IGBT_的关断与接通.doc

IGBT 的关断与接通都存在一些的问题 关断的问题:1.关断损耗 2.关断过电压 3.关断过程中微分热阻带来的局部热击穿 接通的问题:1.并联ZVS电容下接入的时机 2.共态导通问题 3.反向恢复的问题 借助串联谐振回路,使得 IGBT 的工作条件大为改善: 1.?? 串联全谐振变换器曾经是上世纪60-70年代最流行的变换器,只要给出合适的死区时间,即可实现很好的软开关变换. 现代的数控技术给这一经典的变换电路增添了不少活力,在控制方面解决了很多以前难以克服的困难,工程上应用它的关键技术问题有三个: .????ZCS 频率追踪控制(随负载、电源漂移而调整工作频率,让换相始终处于接近零电流下的弱感性) .????ZVS 死区追踪控制(因负载电流不同而调整死区,实现零电压接通,接近零电压关断) .????ZCS_ZVS 交替追踪控制(既实现频率追踪又实现动态死区,具有良好的开关过度与调功特性) 2.???? 关断过压问题;???? 既使ZVS电容较大(103),当分布电感较大时在荷载下关断,仍然会在开关上激起高于电源几百伏的浪涌电压,震荡频率大约能达到几兆,震荡衰减很快,但强烈的震荡也给开关带来了显著的额外损耗,改善的关键措施在于降低分布电感、放置较大的浪涌电流吸收电容(105-106); 荷载下关断过压 1??(ZVSC=103) 荷载下关断过压 2??(ZVSC=103) 3.????ZVS 初步设定;?? 假设 IGBT 下降时间为 180nS ,那么荷载下的过渡时间应设为多少?比如过渡时间设定为 1 - 1.5uS ,当然关断损耗比较小,但是这样的话,在空载下不能实现软过渡,看到了严重的硬开通; 空载下严重的硬开通,散热器很快就烫手了 (ZVSC=104) 荷载下的良好过渡?? (ZVSC=104) 荷载下的艰难过渡 1 (由于过度太快,关断损耗大 ZVSC=223) 荷载下的艰难过渡 2??(由于过度太快,关断损耗大 ZVSC=223) 4.????ZVS 关断损耗问题???? 在最坏情况下,初级电流波形是锯齿波,关断完全发生在最高的峰值处,IGBT的关断损耗可能达到整个开关损耗的90%以上;如果没有 ZVS 过程,那么IGBT甚至没有VMOS的输出平均功率大!然而我最近不仅学会了使用ZVS过程,而且把它继续推进到了几乎让人难以置信的程度-------我将CBB474直接并联到IGBT上进行缓冲; 荷载关断过程?? (△V 只有 30V 小浪涌电压??ZVSC=474) 在相同时基下的空载关断过程????????????????(ZVSC=474) 5.?? ZVS 下的硬接通问题;???? 硬接通问题是一个较难处理的问题.在没有荷载的情况下,焊机长时间工作,察看一下散热器的温度,马上就意识到问题的严重性,有时空载下居然达到了温度开关保护的程度!虽然 IGBT 硬接通要比硬关断坚强地多,但是来不及散出的热量就直接威胁到了关断过程的安全.处理这一问题的关键在于实现动态死区; 空载下含有很少量硬开通的过渡 1 (ZVSC=103) 空载下含有很少量硬开通的过渡 2 (ZVSC=103) 空载下几乎没有硬开通的过渡 2 (ZVSC=103) 空载下几乎没有硬开通的过渡 3??(ZVSC=103) 较好的过渡??(ZVSC=103) 含有硬接通的过渡 (ZVSC=103) 良好的 ZVS 过渡一定是线性的 (ZVSC=103) 6.???? ZVS 动态死区????超越固定死区的桎喾、超越小ZVS电容的束缚,放置ZVS电容104 ,使边沿谐振的关断与接通不再残酷! 空载下的慢过渡 1 (5uS) (ZVSC=104+103) 荷载下的快过渡 1 (750nS) (ZVSC=104+103) 空载下的慢过渡 2 (5uS) (ZVSC=104+103) 荷载下的快过渡 2 (750nS) (ZVSC=104+103) 7.???? ZVS 动态死区?? 超越固定死区的桎喾、超越小ZVS电容的束缚,放置ZVS电容474 ,使边沿谐振的关断与接通不再残酷!动态死区可以做到 25uS 以上,感亢降压模式可以极高的开关效率连续工作; 良好的空载过渡 1 (ZVSC=474) 良好的空载过渡 2 (ZVSC=474) 良好的空载过渡 3 (ZVSC=474) 荷载载过渡 1 (ZVSC=474) 荷载载过渡 2 (ZVSC=474) 相同时基下的对比----空载过渡 (ZVSC=474) ZVS电压与电流的相位关系 8.??串联谐振_ZVS 模式?? 三角波电流激励负载,谐波分量