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体育外围:维护电路规划办法---过电压维护模板

2021-09-08 18:43:26 | 来源:世界杯体育登录地址 作者:下注世界杯外围app入口

  维护电路规划办法 - 过电压维护 2.过电压维护 ⑴ 过电压的发生及抑 制办法 ① 过电压发生的原因 关于 IGBT 开关速度 较高,IGBT 关断时及 FWD 逆向康复时,产 生很高的 di/dt,因为模 块周围的接线的电感, 就发生了 L di/dt 电压 (关断浪涌电压)。 这儿,以 IGBT 关断 时的电压波形为例,介绍发生原因和按捺办法,以详细电路(均适用 IGBT/FWD)为例加以阐明。 为了能观测关断浪涌电压的简略电路的图 6 中,以斩波电路为例,在图 7 中示出了 IGBT 关断时的动作波形。关断浪涌 电压,因 IGBT 关断时,主电路电流急剧改变,在主电路散布电感上,就会发生较高的电压。关断浪涌电压的峰值可用下 式求出: VCESP=Ed+(-L dIc/dt) 式中 dlc/dt 为关断时的集电极电流改变率的最大值; ②过电压按捺办法 VCESP 为超越 IGBT 的 C-E 间耐压(VCES)以致损坏时的电压值。 作为过电压发生首要因素的关断浪涌电压的按捺办法有如下几种: 在 IGBT 中装有维护电路(=缓冲电路)可吸浪涌电压。缓冲电路的电容,选用薄膜电容,并接近 IGBT 装备,可使高频 浪涌电压旁路。 调整 IGBT 的驱动电路的 VCE 或 RC,使 di/dt 最小。 尽量将电件电容接近 IGBT 设备,以减小散布电感,选用低阻抗型的电容效果更佳。 为下降主电路及缓冲电路的散布电感,接线越短越粗越好,用铜片作接线效果更佳。 ⑵ 缓冲电路的品种和特 缓冲电路中有悉数器材紧凑设备的独自缓冲电路与直流母线间整块设备缓冲电路二类。 ① 单个缓冲电路 为单个缓冲电路的代表比如,可有如下的缓冲电路 RC 缓冲电路 充放电形 RCD 缓冲电路 放电阻挠形 RCD 缓冲电路 表 3 中列出了每个缓冲电路的接线图。特色及首要用处。 表 3 单块缓冲电路的接线圈特色及主电用处 缓 冲 电 路 接 线 特色(注意事项) 图 首要用 途 RC 缓冲电路 关断浪涌电压按捺效果好。 焊接机 最适合于斩波电路。 开关电 运用大容量 IGBT 时,有必要使缓冲电阻值很小,这样注册时的集电 源 极电流增大,IGBT 功用受到约束。 可按捺关断浪涌电压。 与 Rc 缓冲电路不同。因加了缓冲二极管使缓冲电阻变大,因而避 充放电形 开了注册时 IGBT 功用受到约束的问题。 RCD 缓冲电路 与放电阻挠形 RCD 缓冲电路比较,缓冲电路中的损耗(首要由缓 冲电阻发生)非常大,因而不适用于高频开关用处。 在充放典型 RCD 缓冲电路中缓冲电阻发生的损耗可由下式求出。 放电阻挠形 缓冲电路 式中 L:主电路中散布电感一 lo:IGBT 关断时集电极电流 Cs:缓冲电容值 Ed:直流电源电压 f:开关频率 放电阻挠形缓冲电路 有按捺关断浪涌电压效果。 最适合用于高频开关用处。 在缓冲电路中发生的损耗小。 在充放电形 RCD 缓冲电路的缓冲电阻上发生的损耗可用下式求出。 逆变器 式中 L:主电路的散布电感 Io:IGBT 关断时的集电极电流 f:开关频率 ② 全体缓冲电路 作为这类缓冲电路的代表比如,有下面几种缓冲电路 C 缓冲电路 RCD 缓冲电路 最近,为简化缓冲电路的规划,大多选用全体缓冲电路。表 4 列出了各种全体缓冲电路的接线图和特色,首要用处。表 5 中列出了选用全体缓冲电路时的缓冲电路容量的数值,图 8 示出了这类缓冲器开断波形的比如。 表 4 全体缓冲电路的接线图特色及首要用处 缓冲电路接线图 特色(注意事项) 首要用处 C 缓冲电路 电路最简略。 