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功率二极管讲义
2023-05-10 | 阅:  转:  |  分享 
  
Component1:Power Diode一.基区电导调制效应----原始基片电导是电流的函数二.Reverse recovery1、现象
2、成因3、危害一个实验结果实验条件:U=300V,D=1/3F=40KHZ,T:IRFP460I0=6A选用三个二极管D1:RU
RU3012,30A,1200VD2:IXYS,DESI30-06A,30A,600VD3:新一代二极管ISL91560P2,15
A,600VIRM1=17A, IRM1/I0=2.8;IRM2=10A, IRM2/I0=2 ;IRM3=5A, IRM1/I0
=0.8结论:1.二极管反向恢复电流与其耐压成正比;2.新一代二极管明显优于传统超快恢复二极管。Component2: Grant
Power(1)1.Structure.Lc --Current source;td:延迟时间:Ube=0?0.5v;tr:上升
时间,ic=0?Ic,Id;tfv:T 由放?饱;Ton=td+tr+tfvts:存储时间;trv:T处于放大区的时间T由放?截
;tfI:2, ic= Ic ?0, 。The operational process一.Dynamic waveformsGRT
的特点及应用1.开关频率低,最高开关频率约为5KHZ.GTR的电流是少子的扩散形成的电流,在高注入下产生剩余载流子,在关断时,需要
通过抽出和复合来消除,因此,关断时间长。2、输入电阻少:流控元件,驱动功率大;3、开关容量大;4、导通压降低;二.二次击穿一次击穿
:Uce?=Buceo,Ic ? ?,雪崩击穿;特点:Ic ? ?, Uce=Buceo?Constant二次击穿: Ic ? ?
A点,P=UsBIsB…..临界(触发)能量…T失控….出现负阻区,局部过热,烧坏.IB(IC)?,A点左移FIG.1.14,二次
击穿的临界线BUceoComponent2: Grant Power(2)三.FBSOA/RBSOA正向脉冲宽度Ton=10ms1
ms,50us壳温?,Pcm 和二次击穿的临界线?二次击穿的临界线BUceoComponent3:MOSFET(1)1.struc
ture and operational principleThe current channel ..V-GrooveIf Vg
s>0, there is a inversion layer at the surface of P. This inversi
on layer provides a channel for the current from D to S.1).只有参与多子
导电 ------High speed2).On –resistor :器件的耐压;A是面积。增加,---尽量
不用高压器件 has a positive temperature coefficient; If T increase,
increase too.------Parallel3). Nearly infinite input im
pedance-----Low driving power2.Symbol and the output characterist
ic3.The safety operational area4. PM的等效电路5、纯阻负载下PM的开关过程(2)开通过程:开通
时间 三个阶段1) 延迟时间,截止,时间常数2) 电流上升,放大,时间常数3)
全导通,时间常数(小)(大)(中)开通时间:对于VN10A12,(3)关断过程1)关断延迟时间(中速)2)
电流下降(慢速)3)(快速)关断时间:对于VN10A12,小结:开关过程分为三个阶段PM截止,充放电时间常数小,PM放大,充放电时
间常数大,PM全导通,充放电时间常数中等,充放电速度中等6、感性负载下PM的开关过程(1)基本规定:1). 为理想的方波;
2).负载电流为恒定值;3).极间电容为常数;4). ;5). 为理想
二极管6).分布电感(2)开通过程分析1).电路初态, 时区A, PM断态,2).开通延迟区,时区B,PM仍在截止区起因:结束标
志:时间常数:与阻值负载的延迟相同延迟时间:当为了缩短 ,应减小 ,增大 ,选用
小的管子3).T-T0,换流区(时区C)电压反馈起作用4).电压下降区(时区D),PM仍在放大区在这个区域,所以 出现
了平台当5).栅压过充区(时区E) 电容放电, 上的电流增加(3)关断过程(作业)自己分析的电路7.电容VS.
