הבנת אדריכלות התקנים GTO ו-Switching Fundamentals

שער Turn-Off (FLT:0) Thyristors הם מוליכים למחצה כוח המשלב את יכולת הטיפול הגבוהה, גבוהה-נוכחית של האריסטוקרטים קונבנציונליים עם היכולת להיות כבוי באמצעות דופק שלילי שער הנוכחי, בניגוד לאריסטוקרטים סטנדרטיים הדורשים את זרם החיתוך מתחת לערך עבור-off, יכולת הפעלה של GTO-RIC-F, מאפשרת החלפת חשמל מלוכדים ייחודיים, אשר דורש את יכולת התקני בקרה גיאוגרפית, אשר דורשים זרם הנית-מסלולאריים, אשר דורשים זרם התקני בקרה סטנדרטית גבוהה, אשר דורשים זרם התקני בקרה, אשר דורשים זרם התקני בקרת חשמל לא-מסוגרים, אשר דורשים זרם המשתנים, אשר דורשים זרם המשתנים, אשר דורשים זרם המשתנים, אשר דורשים זרם המשתנים, אשר דורשים זרם המשתנים, אשר דורשים זרם המשתנים, אשר דורשים זרם המשתנים, אשר יהפוך את היכולת של כוח-מסלולאריים, אשר יהפוך את היכולת של מערכת הפעלה מלאה, עם יכולת פעולה עם יכולת פעולה עם יכולת פעולה עם יכולת פעולה משולבת, אשר מופעלת, אשר מופעלת, עם יכולת הפעלה מלאה של מערכת הפעלה מלאה של מערכת הפעלה גמישה, אשר מופעלת, אשר דורש את היכולת של מערכת הפעלה מלאה של מערכת הפעלה מלאה של מערכת הפעלה גמישה, אשר

מהירות המעבר של GTO נקבעת על ידי שני תהליכים נפרדים: להפוך-on והפך-off. Turn-on מתחיל כאשר זרם שער חיובי מניע את המכשיר להתנהלות. במהלך שלב זה, נושאת מטען להציף את המבנה p-n-p-n, ואת המתח המרודד מתפורר כמו הנוכחי עלייה.בעיכוב ועלייה זמן נשלטים על ידי כוח כונן שער, בסף של אובדן זמן, וירידה מוגבלת, כולל את שערי האובדן הנוכחי, הוא גם את טווח הנוכחי של זמן האחסון הנוכחי.

ביישומים דינמיים כגון כונן מוטורי עם פעולת תדר משתנה, מעבר מהיר יותר מפחית את אובדן המעבר, מוריד עיוות הרמוני, מכווץ את הגודל של רכיבי מסנן פסיביים, ומונע תנאים מסוכנים של ירי באמצעות תנאי.עם זאת, השגת מהירויות גבוהות של מעבר ב GTOs היא איזון עדין כי כונן שער אגרסיבי ועיגול למחוללי יכול לגרום למתח overshoots, להגדיל את הלחץ התרמי, ולהקטין את חיי המכשיר.

מדוע לעבור את המהירות באפליקציות דינמיות

יישומים דינמיים כוח דורשים שינויים מהירים במתח הפלט ובהווה.במודול דו-ממדי המכוון לאלץ מנוע AC, למשל, כל אירוע מעבר יוצר הפסדים אנרגיה המצטברים ככל שתדירות ההחלפה עולה. A GTO עם תכונות מעבר איטיות יתפזרו יותר אנרגיה להחלפה, מה שמוביל לטמפרטורות צומת גבוהות יותר ויעילות מופחתת. כאשר המופרעת חייבת לפעול בתדרים מעל כמה מאות הרץ, יכול להחליף את הפחתת הטמפרטורות, או לדחוף באופן ישיר, ובכך לגרום להפסדים יותר, או להורדת יעילות באופן ישיר, ובכך לטמפרטורות כוח.

בדומה, במערכות מערכת העיכול שבו GTOs משמשים מעגלים חיתוך או מקור מתח, מעבר מהיר מאפשר שליטה חלקה יותר מומנט, תגובה מהירה יותר לטעון וריאציות, והתחדשות עם ripple מינימלי. high-speed מעבר גם להפחית את הגודל של תפוקה ו- DC-link capacitors, אשר הוא קריטי בכלי רכב מאומנים בחלל ואוטובוסים חשמליים.

