Kif jirreaġixxu d-dijodi malajr fil-moduli tal-iswiċċjar tat-tagħbija?

一, Il-bażi fiżika tar-rispons rapidu tad-dijodi
1. Konduttività unidirezzjonali u karatteristiċi ta 'swiċċjar
Il-karatteristika ewlenija ta 'dijodu tinsab fil-konduttività unidirezzjonali tal-junction PN: meta l-vultaġġ tal-anodu huwa ogħla mill-vultaġġ tal-katodu, il-junction PN tmexxi biex tifforma mogħdija tal-kurrent; Taħt vultaġġ invers, il-junction PN taqta 'u timblokka l-kurrent. Din il-karatteristika tagħmilha "swiċċ elettroniku" naturali li jista 'malajr jistabbilixxi jew jaqta' l-mogħdijiet tal-kurrent waqt il-bidla tat-tagħbija. Pereżempju, f'ċirkwit ta 'rettifikatur tal-pont ta'-fażi waħda, erba 'dijodi jalternaw konduzzjoni biex jikkonvertu kurrent alternanti f'kurrent dirett pulsanti, b'perjodu ta' swiċċijiet sinkronizzat mal-frekwenza AC tad-dħul u ħin ta 'rispons ta' mikrosekondi.

2. Ottimizzazzjoni tal-Ħin ta' Irkupru Reverse (TRR)
Meta diode jaqleb minn stat konduttur għal stat ta 'qtugħ, jeħtieġ li jirrilaxxa t-trasportaturi minoritarji maħżuna fil-junction PN, li tissejjaħ irkupru invers. It-TRR tad-dijodi tar-rettifikaturi tradizzjonali jistgħu jilħqu mijiet ta 'nanosekondi, filwaqt li dijodi ta' rkupru veloċi (FRDs) iqassru t-TRR għal għexieren ta 'nanosekondi permezz ta' struttura ta 'junction PIN (tip P-saff intrinsiku tat-tip N-), u dijodi ta' rkupru ultra veloċi (UFRDs) jistgħu saħansitra jkunu inqas minn nanosekondi. Pereżempju, it-TRR tad-dijodu ta 'rkupru ultraveloċi UF4007 huwa biss ta' 35 nanosekondi, li jippermettilu li jikseb swiċċjar mingħajr dewmien fi drives tal-muturi PWM ta 'frekwenza għolja-.

3. Mekkaniżmu ta 'trasportatur tal-maġġoranza tad-dijodi Schottky
Dajowds Schottky jużaw junctions semikondutturi tal-metall (junctions MS) biex jiksbu konduzzjoni permezz ta 'trasport ta' trasportatur tal-maġġoranza (elettroni), mingħajr il-ħtieġa ta 'proċessi ta' rikombinazzjoni ta 'trasportatur minoritarju, u b'hekk jeliminaw il-ħin ta' rkupru b'lura. Il-veloċità tal-iswiċċjar tagħha tista 'tilħaq il-livell ta' picosecond (10 ^ -12-il sekonda), u tista 'telimina kompletament spikes tal-vultaġġ ikkawżati minn rkupru b'lura fi provvisti ta' enerġija ta 'swiċċjar ta' frekwenza għolja. Pereżempju, f'sistema tal-karozzi tal-linja DC 48V, dajowds Schottky jistgħu jnaqqsu l-overshoot tal-vultaġġ waqt il-bidla tat-tagħbija minn 50V ta 'dijodi tradizzjonali għal 5V.

2, Xenarji ta 'applikazzjoni ewlenin fil-bdil tat-tagħbija
1. Protezzjoni kontinwa tal-kurrent għal tagħbijiet induttivi
F'xenarji ta 'tagħbija induttiva bħalma huma d-drajv tal-mutur u l-kontroll tar-relay, il-forza elettromottiva inversa ġġenerata mill-coil meta t-tubu tal-iswiċċ jintefa tista' tilħaq 3-5 darbiet il-vultaġġ tad-dħul, u thedded serjament is-sigurtà tal-apparat tas-sewqan. F'dan il-punt, id-dijodi tal-freewheeling paralleli jeħtieġ li jmexxu fi żmien nanosekondi biex jipprovdu mogħdija ta 'rilaxx għall-enerġija induttiva. Pereżempju, fil-kontroll tal-mutur DC 24V, l-użu ta 'dijodu ta' rkupru veloċi FR107 (TRR=50ns) jista 'jrażżan il-punt ta' vultaġġ invers minn 200V sa 60V, filwaqt li jevita d-dewmien tal-attenwazzjoni tal-enerġija manjetika ikkawżat minn dijodu 1N4007 tradizzjonali (TRR=300ns).

