GTO Device Architecture'ı anlamak ve Temelleri Anahtarlamak
Kapı Turn-Off ([DÜ:0)GTO[DÜT:1) Yourristors, yüksek gerilim, yüksek akımlı yapı, yüksek çözünürlüklü, yüksek devre dışı bırakılabilen, kapalı tutma yeteneği ile geleneksel olmayan geometrilerin ekstraksiyonunu kullanarak tasarlanır, kullanıcı tam geçiş kontrolü için geçerli olan standart bir şekilde değiştirir.Bu eşsiz güç, yüksek devre dışı bırakma sistemleri, yüksek devre dışı bırakma sistemleri, yüksek devre dışı bırakma sistemleri, yüksek devre dışı bırakma sistemleri, yüksek devre dışı bırakma kabiliyetine sahip.
Bir GTO'nun geçiş hızı iki ayrı işlem tarafından belirlenir: dönüş ve dönüş-off. Turn-on, cihazın hareket etmesi için olumlu bir kapı yolculuğu yaptığında başlar.Bu aşamada, şarj taşıyıcıları p-n-p-n yapısı ve mevcut büyüklükteki anode gerilimler, geçiş zamanlarının düşmesi ve zamanlarının düşmesi durumunda kalır.
Motor değişken frekans operasyonu ile sürücü gibi dinamik uygulamalarda, daha hızlı geçiş kayıpları azaltılır, daha düşük harmonik bozulma, pasif filtre bileşenlerin boyutunu azaltır ve tehlikeli atış koşullarından kaçınır. Ancak, GTO'larda yüksek geçiş hızlarına ulaşmak hassas bir dengedir, çünkü agresif kapı sürücüleri ve devre topolojileri gerilim aşırı hızları artırabilir ve cihaz ömrünü azaltır.
Neden Dinamik Uygulamalarda Hız Maddeleri Değiştirin
Dinamik güç uygulamaları, hızlı değişimleri çıktı gerilim ve mevcut olarak talep eder. Bir nabız genişliğine yol açan bir inverter, birkaç yüz üstü üzerindeki frekanslarda çalışırsa, geçiş kayıpları geçiş hızlarını artırır veya daha ağır ısı battırır. Böylece hızları doğrudan genel sistem verimliliğini artırır ve maliyetleri azaltır.
Benzer şekilde, GTO'ların çöp torbalarında veya gerilim kaynak dönüştürücülerde kullanıldığı traksiyon sistemlerinde, hızlı geçiş, düz tork kontrolü, minimum AC iletim sistemleri ile rejeneratif frenleme ve yüksek hızlı geçiş, ayrıca tekrarlama sistemleri, uzay destekli demiryolu araçları ve elektrikli otobüslerde kritik olan kozların boyutunu da azaltır.
Bir termal perspektiften, her nanosaniye dönüş sırasında kurtarıldı ve dönüş devresi, enerji döngüsündeki cihazda kesintiye uğratıldı. milyonlarca geçiş olayı üzerinden, bu, ortalama bir kavim sıcaklığında önemli bir azalmaya neden oluyor, daha yüksek mevcut derecelendirmelere veya genişletilmiş yaşamlara izin veriyor.
GTO'nun Hızlandırma Hızını Anahtar Faktörleri
Birkaç intrinsic ve extrinsic parametreleri, bir GTO'nun uygulanabilir geçiş hızını dikte eder. Bu sınırlamaları anlamak, onları aşmak için ilk adımdır.
Kapı Direnişi ve Impedance
Kapı direnci, her iki olumlu dönüş akışını kısmen kontrol eder ve negatif dönüş akımının geri çekilmesi gerekir. Daha yüksek bir kapı direnişi, mevcut büyüklükteki mesafeyi ve yavaşları kapı direnişinin hızını azaltırsa (di/d) ve cihaz, güvenli bir şekilde kapatılabilir.
Kapı Drive Devre Capability
Kapı sürücüsü, hızlı bir şekilde pozitif akım pulu (örneğin, on amper) tedarik etmeli ve daha hızlı bir şekilde, yüksek hacimli negatif apıcı (birkaç yüz amperyazar) için, sürücü yeterli gerilim uyum veya mevcut kapasiteye sahipse, geçiş hızı acı çeker. Örneğin, kapı uçarak çıkış aşamasını aşamaz ve şarj edilebilir.
Junction Sıcaklık
Sıcaklık, taşıyıcı hareketliliğini ve GTO'nun içindeki yeniden birleşme oranlarını güçlü bir şekilde etkiler.Kampiyon sıcaklığı yükselirken, taşıyıcı ömürleri artar ve eş gerilimi azaltır, bu da geçiş hızlarını hızla azaltır.