מנקודת מבט תרמית, כל ננו השני שניצל במהלך סיבוב והפך מפחית את האנרגיה מתפזרת במכשיר לכל מחזור.יותר ממיליוני אירועי מעבר, זה מתורגם להפחתה משמעותית בטמפרטורת הצומת הממוצע, ומאפשר דירוגים גבוהים יותר או להאריך את החיים.

מפתחי מהירות מגבילים את GTO Switching Speed

כמה פרמטרים פנימיים וחיצוניים מכתיבים את מהירות המעבר האפשרי של GTO.הבנת המגבלות הללו היא הצעד הראשון לקראת התגברות עליהם.

התנגדות ל Gate Resistance and Impedance

ההתנגדות של מעגל השער שולטת חלקית בזרימת זרם התפנית החיובית והשלילית של זרם ה-Reverse.A גבוה יותר לעמוד במגבלת שער השער הנוכחי, ומאטת את קצב השינוי הנוכחי (di/dt) במהלך ה-Turn-off, שער השער שלילי חייב להיות גדול מספיק (בדרך כלל אחד-fTO עד שליש של זרם ה-D) כדי לחלץ את המטען המאוחסן מהבסיס; אם הזמן ה-אונקם הוא גם כן, אם הוא עלול להפחית את משך האחסון הגבוה מדי, אך הוא עלול להפחית את משך האחסון, אך ורק זמן האחסון, אך הוא עשוי להפחתת זמן האחסון העליון, אך ורק כדי להפחית את המיקום המדויק, אך ורק כדי להפחית את ה-הלחץ, אך ורקורד, אך ורקורד, אך הוא עשוי להפחתת זמן האחסון, אך ורק אם הוא עשוי להפחתת זמן האחסון העליון, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, אך ורקורד, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, באופן זמני, אך ורקורד, באופן זמני,

שער כונן מעגלי Capability

כונן השער חייב לספק דופק חיובי מהיר (לעתים קרובות עשרות של אמפרים) עבור Turn-on ו a אפילו מהר יותר, גבוה דגימה גבוה של דופק שלילי (עד כמה מאות אמפרסים) עבור Turn-off.אם הנהג חסר מספיק מתח או פלט הנוכחי יכולת, מהירות המעבר לסבול. לדוגמה, נהג עם תנופה מוגבלת מתח שלילי לא יכול להתגבר על המתח הפוך השער וייתכן שלא לגרור את הקצב הנוכחי באופן קבוע, באופן קבוע, כדי להזיז את הקצב.

טמפרטורה

הטמפרטורה משפיעה מאוד על ניידות נושא וקצבי recombination בתוך GTO. כמו טמפרטורת הצומת עולה, את חיי נושאת החיים עולה ואת טיפות מתח הסף, אשר יכול למעשה לקצר את העיכוב.עם זאת, טמפרטורות גבוהות יותר גם להגדיל את כמות המטען המאוחסן באזורי הסחף, להאריך את זמן האחסון במהלך סיבוב.בנוסף, ריצה תרמית מהפסדים עודף יכול לגרום למכשיר להגיע לטמפרטורה מקסימלית שלה, אשר בשלב זה משתנה במהירות לא רק על פני טווח יעיל.

אינטגריטי אינדוקטינס ו-Leleout Parasitics

לולאת השער ו-Aode-cathode כוח לולאה כל אחד מכיל אינדוקציות טפיליות שמתנגדות לשינויים מהירים הנוכחיים. Stray in the Gate Limits di/dt במהלך סיבוב ו-Turn-off, להאט את המעברים מעברים. in the power Loop, in the power-inductance in the cell'sפלטs capacitance כדי לייצר overs and turn-off, הם יכולים להפחית את המשתנים קריטיים (או לצמצם את המשתנים) או למתחים).

תגית:

האופי של העומס משפיע מאוד על תנאי ההנעה של GTO. עומסים אינדוקטיביים לגרום להתפרצות הנוכחית כדי ללג את המתח, אשר יוצר מתח גבוה יותר על פני המכשיר במהלך ההמראה, ומאריך את זרם הזנב. עומסים עמידים מאפשרים עלייה מהירה יותר של מתח. עבור יישומים דינמיים, העומס הוא כמעט תמיד אינדוקטיבי (למשל, רוח מוטורית, מהפך), כך שמעצבי לחץ על מנת למנוע מתח מספיק זמן כדי לספק מתח מספיק זמן.