2. Qlib indipendenti ta 'tagħbijiet multipli
F'sistemi ta 'kontroll PLC jew elettronika tal-karozzi, tagħbijiet multipli jeħtieġ li jaqilbu b'mod indipendenti u jevitaw interferenza reċiproka. F'dan il-punt, kull ċirkwit tat-tagħbija jeħtieġ li jkun mgħammar b'dijodu freewheeling indipendenti u jelimina l-interferenza tal-loop tal-art permezz ta 'disinn tal-ert f'forma ta' stilla. Pereżempju, ċertu modulu ta 'kontroll tal-karrozzerija tal-karozza juża firxa ta' diode freewheeling indipendenti ta '12-il kanal, flimkien ma' dajowds tal-enerġija immuntati fuq il-wiċċ tat-tip SM4007 (b'żona ta 'dissipazzjoni tas-sħana tliet darbiet akbar mill-ippakkjar tradizzjonali), biex tinkiseb rata ta' suċċess ta 'qlib ta' 99.9% fil-medda tat-temperatura ta '-40 grad sa 125 grad.

3. Rettifika sinkronika għal konverżjoni effiċjenti tal-enerġija
Fil-provvisti tal-enerġija tal-modalità tal-iswiċċ, it-teknoloġija ta 'rettifika sinkronika tissostitwixxi dajowds tradizzjonali b'MOSFETs b'waqgħa baxxa fil-vultaġġ tal-konduzzjoni, iżda teħtieġ dajowds bħala komponenti awżiljarji ta' freewheeling. F'dan il-punt, id-dijodu ta 'rkupru ultraveloċi jeħtieġ li jlesti l-kontinwazzjoni kurrenti fil-mument meta l-MOSFET jintefa (ġeneralment<10ns) to avoid output voltage drop. For example, in a 48V/12V DC-DC converter, C3D10065F silicon carbide Schottky diode (VF) is used= 0.65V@10A )The conversion efficiency can be increased from 92% to 96%.