逆变器 由主电路电感及缓冲电容构成谐振电路电 压易发生振动。 RCD 缓冲电路 缓冲二极管的挑选过错,可发生较高的尖 逆变器 峰电压并在缓冲二极管反向康复时,电压 发生振动。 表 5 全体(缓冲容量数值) 器材标准\项目 驱动条件 主电路散布电感 缓冲电容值 Cs -VCE(V) RG(Ω) (?H) (?F) 50A ≥51 75A ≥33 0.47 100A ≥24 600V 150A ≥16 ≤0.2 1.5 200A ≤15 ≥9.1 ≤0.16 2.2 300A ≥6.8 ≤0.1 3.3 400A ≥4.7 ≤0.08 4.7 50A 1200V 75A ≥24 ≥16 0.47 100A ≥9.1 150A ≥5.6 ≤0.2 1.5 200A ≥4.7 ≤0.16 2.2 300A ≥2.7 ≤0.1 3.3 样品:2MBI100N-060 Ed(Vcc)=300V VGE=+15,-15V RG=24 Cs=0.47UF ⑶ 放电阻挠形 RCD 缓冲电路规划办法 作为 IGBT 缓冲电路,以为最合理的放电阻挠形 RCD 缓冲电路的根本规划办法阐明如下: ① 是否适用的研讨 图 9 示出了运用放电阻挠形 RCD 缓冲电路时关断时的动作轨道图 放电阻挠形 RCD 缓冲器,当 IGBT 的 C-E 间电压超越直流电源电压时开端作业,其抱负的动作轨道用点线来标明。 可是,在实践设备中’由於缓冲电路接线电感及缓冲二极管过渡正向电压下降的影响,关断时尖峰电压的存在,变成了 向右扩张的,如实线所示。 放电阻挠形 RCD 缓冲电路是否时适用取决於关断时动作轨述能否收拔在 IGBT 的 RBSOA 内而定 别的。关断时的峰值电压可用下式求出: 式中 Ed: VFM: Ls: 直流电源电压 缓冲二极管过渡止向电压降 缓冲电路的接线电感 dlc/dt: 关断时的集电极电流改变率的最大值 缓冲二极管的一般过度正向电压降的参考值一般如下 600V 级:20-30V 1200V 级:40~60V ②缓冲电容(Cs)容量值的计示办法 缓冲电容所有必要的容量值可用下式求出: 式中 L: Io: VCEF: Ed: 主电路的散布电感 IGBT 关断时的集电极电流 缓冲电容电压的终究值 直流电源电压 VCEF 有必要控制在小於 IGBT 的 C-E 间耐压值。此外,缓冲电容,要选用高频特性优秀的电容(薄膜电容器等)。 ③ 缓冲电阻(Rs)值的求法 对缓冲电阻功能要求是 IGBT 能进行关断动作,能将缓冲电容上积累电荷通放电来进行。IGBT 关断时,以放电 90%的 积累电荷为条件,由下式可求出缓冲电阻值。 假如将缓冲电阻值设定得过低,缓冲电路冲电流或许振动,由於 IGBT 接通时集电极电流峰值添加、在上式荡是的规模 内,请设定在最高值为佳。 缓冲电阻发生的损耗 P(Rs)和阻值系可由下式求得。 ④ 缓冲二极管的选定 缓冲二极管过渡正向电压降减小是关断时尖峰电压发生的首要原因之一。 别的,缓冲二极管逆向康复时刻变长,在高频开关作业时,使缓冲二极管发生的损耗变大“,缓冲二极管的逆向康复动 作变得困难,在缓冲二极管逆向康复动作时,IGBT 的 C-E 间电压急剧增大且发生振动。关于缓冲二极管,要挑选过度正 向电压低,逆向康复时刻短,逆向康复特性较软(简单)的为佳。 ⑤ 跟从电路接线上的注意事项 因为缓冲电路的接线是导致尖峰电压发生的首要原因,所以,电路器材的装备,尽量使散布电感下降为好。 在带变压器的开关电源拓扑中,开关管关断时,电压和电流的堆叠引起的损耗是开关电源损耗的首要部分,一起, 因为电路中存在杂散电感和杂散电容,在功率开关管关断时,电路中也会呈现过电压并且发生振动。假如尖峰电 压过高,就会损坏开关管。一起,振动的存在也会使输出纹波增大。