טכניקות מתקדמות כדי לשפר את מהירות ה-Switching

בהתבסס על הבנה של הגורמים המגבילים, מהנדסים יכולים לפרוס מגוון טכניקות כדי לדחוף את GTO למהירויות מעבר למגבלות הפיזיות של המכשיר.האסטרטגיות הבאות מתועדות באופן נרחב בספרות חשמל אלקטרוניים, והוכחו במערכות תעשייתיות.

מעבדים: Gate Drive Circle Optimization

כונן השער הוא המחל הישיר ביותר לשיפור מהירות המעבר.יש לבצע ביצועים גבוהים:

  • לספק שער שלילי שיא הנוכחי של לפחות 20% עד 40% מהטבע הנוכחי בתוך פחות מ 1 מיקרו.
  • לספק נתיב של התנגדות נמוכה (gate Againstor פחות מ 1 ⁇ במידת האפשר) למזער את זמן ה-RC קבוע.
  • השתמש בטופולוגיה דחיפה-טהור עם MOSFET או טרנזיסטורים דו קוטביים מהירים כדי להשיג עלייה מהירה וזמני נופל.
  • כולל מדגמת שער המגבילה את מתח השער-קרוד לערך בטוח (בדרך כלל סביב ±15 V ל ±20 V) ומונעת פנו-על-על-ידי לא מכוון.
  • כוננים ממריצים לרכיבי שער מבודדים או בוחרים בבידוד גבוה, אך להבטיח שיש להם אינדוקדוקציה דליפה נמוכה כדי לשמור על שינוי מהיר.

הגישה הפופולרית יותר ויותר היא להשתמש ב-FLT:0 (Dual-שלבי) בכונן שער שלב 1:1 אשר חל זרם ראשוני גבוה להאיץ את החילוץ של IEEE, ולאחר מכן להפחית את הזרם כדי לשמור על התנהגות עד שהמכשיר מתחיל לחסום את המתח.טכניקה זו מפחיתה את זמן האחסון תוך שמירה על שער ה-GTO העליון של 2, שיטה מתקדמת נוספת היא FLT:2active LTFreave, אשר מעצבת את מפרט ה-FIRDIRECTFIRECT (ה-FIR) אשר ניתן לייעלות את היצרנים הנוכחיים של דגם ה-FIRD) ו-FIRDIRDIRD (GFIRD) אשר מ-FIRST (החליפה על ידי שימוש ב-FIRD) ו-FIRDIRD) של שימוש ב-FIRDIRDIRDIRST של שימוש ב-FIRSTFIRECTFIRECT (GFIRECTFIRECTFIRECT) אשר ניתן למניעהתקן זה מ-FIRECT (GPSFIRECTFIRST של שימוש ב-FIRST) אשר מ-FIRST של שימוש ב-FIRST של שימוש ב-DIRST של

חידוש ההתנגדות לשער ושער לולאה אינדוקטיבציה

הורדת ההתנגדות של השער הפיזי ואת אינדוקציה בלולאת השער מאיצה את התורם ואת התפנית.זה עשוי לכלול באמצעות חוטי שער מרובים או עקבות PCB במקביל להפחתה של הדחף, הצבת כונן השער קרוב ככל האפשר למודול GTO, ושימוש בכבלים מסובבים או קואקסיאלי לחיבור.חלק גדול GTO יש מספר רב של pins שער חייב להיות מאוזן באופן מיידי: יש צורך גם מגבלות מהירות של 100 / קו רוחב.

שיפור ניהולי

שמירה על טמפרטורת הצומת נמוכה ככל האפשר מקטין את המטען המאוחסן ומקצרת זמן אחסון של ספין- off. פתרונות קירור יעילים כוללים:

  • תנורי חימום בעלי ביצועים גבוהים עם אוויר מאולץ או קירור נוזלי.
  • קירור נוזלי ישיר של לוחות בסיס מבודדים (באמצעות תערובת מים גליקול).
  • שיפור חומרי ממשק תרמי (למשל, כריות של שלב, גרידות תרמיות עם מוליכות תרמית גבוהה).
  • ניטור טמפרטורה ושליטה כי להתאים את תדירות המעבר או זרם השער מבוסס על טמפרטורה מיידית.

