IGBT સાંકડી પલ્સ ઘટના સમજાવી

સાંકડી પલ્સ ઘટના શું છે

પાવર સ્વિચના એક પ્રકાર તરીકે, IGBT ને ગેટ લેવલ સિગ્નલથી લઈને ઉપકરણ સ્વિચિંગ પ્રક્રિયા સુધી ચોક્કસ પ્રતિક્રિયા સમયની જરૂર પડે છે, જેમ ગેટને સ્વિચ કરવા માટે જીવનમાં ખૂબ ઝડપથી હાથને સ્ક્વિઝ કરવું સરળ છે, ખૂબ જ ટૂંકી ઓપનિંગ પલ્સ ખૂબ ઊંચી થઈ શકે છે. વોલ્ટેજ સ્પાઇક્સ અથવા ઉચ્ચ આવર્તન ઓસિલેશન સમસ્યાઓ.IGBT ઉચ્ચ-આવર્તન PWM મોડ્યુલેટેડ સિગ્નલો દ્વારા સંચાલિત હોવાથી આ ઘટના સમય સમય પર અસહાયપણે થાય છે.ડ્યુટી સાયકલ જેટલું નાનું છે, સાંકડી કઠોળનું આઉટપુટ કરવું તેટલું સરળ છે અને IGBT વિરોધી સમાંતર નવીકરણ ડાયોડ FWD ની રિવર્સ રિકવરી લાક્ષણિકતાઓ હાર્ડ-સ્વિચિંગ નવીકરણ દરમિયાન ઝડપી બને છે.1700V/1000A IGBT4 E4 માટે, જંકશન તાપમાનમાં સ્પષ્ટીકરણ Tvj.op = 150 ℃, સ્વિચિંગ ટાઈમ tdon = 0.6us, tr = 0.12us અને tdoff = 1.3us, tf = 0.59us, સાંકડી પલ્સ પહોળાઈ ઓછી ન હોઈ શકે સ્પષ્ટીકરણ સ્વિચિંગ સમયના સરવાળા કરતાં.વ્યવહારમાં, ફોટોવોલ્ટેઇક અને ઉર્જા સંગ્રહ જેવી વિવિધ લોડ લાક્ષણિકતાઓને લીધે જ્યારે +/– 1 નો પાવર ફેક્ટર, સાંકડી પલ્સ વર્તમાન શૂન્ય બિંદુની નજીક દેખાશે, જેમ કે પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર જનરેટર SVG, સક્રિય ફિલ્ટર APF પાવર ફેક્ટર 0, સાંકડી પલ્સ મહત્તમ લોડ પ્રવાહની નજીક દેખાશે, શૂન્ય બિંદુની નજીક વર્તમાનનો વાસ્તવિક ઉપયોગ આઉટપુટ વેવફોર્મ ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશન પર દેખાય તેવી શક્યતા વધુ છે, EMI સમસ્યાઓ ઊભી થાય છે.

કારણની સાંકડી પલ્સ ઘટના

સેમિકન્ડક્ટર ફંડામેન્ટલ્સમાંથી, સાંકડી પલ્સ ઘટનાનું મુખ્ય કારણ IGBT અથવા FWD માત્ર ચાલુ થવાનું શરૂ થયું છે, તરત જ વાહકોથી ભરેલું નથી, જ્યારે IGBT અથવા ડાયોડ ચિપને બંધ કરતી વખતે વાહક ફેલાય છે, વાહકની સરખામણીમાં સંપૂર્ણપણે શટડાઉન પછી ભરાઈ, di/dt વધી શકે છે.અનુરૂપ ઉચ્ચ IGBT ટર્ન-ઑફ ઓવરવોલ્ટેજ કમ્યુટેશન સ્ટ્રે ઇન્ડક્ટન્સ હેઠળ જનરેટ થશે, જે ડાયોડ રિવર્સ રિકવરી કરંટમાં અચાનક ફેરફારનું કારણ બની શકે છે અને આ રીતે સ્નેપ-ઑફ ઘટના બની શકે છે.જો કે, આ ઘટના IGBT અને FWD ચિપ ટેકનોલોજી, ઉપકરણ વોલ્ટેજ અને વર્તમાન સાથે નજીકથી સંબંધિત છે.