3, Soluzzjonijiet Industrijali u Xejriet tat-Teknoloġija
1. Għażla ta 'apparat u tqabbil tal-parametri
Xenarji ta 'frekwenza għolja: dajowds UFRD jew Schottky huma preferuti. Pereżempju, f'sewqan bil-mutur ta '20kHz, it-TRR (35ns) ta' UFRD tat-tip UF4007 jitnaqqas bi 88% meta mqabbel ma '1N4007 (300ns), li jista' jnaqqas it-telf tal-bidla b'40%.
Xenarju ta 'kurrent għoli: bl-użu ta' dajowds tal-qawwa tal-immuntar tal-wiċċ jew imballaġġ modulari. Pereżempju, l-effiċjenza tad-dissipazzjoni tas-sħana tad-dijodu SM4007 SMD (4A/1000V) hija darbtejn dik tal-pakkett DO-41, li jagħmilha adattata għal tqassim dens ta 'arrays ta' relay.
Xenarju ta 'vultaġġ għoli: Agħżel munzell tas-silikon ta' vultaġġ għoli jew dijodu tal-karbur tas-silikon. Pereżempju, il-munzell tas-silikon ta 'vultaġġ għoli -2DLG (2000V/1A) jista' jiflaħ vultaġġ żejjed tal-bus DC f'inverters fotovoltajċi, filwaqt li l-VF ta 'dijodi tal-karbur tas-silikon tas-serje C3D (1200V/10A) jitnaqqas b'50% meta mqabbel ma' dajowds tas-silikon.
2. L-ottimizzazzjoni tat-tqassim u l-kontroll tal-parametri parassitiċi
Tqassar il-linja: Poġġi d-dijodu freewheeling kemm jista 'jkun viċin it-tarf tat-tagħbija biex tnaqqas l-inductance tar-rotta. Pereżempju, fil-PCB tas-sewqan tal-mutur, il-kontroll tad-distanza bejn id-dijodu u l-pin tal-mutur fi ħdan 3mm jista 'jnaqqas l-overshoot tal-vultaġġ minn 50V għal 15V.
Atterrar indipendenti: L-adozzjoni ta 'disinn ta' l-ert f'forma ta 'stilla biex tevita l-akkoppjar ta' interferenza kkawżat minn wajers ta 'l-ert kondiviżi. Per eżempju, f'bord ta 'kontroll ta' multi relay, il-konfigurazzjoni ta 'ċirkwiti ta' ert indipendenti għal kull kanal tista 'tnaqqas ir-rata ta' triggering falza minn 5% għal 0.1%.
Netwerk ta 'buffer: Ċirkwit ta' assorbiment RC parallel jew tubu TVS f'nodi kritiċi. Pereżempju, billi jqabbad netwerk ta 'assorbiment ta' 10 Ω/0.1 μ F RC bejn MOSFET u tagħbija induttiva, il-punt tal-vultaġġ mitfi jista 'jiġi mrażżan minn 100V sa 40V.
3. Teknoloġiji emerġenti u applikazzjonijiet materjali
Dajowd tal-karbur tas-silikon (SiC): Il-kamp elettriku kritiku għoli (2.8MV/cm) u l-veloċità għolja tas-saturazzjoni tal-elettroni (2 × 10 ^ 7cm/s) tal-materjal SiC jagħtuh b'waqgħa tal-vultaġġ tal-konduzzjoni ultra-baxxa (VF)< 0.7V@10A )And extremely short TRR (<10ns). For example, C3D series SiC diodes can improve efficiency by 1.5% and reduce heat sink volume by 30% in photovoltaic inverters.
Soluzzjoni ta 'Integrazzjoni tan-Nitrur tal-Gallju (GaN): L-integrazzjoni ta' -ċippa waħda ta 'GaN HEMT u dajowd Schottky tippermetti swiċċjar tat-tagħbija bi frekwenzi ta' swiċċjar sa MHz. Pereżempju, il-modulu ta 'integrazzjoni tal-enerġija GaN imniedi mill-kumpanija EPC jista' jnaqqas il-volum għal 1/5 ta 'soluzzjonijiet tradizzjonali f'konverżjoni 48V/12V.
4, Studju ta 'Każ: Prattika ta' Ottimizzazzjoni ta 'Sistema ta' Drive Motor
Ċertu servo drive industrijali esperjenzat spikes ta 'vultaġġ li jaqbżu l-istandard waqt -bbrejkjar b'veloċità għolja, li rriżultaw f'ħsara frekwenti lill-IGBT tas-sewqan. Id-disinn oriġinali uża dajowd 1N4007 bħala l-element ta 'freewheeling, iżda TRR (300ns) tiegħu ma jistax jassorbi l-forza elettromotiva lura tal-mutur f'waqtu. Issolvi l-problema permezz tal-miżuri ta 'ottimizzazzjoni li ġejjin:

Aġġornament tal-apparat: Ibdel b'dijodu ta 'rkupru ultraveloċi tat-tip UF4007 (TRR=35ns), tnaqqas il-punt ta' vultaġġ invers minn 200V għal 60V.
Titjib fit-tqassim: Mexxi d-dijodu freewheeling ħdejn it-terminal tal-mutur, tqassar it-tul tal-wajers minn 50mm għal 10mm, u naqqas l-inductance parassitika minn 50nH għal 10nH.
Netwerk tal-buffer: Qabbad ċirkwit ta 'assorbiment ta' 10 Ω/0.1 μ F RC b'mod parallel bejn il-kollettur IGBT u t-terminal tal-mutur biex ikompli jrażżan l-overshoot tal-vultaġġ għal 40V.
Wara l-ottimizzazzjoni, is-sistema kisbet tħaddim stabbli bi frekwenza ta 'qlib ta' 10kHz, u r-rata ta 'falliment IGBT naqset minn 3 darbiet fix-xahar għal żero fallimenti, b'titjib fl-effiċjenza ta' 2.3%.