1 परिचय 

आईजीबीटी (इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर) इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर एक समग्र पूरी तरह से नियंत्रित वोल्टेज-संचालित पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस है जो बीजेटी (बाइपोलर ट्रांजिस्टर) और एमओएस (इंसुलेटेड गेट फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर) से बना है, जिसमें एमओएसएफईटी के उच्च इनपुट प्रतिबाधा और जीटीआर के कम ऑन-वोल्टेज ड्रॉप के फायदे हैं। 

आईजीबीटी उपरोक्त दो उपकरणों के लाभों को मिलाकर, ड्राइविंग शक्ति कम है और संतृप्ति वोल्टेज कम हो जाती है। 

यह बिजली अर्धचालक उपकरणों के विकास की मुख्यधारा बन गया है, और पवन ऊर्जा, फोटोवोल्टिक, इलेक्ट्रिक वाहन, स्मार्ट ग्रिड और अन्य उद्योगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। 

इलेक्ट्रिक वाहन उद्योग में, IGBT का व्यापक रूप से मोटर नियंत्रकों, सहायक विद्युत प्रणालियों और इलेक्ट्रिक एयर कंडीशनरों में उपयोग किया जाता है। उच्च-शक्ति IGBT का उपयोग मुख्यतः मोटर नियंत्रकों में किया जाता है। चूँकि इलेक्ट्रिक वाहनों में मोटर नियंत्रकों का कार्य वातावरण अपेक्षाकृत अशांत होता है, इसलिए IGBT की गेट वितरित धारिता और वास्तविक स्विच में मिलर प्रभाव जैसे परजीवी पैरामीटर सीधे ड्राइविंग सर्किट की विश्वसनीयता को प्रभावित करते हैं [1]। 

जब मोटर उपयोग में हो, तो आईजीबीटी को ओवरकरंट, शॉर्ट सर्किट और ओवरवोल्टेज की स्थितियों में उचित रूप से संरक्षित किया जाना चाहिए। 

अति-धारा के कारण मोटर नियंत्रक का तापमान बढ़ जाएगा, जिसका पता तापमान संवेदक द्वारा लगाया जा सकता है और संबंधित परिपथ द्वारा संरक्षित किया जा सकता है। आमतौर पर, अति-वोल्टेज तब होता है जब IGBT बंद होता है, और बड़ा di/dt परजीवी प्रेरकत्व पर उच्च वोल्टेज उत्पन्न करेगा, जिसे बफर परिपथ का उपयोग करके या स्विचिंग दर को उचित रूप से कम करके नियंत्रित किया जा सकता है। 

शॉर्ट सर्किट होने के बाद, तुरंत एक बड़ा करंट उत्पन्न होगा, जो जल्द ही IGBT को नुकसान पहुँचाएगा। मुख्य नियंत्रण बोर्ड की ओवरकरंट सुरक्षा बहुत देर से होती है, और हार्डवेयर सर्किट को ड्राइविंग सर्किट को तुरंत सुरक्षित करने के लिए नियंत्रित करना होगा। 

इसलिए, ड्राइवर डिज़ाइन की प्रक्रिया में, सिस्टम के सुरक्षित संचालन के लिए सुरक्षा फ़ंक्शन सही है या नहीं, यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। 

1. IGBTमॉड्यूल की विशेषताएँ 

1.1 स्विचिंग विशेषताएँ 

IGBT की स्विचिंग विशेषताएँ चित्र 1 में दर्शाई गई हैं। जब IGBT मॉड्यूल बंद होता है, तो VCE लीकेज इंडक्टेंस [2] के कारण उच्च वोल्टेज उत्पन्न करेगा, जो dv/dt के परिवर्तन के साथ बदलता रहता है। स्विचिंग समय कलेक्टर करंट, जंक्शन तापमान और गेट रेजिस्टेंस (Rg) के साथ बदलता रहता है। यदि स्विचिंग समय लंबा हो जाता है और गेट रेजिस्टेंस बड़ा हो जाता है, तो अपर्याप्त डेड टाइम के कारण ब्रिज आर्म थ्रू की घटना हो सकती है, जिससे IGBT को नुकसान हो सकता है।  

