Subtilități de proiectare a plăcii de alimentare a invertorului Sudo Null IT News
Salut! Cu pași modesti, continu ciclul articolelor despre dezvoltarea momelii electrice din fier. Să începem cu cel mai interesant lucru - invertorul care controlează motorul. Vreau să vă spun mai multe despre complexitățile construirii unei plăci de alimentare și despre regimul de temperatură al tranzistoarelor.
Principala problemă în proiectarea unei plăci pentru curenți mari de înaltă frecvență este inductanța conductoarelor, condensatoarelor, tranzistoarelor sau, mai degrabă, emisiile rezultate din aceasta și necesitatea de a stabili o sursă de parametri pentru comutatoare, ceea ce duce la costuri de proiectare mai mari. și creșterea pierderilor de comutare.
În procesul de lucru pe o sarcină inductivă, când curentul este rupt, apar creșteri de tensiune pe cheie, care sunt egale cu ∆V = -L (dI/dt), unde ∆V este magnitudinea modificării tensiunii, L este inductanța, dI/dt este rata de schimbare curentă (creștere sau scădere).
Luați cazul special al PWM din două faze, în care curentul curge inițial prin întrerupătorul închis Q2, iar apoi curentul se acumulează în circuitul motorului prin comutatorul superior Q1. Tasta Q6 pentru simplitate este întotdeauna activată.
Direcția roșie indică calea fluxului curent inițial. În momentul comutării, cheia Q2 se deschide, dar în același timp, tensiunea de pe această cheie merge la minus prin cantitatea de incidență a diodei MOSFET parazitare. Acest lucru se datorează faptului că inductanța motorului, în care este stocată energia, încearcă să „economisească” curentul său și creează o tensiune negativă. Apoi, tasta Q1 începe să pornească, curentul crește treptat la inductanțele L_DC +, L_Q1D, L_Q1S, L_DC. Unde L_QnD este inductanța scurgerii carcasei tranzistorului și L_QnS este inductanța sursei, iar L_DC este inductanța plăcii. În procesul de tranziție a curentului dintr-o parte a circuitului în alta, tranzistorul Q2 poate detecta brusc asupra sa o tensiune mai mare decât cea furnizată prin magistrala de alimentare și instalată pe capacitatea de intrare.
Un exemplu de comutare la un curent de 100A
Mărimea acestei tensiuni va fi proporțional mai mare decât viteza de comutare. Nu vrem să alocăm o mulțime de căldură pe taste în procesul de comutare, astfel încât opțiunea ideală este luată în considerare atunci când cheia comută instantaneu, dar acest lucru nu este realizabil în realitate. Pur și simplu, cu cât această tranziție are loc mai repede, cu atât pierderile mai puțin active vor fi în cheie, dar în același timp, cu cât tranziția are loc mai repede, cu atât vor fi mai mari supratensiunile de tensiune care apar la L_DC, L_Q1D, L_Q1S. Un alt lucru rar menționat, dar poate cel mai parazit fenomen din acest proces este încărcarea diodei Q2. Deoarece există o întârziere între oprirea Q2 și pornirea Q1, timpul mort pe dioda Q2 acumulează o încărcare de recuperare inversă, documentația pentru tranzistor este specificată ca Qrr, măsurată în nanocoloane. În procesul de pornire Q1, apare un curent care restabilește dioda parazită Q2. Mărimea acestui curent va fi cu atât mai mare, cu cât este mai rapidă necesitatea pornirii Q1 și cu atât mai mult curent trece prin tranzistor. Acest lucru provoacă în plus o tensiune de supratensiune pe L_Q2D, L_Q2S. Un astfel de comutator este numit „greu” din engleză. comutare grea.