પ્રથમ, આપણે ક્લાસિક ડબલ પલ્સ સ્કીમેટિકથી શરૂ કરવું પડશે, નીચેની આકૃતિ IGBT ગેટ ડ્રાઇવ વોલ્ટેજ, વર્તમાન અને વોલ્ટેજના સ્વિચિંગ લોજિકને દર્શાવે છે.IGBT ના ડ્રાઇવિંગ તર્કથી, તેને સાંકડી પલ્સ ઑફ ટાઇમ ટોફમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જે વાસ્તવમાં ડાયોડ FWD ના હકારાત્મક વહન સમય ટનને અનુરૂપ છે, જે રિવર્સ રિકવરી પીક કરંટ અને રિકવરી સ્પીડ પર ઘણો પ્રભાવ ધરાવે છે, જેમ કે બિંદુ A. આકૃતિમાં, રિવર્સ રિકવરીની મહત્તમ પીક પાવર FWD SOA ની મર્યાદા કરતાં વધી શકતી નથી;અને સાંકડી પલ્સ ટર્ન-ઓન ટાઈમ ટન, આ IGBT ટર્ન-ઓફ પ્રક્રિયા પર પ્રમાણમાં મોટી અસર કરે છે, જેમ કે આકૃતિમાં બિંદુ B, મુખ્યત્વે IGBT ટર્ન-ઓફ વોલ્ટેજ સ્પાઇક્સ અને વર્તમાન પાછળના ઓસિલેશન.

પરંતુ ખૂબ સાંકડી પલ્સ ઉપકરણ ચાલુ-ઓન ટર્ન-ઓફ શું સમસ્યાઓનું કારણ બનશે?વ્યવહારમાં, લઘુત્તમ પલ્સ પહોળાઈની મર્યાદા કેટલી વાજબી છે?આ સમસ્યાઓ સિદ્ધાંતો અને સૂત્રો સાથે સીધી ગણતરી કરવા માટે સાર્વત્રિક સૂત્રો મેળવવા મુશ્કેલ છે, સૈદ્ધાંતિક વિશ્લેષણ અને સંશોધન પણ પ્રમાણમાં નાનું છે.વાસ્તવિક ટેસ્ટ વેવફોર્મ અને પરિણામોથી બોલવા માટેનો ગ્રાફ, વિશ્લેષણ અને એપ્લિકેશનની લાક્ષણિકતાઓ અને સમાનતાઓનો સારાંશ, તમને આ ઘટનાને સમજવામાં મદદ કરવા માટે વધુ અનુકૂળ છે, અને પછી સમસ્યાઓ ટાળવા માટે ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો.

IGBT સાંકડી પલ્સ ટર્ન-ઑન

સક્રિય સ્વિચ તરીકે IGBT, આ ઘટના વિશે વાત કરવા માટે ગ્રાફ જોવા માટે વાસ્તવિક કેસોનો ઉપયોગ કરવો એ વધુ પ્રતીતિજનક છે, અમુક સામગ્રી શુષ્ક માલ હોય છે.

હાઇ-પાવર મોડ્યુલ IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 નો ટેસ્ટ ઑબ્જેક્ટ તરીકે ઉપયોગ કરીને, જ્યારે Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V, Ta= ની શરતો હેઠળ ટન બદલાય છે ત્યારે ઉપકરણ ટર્ન-ઑફ લાક્ષણિકતાઓ. 25℃, લાલ એ કલેક્ટર Ic છે, વાદળી એ IGBT Vce ના બંને છેડે વોલ્ટેજ છે, લીલો એ ડ્રાઇવ વોલ્ટેજ Vge છે.વીજી.આ વોલ્ટેજ સ્પાઇક Vcep ના ફેરફારને જોવા માટે પલ્સ ટન 2us થી 1.3us સુધી ઘટે છે, નીચેની આકૃતિ પરિવર્તન પ્રક્રિયાને જોવા માટે ક્રમશઃ પરીક્ષણ વેવફોર્મની કલ્પના કરે છે, ખાસ કરીને વર્તુળમાં દર્શાવેલ છે.

