模块化全固态高压ns脉冲开关技术 朱太云师晓岩李舟张乔根杨兰均.DOC

模块化全固态高压ns脉冲开关技术 朱太云师晓岩李舟张乔根杨兰均.DOC

  1. 1、本文档共38页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
模块化全固态高压ns脉冲开关技术 朱太云师晓岩李舟张乔根杨兰均

模块化全固态高压ns脉冲开关技术 朱太云  师晓岩  李舟  张乔根  杨兰均摘 要:为满足脉冲功率技术所需高电压幅值、高重复频率脉冲源的要求,研究了一种新型绝缘栅双极晶体管(IGBT)串联技术,它用5个IGBT进行串联,并将控制、驱动、均压、缓冲电路和IGBT组成一体化模块结构,模块的体积小、重量轻.驱动信号经高频脉冲变压器耦合,可以同步驱动多个高电位的IGBT,输出脉冲的宽度和频率由单片机控制.经试验表明,100 Ω的电阻负载时每个模块可输出前沿<100 ns、脉冲频率160 Hz~10 kHz、脉冲幅值约3.5 kV的可调脉冲电压,而且模块可以进行多个串并联. 关键词:串联IGBT;高压脉冲发生器;ns脉冲;固态开关;模块化;脉冲功率技术 300 V IGBT的设计 摘 要:为了设计一款300 V IGBT ,从理论分析了IGBT 各工艺参数与器件主要性能之间的关系. 并利用Tsuprem4 和Medici 软件,重点研究了器件工艺参数对器件击穿电压、阈值电压的影响,同时分析了IGBT 器件的开关特性及其影响因素,最终得到了兼容CMOS 工艺的300 V IGBT 的最佳结构、工艺参数. 通过计算机模拟得知,该器件的关态和开态的击穿电压都达到了要求,阈值电压为2 V ,而且兼容目前国内的CMOS 工艺,可以很好地应用于各种高压功率集成电路. 关键词: IGBT ;击穿电压;阈值电压;开关特性 从性能来讲,NPT 型的性能优于PT 型IGB T. 300 V IGB T 的设计要求击穿电压至少在300 V 以上,实际应用还要考虑到一定的余量,一般做到350 V 左右. 阈值电压要求不要太高,一般为做到2 V 左右. IGBT 串联运行时的动态均压  串联IGBT 过电压失衡原因控析 串联IGBT的门极信号的延迟是引起端电压失衡的原因之一.信号的延迟极大地影响了电压的不平衡,门极信号延迟不同会造成开通过程中在慢开的器件上产生电压尖峰.驱动信号的提前关断也会造成另外器件的过电压,而且会引起静态电压不均衡,然而如果这些信号的延迟或提前能限制在0.3us以内,则不会引起严重的过电压失衡问题.仔细设计门极驱动电路使之信号延迟控制在0.1us,不致引起严重过压.但是这样的延迟在串联使用中不可避免,所以必须予以考虑. 引起过电压的另一个主要原因在于器件引线分布电感和级联器件的吸收电路的特性不一致.不同IGBT其引线电感会不一样,因而会导致不同的开关特性和电压尖峰.关断瞬间的电压上升速率dV/dt主要取决于吸收电容,而电容容量的误差在5%~10%,因此每个串联的IGBT的dV/dt也会有所不同.当处在门信号延时的情形下,由于吸收电容的作用,容量的不同会产生严重的电压尖峰.因而,如果IGBT被串联于高压的条件下,就会在最小的吸收电容的IGBT两端产生严重的过电压.为了分析IGBT串联条件下的过电压失衡原因及情况,采用如图1所示电路,进行了几种相关因素引起过电压失衡的实验. 图1 过电压失衡实验电路框图 IGBT 端电压过冲均衡措施 对多级串联系统,可对驱动信号实行动态电压均衡控制,尽可能减少其开通和关断的延时. 为了控制IGBT的过电压,以达到电压均衡之目的,有人提出了门极电压倾斜控制的方法[1 ].其控制原理是根据IGBT的瞬间电压来改变门极信号的斜率, 为了在动态控制瞬间不致使产生电压过冲,产生一个精确的控制输入到门极驱动. 但是为了在串联使用的任何一个IGBT上都没有过冲的电压均衡,其控制斜率将会比最慢的器件还慢,其原因就是在开关过程的瞬间有一个很长的过渡时间.因此系统的工作频率将会大大降低,而且产生大量的开关损耗,由于过热, 器件被用于它的额定值下.这种控制方法的缺点在于当电压均衡时,这种控制作用依然工作,因此在正常工作期间仍会产生额外的功率损耗. 在开关瞬间采用数字无差拍控制均压也是一种好的方法,无差拍控制是一个能精确控制均压的监视器.结果证明在控制的瞬间过冲电压是相当小的,且功率损耗较小.但是这种控制方式需要传感器,模数转换器等等,因此会有较大的延时.并且控制是离散的,为了减少延时,传感器部分和控制部分必须选用快速器件, 因而使得不适合于实际应用. 门极电流脉冲控制是一种直接均压的方法.其控制是非常有效的,控制路径小,功率损耗小,结果显示在控制瞬间电压过冲小.但是由于控制的过渡过程是由控制器的内容决定的,因此在可负载的情况下无法产生精确的门极脉冲数.这种控制为门极提供一个离散的充电脉冲,因此无法响应连续的过电压 图3 所示驱动控制均衡电路,是一种新的控制电路.其工作原理是: IGBT 端电压V CE与V REF进行比较输出一控制信号,当V CE V REF时,比较器输出高电平, 延迟相应驱动关断时刻,以实现端电压的动态和静态

文档评论(0)

xiaozu + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档