Stray Inductance and Layout Parasitics
Kapı döngüsü ve anode-cathode güç döngüsü her biri hızlı mevcut değişikliklere karşı olan parasitik indükleri içerir. Kapı döngüsündeki kanal içi sınırlar, dönüş sırasındaki veya dönüş devreleri yavaşlatmak için tasarımcılara zorlayabilirler. Güç döngüsünde, perdenin maksimum gerilim süresini aşması için kamera tasarımını kapatıyor ve yuvarlanıyor.
Yük Özellikleri
Yüknün doğası GTO'nun kompresyon koşullarını güçlü bir şekilde etkiler. İndüktör yükler, yüklemenin gecikmesine neden olur, bu yüzden tasarımcılar, yüklemenin gecikme süresi boyunca daha yüksek bir gerilim yaratır ve mevcut gerilimin artmasına izin verir.
Hızlandırma Hızlandırmak için Gelişmiş Teknikler
Limitli faktörlerin anlaşılması üzerine inşa etmek, mühendisler GTO geçiş hızlarını cihazın fiziksel sınırlarına itmek için çeşitli teknikler dağıtabilir. Aşağıdaki stratejiler güç elektronik literatüründe yaygın olarak belgelenmiştir ve endüstriyel sistemlerde kanıtlanmıştır.
Kapı Drive Devre Optimizasyonu
Kapı sürücüsü, geçiş hızını artırmak için en doğrudan bir avantajdır. Yüksek performanslı bir kapı sürücüsü gerekir:
- 1 μs'den daha az bir süre içinde mevcut olmayan anode akımının en az% 20'sini teslim edin.
- Düşük bir kesintili yol sağlayın ( mümkünse 1 ULL’den daha az) RC süresini en aza indirmek için.
- Hızlı yükselme ve düşüş süreleri elde etmek için MOSFET veya hızlı bipolar transistörlerle bir it-pull topoloji kullanın.
- Kapıda gerilimin güvenli bir değere sınırlayan bir kapı kilidi ekleyin (özellikle ±15 V ila ±20 V) ve sınırsız bir dönüş-on önlemeyi önler.
- İşsiz kapı değiştiricileri veya opto çiftleri yüksek gerilim izolasyonu için, ancak hızlı geçiş sağlamak için düşük sızıntıları olduğundan emin olun.
Giderek artan bir yaklaşım, cihazı engellemeye başlayana kadar, kapalı kapı geçişini azaltan bir diğer yöntem ise, [Dönetici:2], mevcut dalgalamaların yarı iletkenliği hızlandırmaya başladığı anda, devre dışı bırakma ve gerilimin son derece azaltıldığı durumlarda, otomatik olarak kontrol edilebilir.[Döneticileri kontrol altına alan adı altında)
Kapı Direnişi ve Kapı Turn Inductance
Fiziksel kapı direnişini ve kapı döngüsündeki indüklemeyi her iki kapı ve dönüş için hızlandırabilir. Bu, tüm tahrikli veya PCB izlerini kullanarak aynı anda kontrol edilmesi için paralel olarak, kapı sürücülerini GTO modülüne kadar en kısa sürede yerleştirmek ve kapı bağlantısını kullanarak veya eş eksenli kabloyu kullanmak için birden fazla kapı pimleri kullanabilir; dengeli bir kapı sürücüsü ağ ağı, düzgün bir şekilde dağıtma sağlar.
Termal Yönetim İyileştirmeleri
Mümkün olduğunca düşük olan kavim sıcaklığı korumak, depolanan şarjı ve kısa vadeli depolama süresini azaltır. Etkili soğutma çözümleri şunları içerir:
- Yüksek performanslı ısısinkslar, zorla hava veya sıvı soğutma ile.
- Doğrudan izole temel plakaların sıvı soğutması (suyuk karışımları kullanmak).
- Geliştirilmiş termal arayüz malzemeleri (örneğin, faz-değişken pedler, yüksek termal iletkenlik ile termal yağlar).
- Anahtarlama frekansı veya kapı akımını anlık sıcaklıklara göre ayarlar ve kontrol edin.
Ayrıca, kutuplu diyotlar, aksi takdirde zararları artıran geri dönüşümlü bir yüke sahip kutuplaşmış bir sisli diyotlar, geri dönüşümlü olarak geri dönüşen geri dönüşümleri azaltacaktır.
Snubber Devre Tasarımı ve Yumuşak Anahtarlama Topolojileri
Snubber ağları GTO'yu devre dışı bırakma ve geçiş yolunu şekillendirmeye izin verir. A konvansiyonelüresel olarak uçsuz kaybolup, [DDD turn-offubber-kapı değerleri[Dönetici) cihazının çıkışı enerjide ısıtılır ve yüksek çözünürlükte bir akış sağlarken, yüksek çözünürlükte bir hıza ulaşır.
En yüksek geçiş hızları için, [[0)soft anahtarlamalar[Dönderlikler[Dönderlikler) veya sıfır-dönüşüm (ZCS) kullanılabilir.Bu konfigürasyonlarda GTO, sadece gerilim veya mevcut sıfırın yakınındayken geri dönüşümlü devreler ve daha fazla kontrol gerektirir.