为了下降关断损耗和尖峰电压,需要在开关 管两头并联缓冲电路以改进电路的功能。 缓冲电路的首要效果有:一是削减导通或关断损耗;二是下降电压或电流尖峰;三是下降 dV/dt 或 dI/dt。由 于 MOSFET 管的电流下降速度很快,所以它的关断损耗很小。尽管 MOSFET 管依然运用关断缓冲电路,但它的 效果不是削减关断损耗,而是下降变压器漏感尖峰电压。本文首要针对 MOSFET 管的关断缓冲电路来进行评论。 1 RC 缓冲电路规划 在规划 RC 缓冲电路时,有必要了解主电路所选用的拓扑结构状况。图 l 所示是由 RC 组成的正激变换器的缓冲电 路。图中,当 Q 关断时,集电极电压开端上升到 2Vdc,而电容 C 约束了集电极电压的上升速度,一起减小了上 升电压和下降电流的堆叠,然后减低了开关管 Q 的损耗。而鄙人次开关关断之前,C 有必要将现已充溢的电压 2Vdc 放完,放电途径为 C、Q、R。 假定开关管没带缓冲电路,图 1 所示的正激变换器的复位绕组和初级绕组匝数相同。这样,当 Q 关断瞬间,储 存在励磁电感和漏感中的能量开释,初级绕组两头电压极性反向,正激变换器的开关管集电极电压敏捷上升到 2Vdc。一起,励磁电流经二极管 D 流向复位绕组,终究减小到零,此刻 Q 两头电压下降到 Vdc。图 2 所示是开 关管集电极电流和电压波形。可见,开关管不带缓冲电路时,在 Q 关断时,其两头的漏感电压尖峰很大,发生 的关断损耗也很大,严峻时很或许会烧坏开关管,因而,有必要给开关管加上缓冲电路。 当开关管带缓冲电路时,其集电极电压和电流波形如图 3 所示(以正激变换器为例)。 在图 1 中,当 Q 开端关断时,其电流开端下降,而变压器漏感会阻挠这个电流的减小。一部分电流将持续经过 即将关断的开关管,另一部分则经 RC 缓冲电路并对电容 C 充电,电阻 R 的巨细与充电电流有关。 Ic 的一部分流进电容 C,可减缓集电极电压的上升。经过选取足够大的 C,能够削减集电极的上升电压与下降电 流的堆叠部分,然后显着下降开关管的关断损耗,一起还能够按捺集电极漏感尖峰电压。 图 3 中的 A-C 阶段为开关管关断阶段,C-D 为开关管导通阶段。在开关管关断前,电容 C 两头电压为零。在关断 时刻(B 时刻),C 会减缓集电极电压的上升速度,但一起也被充电到 2Vdc(在疏忽该时刻的漏感尖峰电压的状况 下)。 电容 C 的巨细不只影响集电极电压的上升速度,并且决议了电阻 R 上的能量损耗。在 Q 关断瞬间,C 上的电压 为 2Vdc,它贮存的能量为 0.5C(2Vdc)2 焦耳。假如该能量悉数耗费在 R 上,则每周期内耗费在 R 上的能量为: 对约束集电极上升电压来说,C 应该越大越好;但从体系功率动身,C 越大,损耗越大,功率越低。因而,有必要 挑选适宜的 C,使其既能到达必定的减缓集电极上升电压速度的效果,又不至于使体系损耗过大而使功率过低。 在图 3 中,因为鄙人一个关断开端时刻(D 时刻)有必要确保 C 两头没有电压,所以,在 B 时刻到 D 时刻之间的某 时刻段内,C 有必要放电。实践上,电容 C 在 C-D 这段时刻内,也能够经过电阻 R 经 Q 和 R 构成的放电回路进行 放电。因而,在挑选了一个足够大的 C 后,R 应使 C 在最小导通时刻 ton 内放电至所充电荷的 5%以下,这样则 有: 式(1)标明 R 上的能量损耗是和 C 成正比的,因而有必要挑选适宜的 C,这样,怎么挑选 C 就成了规划 RC 缓冲电 路的要害,下面介绍一种比较有用的挑选电容 C 的办法。 事实上,当 Q 开端关断时,假定开始的峰值电流 Ip 的一半流过 C,另一半依然流过逐步关断的 Q 集电极,一起 假定变压器中的漏感坚持总电流依然为 Ip。