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Il principio di funzionamento e il metodo di controllo del metodo di modifica della tensione IGBT
03 Nov 2023

A differenza del metodo della resistenza, il metodo della tensione prevede la modifica della tensione di pilotaggio durante la fase di controllo per controllare il superamento della tensione e della corrente. Esistono circa due metodi per modificare la tensione di pilotaggio . Il primo consiste nell'ottenere il cambiamento dividendo la tensione di pilotaggio attraverso un resistore, l'altro nel modificare il segnale di uscita nel chip di controllo (DSPFPGA), quindi convertirlo in un segnale analogico attraverso il chip D/A per modificare il pilotaggio voltaggio. Il diagramma schematico del controllo del processo per l'accensione del metodo della tensione è mostrato nella Figura 2 e la forma d'onda sperimentale è mostrata nella Figura




Il metodo di controllo per il processo di apertura del metodo della tensione e del metodo della resistenza è sostanzialmente lo stesso. La fase di controllo è la stessa, partendo dall'aumento dell'ICE e terminando con la corrente di recupero inverso del diodo inverso del transistor superiore.
Tuttavia, il metodo della tensione consiste nel modificare la resistenza di pilotaggio.

Il diagramma schematico del controllo del processo di spegnimento del metodo della tensione è mostrato nella Figura 4 e la forma d'onda sperimentale è mostrata nella Figura 3.

Figura 3: Forma d'onda sperimentale del processo di commutazione utilizzando il metodo della tensione modificata (commutazione dell'azionamento da -10 V a 2,5 V)



Figura 4 Diagramma schematico del controllo del processo di spegnimento con il metodo della tensione



Proprio come il metodo della resistenza, anche il metodo della tensione è controllato dall'aumento del VCE durante il processo di spegnimento finché l'ICE non scende quasi a zero e termina il controllo.

I vantaggi di modificare il metodo della tensione in un pilotaggio a più stadi sono stati discussi in dettaglio in precedenza, mentre i loro svantaggi sono simili a quelli derivanti dalla modifica del metodo di resistenza. Di seguito sono riportati gli svantaggi:

1: Esistono due metodi esistenti per modificare la tensione di pilotaggio durante la fase di controllo: uno consiste nel modificare la tensione di pilotaggio commutando il resistore partitore di tensione tramite un interruttore (MOSFET); Un altro metodo consiste nel modificare la tensione di pilotaggio tramite un chip D/A. Il primo presenta lo stesso problema del metodo di controllo della tensione, dove è difficile isolare il segnale dell'interruttore di controllo dal circuito di alimentazione e il segnale viene facilmente influenzato dal rumore del circuito di alimentazione. Quest'ultimo ha il problema di aumentare il costo e la complessità circuitale del chip D/A, aumentando al contempo il ritardo del circuito di controllo e
influenzando il controllo del feedback.
Il secondo punto è che il controllo del feedback durante il processo di attivazione è difficile da ottenere, proprio come cambiando il metodo di resistenza, il controllo deve iniziare dal momento in cui l'ICE inizia a salire. Altrimenti si presenteranno due situazioni: 1. Se la tensione di pilotaggio è elevata, proprio come se si cambiasse il metodo di resistenza, il superamento dell'ICE sarà maggiore. Se la tensione di pilotaggio è bassa, ciò causerà una diminuzione dell'ICE e causerà anche lo spegnimento accidentale dell'IGBT. Analisi delle ragioni specifiche:
il modello equivalente del circuito di pilotaggio IGBT in questa fase è lo stesso del modello equivalente nell'analizzare le carenze del metodo della resistenza modificata, come mostrato nella Figura 2.20. A causa delle piccole dimensioni di Rg, Ig è molto più grande
di IgC. Pertanto, quando si analizzano i difetti nel metodo della tensione modificata, l'influenza dell'IgC può essere ignorata. Ciò semplifica il modello equivalente e richiede solo il circuito di pilotaggio. A causa della piccola Rg è necessario considerare
l'esistenza dell'induttanza parassita Lg nel circuito di pilotaggio. Il modello semplificato è mostrato nella Figura 5.

Figura 5 Modello semplificato per la fase di controllo del processo di apertura del metodo di tensione



Se la tensione di pilotaggio durante il controllo è elevata, sarà necessario un periodo di tempo (circa decine di ns) affinché Ig diminuisca a causa della presenza dell'induttanza parassita Lg nel circuito di pilotaggio. In questa fase, Vge aumenterà ancora a un ritmo più veloce, quindi non è possibile ridurre molto il superamento dell'ICE. Se si desidera controllare l'overshoot dell'ICE a un valore molto basso, è necessario ridurre la tensione di pilotaggio a un livello molto basso, anche inferiore alla Vge corrente. Ciò causerà la caduta dell'ICE e causerà persino un falso arresto, che influenzerà il normale funzionamento dell'IGBT. Affinché l'IGBT funzioni normalmente, la tensione di pilotaggio durante la fase di controllo dovrebbe essere almeno maggiore della Vge prima del controllo, il che impedirà la riduzione del superamento dell'ICE a un livello inferiore. Pertanto, è ancora necessario lasciare un ampio margine di corrente IGBT nella progettazione del circuito.
Il terzo punto è che è difficile modificare la tensione di pilotaggio Vcom durante la fase di controllo e non è possibile ottenere diversi effetti di controllo (diverse sovraelongazioni di tensione e corrente). Parte della letteratura propone il metodo di aggiungere chip D/A ai circuiti di controllo digitale per modificare Vcom. Tuttavia, ciò non solo aumenta i costi, ma aumenta anche il ritardo del circuito di controllo, che può portare a un controllo impreciso o addirittura inefficace. Non può essere considerato un buon metodo e non può essere utilizzato in applicazioni pratiche.

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