uds8、栅极电荷特性由于极间电容是 的函数,用极间电容设计开关时间会很麻烦通常采用栅极电荷特性计算开关速度和驱动电路
一)栅极电荷特性及其测试条件当与 只差一个常数,与 的波形等同于 与 的关系1)当
时,S关断, 和 开始充电, 线性上升,略去 变化对 电容上的电压的影响。 (
这个假设不合理)当开始进入放大区,2)当,当 时, , 仍然导通
,所以。 继续线性上升当 时,关断由于在上述两个时区内,输入电容为3)完全流入当进入电阻区4)
向 和 同时充电,当时,栅极电路提供的总电荷代表了在栅压 的条件下2.驱动功率很小,可以略
去不计<三>利用栅极电荷特性设计驱动电路1. 的选择:开关速度升高栅极电荷增加,驱动损耗增加例如:由图1-25(b)
可知,当Component4:IGBT(1)Transistor: On-resistor is low; the speed i
s low; Driving power is highMOSFET: On-resistor is high; the spee
d is high; the driving power is low; 一.IGBT特性曲线IGBT的特点1.速度:大于GTR,
小于MOS;2.通态压降小;3.驱动功率小4.关断时, 拖尾电流MOSFET与IGBT的驱动电路一.栅极驱动电路的基本功能及要求1
.提供信号和功率保证器件的开启和关断;2.电隔离;3.具有较强的抗干扰能力;4.具有保护功能二.常用的几种集成驱动电路<一>混合方
式的驱动电路UC3724和UC3725是一对UC3726和UC3727是一对以UC3724和UC3725为例讲述这种驱动电路1.U
C3724,调制器, 低频控制信号, 是高频调制信号外接 和 决定了载波的频率2.UC3725
调制器: 高频调制信号, 低频控制信号;OC:过流保护3.UC3725和UC3724由高频变压器以实现隔离4.
UC3725工作原理: 为高频调制信号,REC1和REC2 电容C1和C2组成整流滤波电路为输入端,T1
和T2提供负电源电压CA是鉴幅器,把 解调与 同步的驱动信号G,S是UC3725的输出,为高频调制信号经驱动电路和
管子的输入电容组成了低通滤波器,因此,加MOSFET或IGBT的驱动信号是一个与 相同的信号1.电路结构:有两个通道,H为
高压通道,L为低压通道,两个通道在输入级为共地,输出级的隔离电压为500V,即5脚与2脚之间可以承受-5V~500V的电压.这个电
路包含有入级,电平转换级和出级2.输入级:9脚:VDD的电源电压=5~20V,13脚为输入级的参考点10脚:Hi高压通道的输入端1
2脚:Li低压通道的输入端11脚:SD封锁信号高电平,两路信号均被封锁低电平,两路信号均可以输出SD=3.电平转换电路:LS1的输
入端的电源为VDD和VSS,输入端的电源为VCC(3)与Com(2)LS2的输入端的电源为VDD和VSS,输入端的电源为VB(6)
与VS(5)4.输出级:低压侧通道:由T3,T4组成的推挽电路,使得这个电路的最大输出
为2A供电电源为:VCC(3)和Com(3)高压侧通道:供电压VB(6)和VS(5)5.工作波形:双电源供电HiVss(13
)LiVssL0(2)comH0Vs(5)6.IR2110的应用电路和自举电路DB和CB组成了自举电路,当T6/On时,向CB充电
;当T6/Off 时 DB/Off,IR2110的高侧通道由CB电容供电自举电路的参数设计:DB的选择:耐压 平均电流
式中, fs为开关频率,Qg为栅极电荷(1-117)(1-118)CB电容的选择:(1-119)式中,UR是允许的最小压降,大于
8V,KB>1,KB为安全系数常取:<三>EXB840系列驱动电路(40KHZ以下)逻辑结构如图2-31(a)所示,方框1为过流保
护,方框2为信号隔离,方框3为电压变换电路6脚:短路过流信号输入端,接IGBT的C极或MOSFET的D极5脚:过流保护的输出信号,
用于在IGBT故障时切断输入信号4脚:外接电容器,防止过流时误动作方框1.过流保护电路,由T1,T2,D6,D7,DZ1和C7,R
3,R4,R5,R6,C3,R7,R8,C4组成过流保护的原理:当IGBT正常工作时,D7/on,T3/off,T4,T5的基极电
路 不受T3控制;当IGBT过流时,D7/off,T3/on,D6/on
,T4, T5的基极D为低电平,封锁了输入信号方框2:信号隔离电路,由
光耦ISO1组成开启过程:当ISO1的输入端接受10mA的正向电流时,光耦的输出三极 导通,A为
低电平,T1,T2/off,D点为高电平,T4on/T5off关断过程:当ISO1的输入端没有电流时,光耦ISO1由导通变为off
状态T2,T1/on,D为低电平,T4off , T5on供电电源:2脚~9脚为20V,DZ2为5.1V,以1脚为参考点时,2脚为
+15V, 9脚为-5V的电压,由于有负电压供电,使得IGBT的栅极电荷 迅速泻放,加速了关断速度2.EXB840与EXB841应用见表2-1,Rg是基极驱动电阻2.图2-31(a)原理框图,(b)电路图,(c)实际应用图过流保护问题故障状态下器件安全保护的方法是封锁栅极驱动信号,驱动电路必须附加各种保护功能MOS管的过流保护问题:1.电压采样方式2.电流采样方式具有电流检测功能的MOS管The homework:1,Please make a summary about four kinds of the component2,熟悉安全工作区。3,熟悉典型的驱动电路。
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(本文系通信农民工原创)