בנוסף, יש לתכנן את ה-GTO:0 (בפרק:0) של מעגלי המעגלים של ההרחבה: (FLT:0) כדי למזער עומס תרמי נוסף על GTO.לדוגמה, נחירות מקוטבת עם דיודות מחוספסות במהירות מפחיתה את הזרם הסגירה שבאופן אחר מגביר הפסדים.

עיצוב מעגל סנקובר ו- Soft Switching topologies

רשתות סנובר מגנות על GTO מפני מתח overshoots במהלך סיבוב ולהפחית את ההפסדים על ידי עיצוב מסלול המעבר. A קונבנציונליFLT:0RCD להפוך את הנחירות לאחור של 1 (resistor-capacitor-diode) קלפיד על ידי Gubn אנרגיה חסימת יתר על ידי GTO, המאפשר למעצבים ליפול בזמן שהמתח נמוך, ובכך להפחית את הפחתת הפחתת הפחתת הקיבולת של ה-Fbspervp-Ferecting כדי למנוע את ה-For-For-Fide מהיר יותר כדי למנוע את הפונקציונליות לחץ אוויריבית כדי לספוגהחומרים מאובטח.

(במהירויות ההחלפה הגבוהות ביותר, מהירויות המעבר של FLT:0) רכה להתנצלות (הפסקה הראשונה) כמו מעבר אפס-וולטר (ZVS) או מעבר זמני (ZCS) ניתן להשתמש בו.בהגדרות אלה, ה-GTO מופעל או כבוי רק כאשר המתח או הזרם הוא קרוב ל- Zero, צמצום דרמטי של החלפת הפסדים.

שער קלמפינג והגנה

במהלך מעבר מהיר, מתח טראנסים יכול להופיע מעבר צומת השער, עשוי לעלות על המתח הפוך מדורג ופוגע השער. a שער clamp מעגל (בדרך כלל a Zener diode או avalanche-rated diode) מגן על השער מן הספיקים האלה.זה מאפשר שימוש שער נמוך יותר התנגדות וכונן שער אגרסיבי יותר ללא התמוטטות שער סיכון.

יישום מעשי והנחיות עיצוב

תרגום טכניקות אלה לתוך עיצוב עבודה דורש בחירה קפדנית של רכיב ואת פריסת המעגל.ההנחיות הבאות מטפלות באתגרים הנפוצים ביותר נתקלו בעת ניסיון לשפר את מהירות ה- GTO.

בחירת השער

הערך של התנגדות השער הוא פרמטר קריטי כי חייב להיות מכוונן במהלך Prototyping.התחל עם הערך מומלץ גליון נתונים GTO, ולאחר מכן להפחית את זה בהדרגה תוך ניטור של זרם השער הנוכחי ואת התפנית של המכשיר וזמני הפוך של המכשיר (השער העליון של GTO לא צריך להיות מעל דירוג של כונן גבוה), כי אין צורך זרם GTO הנוכחי של התנגדות גבוהה יותר (GTO) עם זרם גבוה יותר של מגנטית גבוהה.

נהג שער ICs ו-Power Stage

עבור GTO כוח בינוני (התאם עד כמה מאות אספרסים), מודולי נהג השער ייעודי זמינים מיצרנים כגון Infineon, ABB ו- Powerex.מודולים אלה משלבים בידוד, שלבים אלה מאיצים, וגילוי תקלות.עבור דירוגים בעוצמה גבוהה GTO (התאם במהירות גבוהה 1000 או יותר), עיצוב דיסקרטי באמצעות IGBTs או FET בתצורה של חצי-ברידג' עשוי להיות מנפח את הקצב האידיאלי ל-GPT) לטמפרטורה נמוכה (ברמה Vp-to) ל-GPTD) כדי להתאים את ה-GPTS (בקרוב ל-GPT) ל- VPT (ב-GPTD) ל-GPT (ברמה אוטומטית ל-GPT) ל-to-GPT) ל-GPTD) ל- 2.

המונחים: PCB Busbar Layout Considerations

ליברט הוא רב-חשיבות. השתמש בצלילים קצרים, קצרים הן השער והן לולאות כוח. בעיצובים עתיריים גבוהים, מבנה קובאר מחוסן (לוחות נייר מופרדות על ידי בידוד דק) מפחיתה את חוסר יכולת הנטועה ל- 100 רמות NH.ה- tubber capacitor צריך להיות ממוקם ישירות מעבר למסוף GTO או מעבר לקובר במיקום.