那么,经过挑选适宜的电容 C,以使开关管集电极电压在时刻 tf 内 上升到 2Vdc(其间 tf 为集电极电流从初始值下降到零的时刻,能够从开关管数据手册上查询),则有: 因而,从式(1)和式(3)便能核算出电容 C 的巨细。在确认了 C 后,而最小导通时刻已知,这样,经过式(2)就可 以得到电阻 R 的巨细。 2 带 RC 缓冲的正激变换器主电路规划 2.1 电路规划 图 4 所示是一个带有 RC 缓冲电路的正激变换器主电路。该主电路参数为:Np=Nr=43 匝。Ns=32 匝,开关频率 f=70 kHz,输入电压规模为直流 48~96 V,输出为直流 12 V 和直流 0.5 A。 开关管 Q 为 MOSFET,型号为 IRF830,其 tf 一般为 30 ns。 Dl、D2、D3 为快康复二极管,其 tf 很小(一般 tf=30 ns)。 本规划的输出功率 P0=V0I0=6 W,假定变换器的功率为 80%,每一路 RC 缓冲电路所损耗的功率占输出功率的 1%。这儿取 Vdc=48 V。 2.2 试验剖析 下面分两种状况对该规划进行试验剖析,一是初级绕组有缓冲,次级无缓冲;二是初级无缓冲,次级有缓冲。 (1)初级绕组有缓冲,次级无缓冲 该试验丈量的是开关管 Q 两头的漏源电压,试验分以下两种状况: 第一种状况是 RS1=1.5 kΩ,CS1 不定,输入直流电压 Vdc 为 48 V。 其试验成果为:在 RS1 不变的状况下,CSl 越大,尽管开关管 Q 的漏感尖峰电压无显着下降,但它的漏源电压变 得平缓了,这阐明在初级开关管的 RC 缓冲电路中,CSl 应该挑选比较小的值。 第二种状况是 CSl=33 pF,RS1 不定,输入直流电压 Vdc 为 48 V。其成果是:当 CS1 不变时,RS1 越大,开关 管 Q 的漏感尖峰电压越大(增幅比较小)。 可见,RC 缓冲电路中,参数 R 的巨细对下降漏感尖峰有很大的影响。在选定一个适宜的 C,一起满意式(2)时, R 应该挑选比较小的值。 (2)次级绕组有缓冲,初级无缓冲 本试验以 D2、D3 的阴极作为公共端来丈量快康复二极管的端压,其成果是,当 R 不变时,C 越大,二极管两头 的漏感尖峰越小。一起理论上,假如 C 为无穷大时,二极管两头的电压中就没有漏感尖峰。而在实践中,只需 让二极管两头电压的漏感尖峰电压在其端压峰值的 30%以内就能够满意要求了,这样一起本钱也不会太高。 2.3 规划参数的确认 经过试验剖析可见,在次级快康复二极管的 RC 缓冲电路中,当挑选了恰当巨细的电容 C 时,在满意式(2)的情 况下,电阻 R 应该挑选得越小越好。 终究经过实践调试,本规划挑选的 RC 缓冲电路参数为: 初级:RS1=200,CSl=100 pF 次级:RS2=RS3=5l,CS2=CS3=1000 pF 本规划的初级开关管的 RC 缓冲电路中的 C 值尽管选得略微比核算值大一些,但损耗也不是很大,因而仍是能够 承受的。相对初级而言,次级快康复二极管的 RC 缓冲电路中的 C 值就选得比核算值大得多,体系的损耗必定增 大。可是,并联在快康复二极管两头的 RC 缓冲电路首要是为了改进体系输出功能,因而挑选比较大的 C 值尽管 会使体系的全体功率下降,但二极管两头的漏感尖峰就减小了许多,并且输出电压的纹波也能够到达指定要求。 3 结束语 依据以上给出的公式,能够很好并且很方便地挑选出适宜的 RC 缓冲电路。可是在工程使用中,应该依据体系设 计的功能指标,经过实践调试才干得到真实适宜的参数。有时候,为了到达体系的功能指标,献身必定的功率也 是必要的。总归,在规划 RC 缓冲电路参数时,有必要归纳考虑体系功能和功率,终究挑选适宜的 RC 参数。

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