જ્યારે ટન વર્તમાન Ic ને બદલે છે, ત્યારે Vce પરિમાણમાં ટન દ્વારા થતા લક્ષણોમાં ફેરફાર જોવા માટે.ડાબે અને જમણા આલેખ અનુક્રમે સમાન Vce=800V અને 1000V સ્થિતિઓ હેઠળ વિવિધ પ્રવાહ Ic પર વોલ્ટેજ સ્પાઇક્સ Vce_peak દર્શાવે છે.સંબંધિત પરીક્ષણ પરિણામો પરથી, ટન નાના પ્રવાહો પર વોલ્ટેજ સ્પાઇક્સ Vce_peak પર પ્રમાણમાં ઓછી અસર કરે છે;જ્યારે ટર્ન-ઓફ કરંટ વધે છે, ત્યારે સાંકડી પલ્સ ટર્ન-ઓફ કરંટમાં અચાનક ફેરફારોની સંભાવના ધરાવે છે અને ત્યારબાદ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સ્પાઇક્સનું કારણ બને છે.સરખામણી માટે ડાબે અને જમણા આલેખને કોઓર્ડિનેટ્સ તરીકે લેવાથી, જ્યારે Vce અને વર્તમાન Ic વધારે હોય ત્યારે શટડાઉન પ્રક્રિયા પર ટન વધુ અસર કરે છે અને તેમાં અચાનક વર્તમાન ફેરફાર થવાની શક્યતા વધુ હોય છે.આ ઉદાહરણ FF1000R17IE4 જોવા માટેના પરીક્ષણમાંથી, ન્યૂનતમ પલ્સ ટન સૌથી વાજબી સમય 3us કરતા ઓછો નથી.

શું આ મુદ્દા પર ઉચ્ચ વર્તમાન મોડ્યુલો અને ઓછા વર્તમાન મોડ્યુલોની કામગીરી વચ્ચે કોઈ તફાવત છે?ઉદાહરણ તરીકે FF450R12ME3 મધ્યમ પાવર મોડ્યુલ લો, નીચેની આકૃતિ જ્યારે વિવિધ ટેસ્ટ કરંટ Ic માટે ટન બદલાય ત્યારે વોલ્ટેજ ઓવરશૂટ દર્શાવે છે.

સમાન પરિણામો, ટર્ન-ઓફ વોલ્ટેજ ઓવરશૂટ પર ટનની અસર 1/10*Ic ની નીચેની નીચી વર્તમાન પરિસ્થિતિઓમાં નહિવત્ છે.જ્યારે વર્તમાનને 450A ના રેટ કરેલ વર્તમાન અથવા 900A ના 2*Ic વર્તમાન સુધી વધારવામાં આવે છે, ત્યારે ટન પહોળાઈ સાથે વોલ્ટેજ ઓવરશૂટ ખૂબ જ સ્પષ્ટ છે.આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓમાં ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓની લાક્ષણિકતાઓનું પ્રદર્શન ચકાસવા માટે, 1350A ના 3 ગણા રેટ કરેલ વર્તમાન, વોલ્ટેજ સ્પાઇક્સ અવરોધિત વોલ્ટેજને ઓળંગી ગયા છે, ચોક્કસ વોલ્ટેજ સ્તરે ચિપમાં એમ્બેડ કરવામાં આવી છે, ટન પહોળાઈથી સ્વતંત્ર છે. .

