一、死區時間計算值的驗算
通過以上方程,現在可以根據測量值來計算所需的死區時間。使用計算出的死區時間,需要進行最壞情況下的測量來驗算死區時間的計算值是否足夠。
從測量中可以發現,關斷延遲時間隨著溫度的增加而增加。基于這個原因,分別在低溫和高溫條件下進行測試是比較好的。
測試例子的原理圖如下圖所示:
圖1 檢驗死區時間計算值的測試原理圖
下管IGBT的需要開通和關斷,上管的IGBT也一樣。兩個驅動脈沖之間的時間間隔需要根據實際情況調整到死區時間的計算值。這樣就能夠測量出的直流環的負電流,且如果死區時間足夠,就應該觀察不到直通電流。 由于沒有電流同時通過兩個IGBT,上面給出的測試代表了死區時間計算所需的最惡劣情況。由關斷延遲時間的討論可知,死區時間會隨著集電極電流的減小而增加,因此在沒有電流流通的情況下,關斷延遲時間要為最大值,這導致需要最大的死區時間。如果在零集電極電流下沒有直通電流,那么選擇的死區時間就是充足的。
二、如何減小死區時間
為了正確計算控制死區時間,應當考慮以下驅動條件:
1.加到IGBT的門極驅動電壓是多少?
2.門極驅動電阻阻值是多少?
3.驅動器的輸出電平是什么類型?
基于這些條件,可以進行測試,然后通過測試結果,使用公式計算控制死區時間。
由于死區時間對逆變器的性能有著負面影響,死區時間需要減小到最小值。可以采用下列幾種方法:
1.采用足夠大的驅動器來給IGBT門極的提供峰值灌拉電流。
2.使用負電壓來加速關斷。
3.最好選擇快速傳遞信號的驅動器,比如使用基于無磁芯變壓器技術的驅動器會好于使用傳統光耦技術的驅動器。
4.如果選用0V/15V的驅動電壓,那么應該考慮使用獨立的Rgon/Rgoff電阻。如下所述:Td_off和門極電阻之間有強烈的關聯關系。如果Rgoff減小,那么td_off及死區時間也將減小。Infineon建議在使用0V/15V驅動電壓時,Rgoff減小到Rgon的1/3。一種使用獨立的Rgon和Rgoff的電路如下所示:
圖2 0V/15V驅動電壓時建議使用的電路
R1的值應當滿足以下關系:
由等式(3)可得,Rgon要大于2Rgint,以得到正的R1。不過,在一些模塊中,這個要求并不可能滿足。這種情況下,R1可以完全忽略。二極管應該選用肖特基二極管。使用0V/15V驅動電壓時,另一個非常重要的一點是寄生開通效應。如果使用我們推薦的電路,這個問題也可以得到解決。
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原文標題:最大限度減小IGBT死區時間
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