בדיקות ואפיון

לאחר בניית אב הטיפוס, השתמש בבדיקת כפול-פולס כדי למדוד את זמני המעבר בתנאים מבוקרים.לכידת זרם השער, מתח ode, ו anode נוכחי גלפור באמצעות אוקטיוסקופ גבוה (לפחות 100 MHz) אנליז את העומס כדי לחלץ צומת-on עיכוב, עלייה זמן אחסון, זמן אחסון הפוך, זמן, והחלפת אנרגיה כוללת עם לחץ נתונים (תמיד) לחץ על פני החלפה (repretexertial) ו-pate) כדי להבטיח את המהירות הטובה ביותר של בדיקות לחץ על פני , לחץ אווירית (optexoutstam) ו-intexpertexpertexoutstamtexout-indance) כדי למנוע את הני (optexer) כדי למנוע את המהירות הנוכחית (optexoutstamtexoutstamtial) ו-intra-intra-intra-to-intexout-indness) כדי למנוע את הני (optexout-on-on-on-on-on-on-intra-on-on-on-on-on-on-on-on-on טמפרטורה לחץ על פני , לחץ על פני , לחץ על פני

מחקר מקרה: העברת שיפור מהירות ב- Traction Inverter

כדי להמחיש את ההשפעה המעשית של טכניקות אלה, לשקול מנעול של כלי רכבת קלה המעסיקה מהירות 2000 A, 2500 V GTO במקור, כונן השער השתמש 12.2 ⁇ שער התנגדות ואת שלב פשוט לדחוף 2.8p עם זרם שלילי מקסימלי של 300 A.הטווח הממדד של אחסון הפך 8 מיקרו, ואת סך אנרגיית ההפוך היה 6 לנגב על ידי זרם של 2500 מעלות צלזיוס נמוך יותר, לאחר רזולוציה של 1,400 זמן אחסון לאחור של 0.

מסקנה

שיפור המהירות של מכשירי GTO דורש תצוגה הוליסטית הכוללת עיצוב כונן שער, פריסת מעגלים, ניהול תרמי ואסטרטגיות הגנה. על ידי צמצום תנופה שער, אופטימיזציה של שער הנוכחי גלפור, שמירה על טמפרטורות צומת נמוכות, וליישם ביעילות נזלת יעילה, מהנדסים יכולים להשיג ביעילות מהירה יותר של GTO לאחור, שיפורים אלה ישירות ליהנות יישומים דינמיים כגון מנוע, מניעת דחפים, ואפקטים יעילים יותר, כמו גם שיטות הפעלה יעילה יותר, כמו גם ביצועים מתקדמים, כמו גם אלקטרוניקה, כמו גם קידוד יעיל יותר, כמו גם שיטות יעילות גבוהה, כמו גם אלקטרוניקה יעילה יותר, כמו גם ביצועים מתקדמים, כמו גם אלקטרוניקה יעילה יותר, כמו גם קידוד יעיל יותר, כמו גם קידוד יעיל יותר, כמו שיפור יעיל יותר, כמו גם אלקטרוניקה יעילה יותר, כמו גם אלקטרוניקה יעילה יותר, כמו גם קידוד יעיל יותר, כמו גם קידוד יעיל יותר, כמו פונקציות כוח יעיל יותר, כמו פונקציות כוח יעיל יותר, כמו פונקציות יעילות מופעלת כוח יעיל יותר, כמו גם קידוד יעיל יותר, כמו גם אלקטרוניקה יעילה יותר, כמו גם קידוד יעיל יותר, כמו גם אלקטרוניקה יעילה יותר, כמו גם אלקטרוניקה יעילה יותר, כמו פונקציות יעילות מופעלת כוח מופעלת כוח יעיל יותר, כמו פונקציות יעילות מופעלת כוח יעיל

[01:0] [=][דרוש מקור]] [ב]: [ה] [ה]] [ה'] [ה']'[ה']'[ב]']'[ה']'[ב]']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[

(ב) ויקרא י"א): "הנביאים" (ב"ג) "השער של קידומו" (GTO Gate Drive Note), מסמך מס' 5SYA 2041-00, 2018.

(ב) [ה] [ה] [ה]] [ה'] [ה']'[ה]']'[ה']'[ה']'[ה]']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']']