નીચેનો આંકડો Vce=700V અને Ic=900A પર ton=1us અને 20us ની સરખામણી પરીક્ષણ વેવફોર્મ્સ દર્શાવે છે.વાસ્તવિક પરીક્ષણમાંથી, ton=1us પર મોડ્યુલની પલ્સ પહોળાઈ ઓસીલેટ થવા લાગી છે, અને વોલ્ટેજ સ્પાઇક Vcep ton=20us કરતાં 80V વધારે છે.તેથી, એવી ભલામણ કરવામાં આવે છે કે લઘુત્તમ પલ્સ સમય 1us કરતા ઓછો ન હોવો જોઈએ.

FWD સાંકડી પલ્સ ટર્ન-ઑન

હાફ-બ્રિજ સર્કિટમાં, IGBT ટર્ન-ઑફ પલ્સ ટોફ FWD ટર્ન-ઑન ટાઇમ ટનને અનુરૂપ છે.નીચેનો આંકડો બતાવે છે કે જ્યારે FWD ટર્ન-ઓન સમય 2us કરતા ઓછો હોય, ત્યારે FWD રિવર્સ કરંટ પીક 450A ના રેટ કરેલ વર્તમાન પર વધશે.જ્યારે ટોફ 2us કરતા વધારે હોય, ત્યારે પીક FWD રિવર્સ રિકવરી કરંટ મૂળભૂત રીતે અપરિવર્તિત હોય છે.

IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 ઉચ્ચ-પાવર ડાયોડની લાક્ષણિકતાઓનું અવલોકન કરવા માટે, ખાસ કરીને ટન ફેરફારો સાથે ઓછી-વર્તમાન પરિસ્થિતિઓમાં, નીચેની પંક્તિ સીધી સરખામણીની નાની વર્તમાન IF = 20A પરિસ્થિતિઓમાં VR = 900V, 1200V શરતો દર્શાવે છે. બે તરંગ સ્વરૂપોમાંથી, તે સ્પષ્ટ છે કે જ્યારે ટન = 3us, ઓસિલોસ્કોપ આ ઉચ્ચ આવર્તન ઓસિલેશનના કંપનવિસ્તારને પકડી રાખવામાં અસમર્થ છે.આ એ પણ સાબિત કરે છે કે હાઇ-પાવર ડિવાઇસ એપ્લિકેશન્સમાં શૂન્ય બિંદુથી વધુ લોડ વર્તમાનનું ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશન અને FWD ટૂંકા સમયની રિવર્સ રિકવરી પ્રક્રિયા નજીકથી સંબંધિત છે.

સાહજિક વેવફોર્મ જોયા પછી, આ પ્રક્રિયાને વધુ માપવા અને તેની સરખામણી કરવા માટે વાસ્તવિક ડેટાનો ઉપયોગ કરો.ડાયોડના dv/dt અને di/dt ટોફ સાથે બદલાય છે, અને FWD વહન સમય જેટલો નાનો હશે, તેટલી ઝડપથી તેની વિપરીત લાક્ષણિકતાઓ બનશે.જ્યારે FWD ના બંને છેડા પર VR જેટલું ઊંચું હશે, જેમ જેમ ડાયોડ વહન પલ્સ સાંકડી થશે, ત્યારે તેની ડાયોડ રિવર્સ રિકવરી ઝડપ ઝડપી થશે, ખાસ કરીને ટન = 3us સ્થિતિમાં ડેટાને જોતા.

VR = 1200V જ્યારે.

dv/dt=44.3kV/us;di/dt=14kA/us.

VR=900V પર.

dv/dt=32.1kV/us;di/dt=12.9kA/us.

ton=3us ની દૃષ્ટિએ, વેવફોર્મ ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશન વધુ તીવ્ર છે, અને ડાયોડ સલામત કાર્યક્ષેત્રની બહાર, ડાયોડ FWD દૃષ્ટિકોણથી ઑન-ટાઇમ 3us કરતાં ઓછો ન હોવો જોઈએ.