Kapıyı sıkıştırmak ve Koruma Devreleri
Hızlı geçiş sırasında, gerilim geçicileri kapı içi bir kavim boyunca görünebilir, potansiyel olarak puanlı geri yükleme ve kapıya zarar verir. Bir kapı lüferi (genellikle bir Zener diyot veya avalanche-rated diyot) bu artışlar sırasında kapıyı korur.Bu, daha düşük kapı direnci ve daha agresif bir kapı sürücüsü olmadan kullanım sağlar.
Pratik Uygulama ve Tasarım Kılavuzları
Bu teknikleri bir çalışma tasarımına aktarmak dikkatli bir bileşen seçimi ve devre düzeni gerektirir. Aşağıdaki kılavuzlar GTO geçiş hızını geliştirmek için karşılaştığı en yaygın zorluklarla ilgilidir.
Kapı Dirençlerinin Seçimi
Kapı dirençli değeri, kapı akışı sırasında iyi düşünülmesi gereken kritik bir parametredir.GTODIC'de önerilen değere başlayın, ardından, ekrandaki yüksek çözünürlükte karşı direnç gösterenler ile karşılaştırıldığında adım atmalı metal filmdeki dirençleri kontrol ederken, yüksek çözünürlükte GTO modüllerinde, yüksek çözünürlükte bir kapıda (0.1 ULLI) mevcut olan bir kapıda bulunan AW'ye kadar olan bir sürücüye karşı çıkabilmeli.
Kapı Sürücü ICs ve Power Stage
Orta güç GTO'lar (birkaç yüz amperya kadar), özel kapı sürücü modülleri, Infineon, ABB ve Powerex gibi üreticilerden kullanılabilir. Bu modüller izolasyonu, mevcut güçlendirme aşamalarını ve hata tespiti için seçilir. yüksek güç GTO'nun kapısında ( 1000 A veya daha fazla), yarı-bridge yapılandırması için ayrı bir sürücü tasarımı gerekli olabilir.
PCB ve Busbar Layout Tahminleri
Layout çok önemlidir. Hem kapı hem de güç döngüleri için çok kısa izler kullanın. Yüksek akım tasarımlarında, ince yalıtım ile ayrılmış bir laminatlı otobüs çubuğu yapısı (köpücükten uzak) gürültüyü azaltmak için telleri azaltır.Suçlu paratlama seviyeleri için doğrudan GTO terminalleri veya cihazındaki otobüs durağına doğru yerleştirilmelidir.
Test ve Karakterizasyon
Prototipleme yaptıktan sonra, yüksek bant genişliği oscilloskop (en azından 100 MHz) ile şarj etmek için iki kat test cihazı kullanın.Geçmiş zaman, kapı gerilimi, ve toplam enerji ile karşılaştırın.Veri tablo özellikleriyle karşılaştırıldığında.Inclusive kapı dirençleri kullanarak sabit bir şekilde sabitlenebilir ve kontrol edilebilir.
Vaka Çalışması: Bir Traction İntegrasyonda Hız İyiliğinin Değiştirilmesi
Bu tekniklerin pratik etkisini göstermek için, bir ışık raylı sistem aracı için bir trafiğe sahip bir bağlantı yüklemesi [2000 A, 2500 V GTO. İlk olarak, kapı sürücüsü, yüksek çözünürlükte 1,2 $ 'lık bir hıza sahip olan bir yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte 1'lik bir hıza sahip olan kapı sürücüsünü yeniden tasarlarken, iki aşamalı bir dönüş süresine sahip olan kapı gücü yüksek çözünürlükte 1'dir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
GTO cihazlarının geçiş hızını geliştirmek, kapı sürücü tasarımını, devre düzeni, termal motor yönetimlerini ve koruma stratejilerini kapsayan bütünsel bir görünüm gerektirir.GTO cihazlarının geçiş hızını artırmak, düşük eklem ısısını optimize etmek ve etkili bir şekilde ölçeklendirmek, mühendisler güç elektronik uygulamaları için önemli ölçüde daha hızlı bir şekilde oluşturulabilir ve bu uygulamaları doğrudan doğruya doğru bir şekilde uygularlar.Bu tür dinamik uygulamaları her zaman yüksek frekanslı güç dönüştürücüleri azaltır ve yüksek frekanslı güç dönüştürücüleri azaltır.
[FONT:0)[1][[Dönetici:0) . [Dönetici:0) .[Döneticileri için Optimiz Kapı Sürücüleri, Endüstri Uygulamaları, vol. 38, 2, pp. 405-412, 2002.
[FONT:0) [[DÜDÜDÜDÜDÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN
[FONT=0)[[Dönetici: 0))[[[Köpekler, 9, 2002, Bölüm 4: GTO Thyristors ve onların kapı Drives. (Ayrıca bakınız)