs 0 в момент t2 (конец емкостного процесса коммутации из S2 к S1),
  2. Обратное направление тока в ZVS между t3 и t4, из-за процесса коммутации в циклоконвертере. Ток ключа, который поступает из диода, подается в непараллельные IGBT, которые уже готовы его принимать - т.е. затвор включен - с di/dt, определенной внешними цепями. Потери мощности в IGBT вызваны процессом модуляции проводимости.
  3. Активное выключение ZVS (IGBT) в момент t6: при этом потери мощности уменьшены эффективностью параллельной коммутационной емкостью СК (быстрая коммутация тока к СК и ограничение dvCE/dt).

Система преобразователя с ZVS и ZCS
Рис. 3.79. Система преобразователя с ZVS и ZCS [49]

Типичные характеристики для схемы на рис.3.79
Рис. 3.80. Типичные характеристики для схемы на рис.3.79 [49]

ZCS (ключ S5), 2 направления напряжения, 1 направление тока:

  1. Активное включение ZCS (IGBT) в момент t3: при этом потери мощности уменьшены эффективностью последовательной коммутационной индуктивностью LК (в этом случае внутренняя индуктивность трансформатора; быстрая коммутация напряжения к LК и ограничение di/dt).
  2. Пассивное выключение ZCS сопровождается коммутационными потерями при обратном восстановлении di/dt последовательного диода в момент t9. Ток в связанном IGBT падает до нуля. В этот момент потерь при коммутации в IGBT не происходит.
  3. Обратное направление напряжения в ZCS между t11 и t13, из-за процесса коммутации в DC/AC преобразователе: напряжение на ключе, которое поступает из последовательно включенного с IGBT диода, подается с dv/dt, определенной преобразователем. Потери мощности в IGBT вызваны процессом разряда сохраненного в n--ячейке заряда. Потери в основном определены разностью времени tH (вызванное время выхода из синхронизма) а также временем жизни носителей заряда. Если время выхода из синхронизма очень мало, возникновение потерь можно сравнить с мощностями, рассеиваемыми при хвостовом токе и жесткой коммутации.


<-- Предыдущая страница Оглавление Следующая страница -->





 
Впервые? | Реклама на сайте | О проекте | Карта портала
тел. редакции: +7 (495) 514 4110. e-mail:info@eust.ru
©1998-2016 ООО Рынок Микроэлектроники