ઉપરોક્ત ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ 3.3kV IGBT ના સ્પષ્ટીકરણમાં, FWD ફોરવર્ડ વહન સમય ટન સ્પષ્ટપણે વ્યાખ્યાયિત અને આવશ્યક છે, ઉદાહરણ તરીકે 2400A/3.3kV HE3 લેતા, 10us નો ન્યૂનતમ ડાયોડ વહન સમય સ્પષ્ટપણે મર્યાદા તરીકે આપવામાં આવ્યો છે, જે મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે હાઇ-પાવર એપ્લિકેશન્સમાં સિસ્ટમ સર્કિટ સ્ટ્રે ઇન્ડક્ટન્સ પ્રમાણમાં મોટી છે, સ્વિચિંગનો સમય પ્રમાણમાં લાંબો છે, અને ઉપકરણ ખોલવાની પ્રક્રિયામાં ક્ષણિક મહત્તમ સ્વીકાર્ય ડાયોડ પાવર વપરાશ PRQM ને ઓળંગવું સરળ છે.

મોડ્યુલના વાસ્તવિક પરીક્ષણ વેવફોર્મ્સ અને પરિણામોમાંથી, આલેખ જુઓ અને કેટલાક મૂળભૂત સારાંશ વિશે વાત કરો.

1. IGBT પર પલ્સ પહોળાઈ ટનની અસર નાનો પ્રવાહ (લગભગ 1/10*Ic) નાનો છે અને વાસ્તવમાં તેને અવગણી શકાય છે.

2. ઉચ્ચ પ્રવાહને બંધ કરતી વખતે IGBT પલ્સ પહોળાઈના ટન પર ચોક્કસ અવલંબન ધરાવે છે, જેટલો નાનો ટન તેટલો ઊંચો વોલ્ટેજ સ્પાઈક V, અને ટર્ન-ઓફ કરંટ ટ્રેલિંગ અચાનક બદલાશે અને ઉચ્ચ આવર્તન ઓસિલેશન થશે.

3. FWD લાક્ષણિકતાઓ રિવર્સ પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયાને વેગ આપે છે કારણ કે ઑન-ટાઇમ ટૂંકો થાય છે, અને FWD ઑન-ટાઇમ જેટલો ઓછો થાય છે તે મોટા dv/dt અને di/dtનું કારણ બને છે, ખાસ કરીને ઓછી-વર્તમાન પરિસ્થિતિઓમાં.વધુમાં, હાઈ-વોલ્ટેજ IGBT ને સ્પષ્ટ ન્યૂનતમ ડાયોડ ટર્ન-ઓન ટાઈમ tonmin=10us આપવામાં આવે છે.

પેપરમાં વાસ્તવિક કસોટી વેવફોર્મ્સે ભૂમિકા ભજવવા માટે અમુક સંદર્ભ લઘુત્તમ સમય આપ્યો છે.

Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. 2010 થી વિવિધ નાના પિક એન્ડ પ્લેસ મશીનોનું ઉત્પાદન અને નિકાસ કરી રહી છે. અમારા પોતાના સમૃદ્ધ અનુભવી R&D, સારી રીતે પ્રશિક્ષિત ઉત્પાદનનો લાભ લઈને, નિયોડેન વિશ્વવ્યાપી ગ્રાહકો તરફથી ખૂબ જ પ્રતિષ્ઠા મેળવે છે.

130 થી વધુ દેશોમાં વૈશ્વિક હાજરી સાથે, NeoDen PNP મશીનોની ઉત્તમ કામગીરી, ઉચ્ચ ચોકસાઈ અને વિશ્વસનીયતા તેમને R&D, વ્યાવસાયિક પ્રોટોટાઈપિંગ અને નાનાથી મધ્યમ બેચના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય બનાવે છે.અમે વન સ્ટોપ એસએમટી સાધનોનો વ્યાવસાયિક ઉકેલ પ્રદાન કરીએ છીએ.

ઉમેરો:No.18, Tianzihu Avenue, Tianzihu Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, China

ફોન:86-571-26266266