साथ ही, स्विच चालू या बंद होने पर स्विचिंग हानि होती है, और यह विशेषता जंक्शन तापमान और ड्राइविंग प्रतिरोध के साथ बदलती रहती है। विशेष रूप से, Rg का चयन अत्यंत महत्वपूर्ण है। यदि Rg बहुत अधिक है, तो यह IGBT की स्विचिंग गति को धीमा कर देगा, जिससे स्विचिंग ओवरवोल्टेज स्पाइक स्पष्ट रूप से कम हो सकता है, लेकिन स्विचिंग हानि उसी अनुपात में बढ़ जाएगी, जिससे IGBT का ताप उत्पादन बढ़ जाएगा। इसके विपरीत, जब Rg बहुत कम होता है, तो शिखर वोल्टेज बहुत अधिक हो सकता है (=Ls X dIc/dt)। 

1.2 धारिता विशेषता 

जैसा कि नीचे चित्र 2 में दिखाया गया है, सीजीसी, सीजीई और सीसीई आईजीबीटी इलेक्ट्रोड के बीच परजीवी धारिताएं हैं, सीआईएस इनपुट धारिता है, कोएस आउटपुट धारिता है, और क्रेस रिवर्स कंडक्टेंस धारिता है [4]। 

चित्र 2 IGBT इलेक्ट्रोड के बीच परजीवी धारिता 

जैसा कि चित्र 2 से देखा जा सकता है, समतुल्य आउटपुट संधारित्र Coes, IGBT के C-ध्रुव के लिए एक और पथ प्रदान कर सकता है, इसलिए यह IGBT के संग्राहक वोल्टेज में परिवर्तन को प्रभावित करेगा। जब IGBT बंद होता है, तो लोड धारा Coes को आवेशित करेगी। इस समय, IGBT के संग्राहक वोल्टेज में परिवर्तन की दर लोड धारा की आवेशन गति पर निर्भर करती है। चूँकि Coes की क्षमता बहुत कम होती है, इसलिए उच्च धारा की स्थिति में इसके प्रभाव को अनदेखा किया जा सकता है। जब लोड धारा कम होती है, तो IGBT के संग्राहक वोल्टेज में महत्वपूर्ण परिवर्तन होगा। 

आईजीबीटी को चालू और बंद करने की प्रक्रिया परजीवी कैपेसिटेंस (कलेक्टर समकक्ष आउटपुट कैपेसिटेंस) को चार्ज और डिस्चार्ज करने की प्रक्रिया के समतुल्य हो सकती है। 

संग्राहक धारा और स्विचिंग गति, संग्राहक वोल्टेज की परिवर्तन दर को प्रभावित करती है। जब IGBT धारा कम होती है, तो संग्राहक वोल्टेज का dv/dt कम होता है; इसके विपरीत, जब धारा बढ़ती है, तो संग्राहक वोल्टेज का dv/dt अधिक होता है। 

IGBT के ऊपरी और निचले लेग में, जब एक लेग को चालू और दूसरे लेग को बंद किया जाता है, तो IGBT और बंद लेग के फ्रीव्हीलिंग डायोड पर dVce/dt वोल्टेज परिवर्तन उत्पन्न होगा, और लेग के IGBT के कलेक्टर और गेट के बीच एक चार्जिंग करंट iCG उत्पन्न होगा, जिसे परजीवी कैपेसिटर CGC और CGE द्वारा चार्ज किया जाएगा। इस समय, यदि VGE, IGBT के चालू वोल्टेज से अधिक है, तो लेग आर-पार हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप IGBT क्षतिग्रस्त हो सकता है। 

1.3 सुरक्षित संचालन का क्षेत्र 

सुरक्षित कार्य क्षेत्र (एसओए) एक ट्रांजिस्टर की एक ही समय में एक निश्चित वोल्टेज और करंट को झेलने की क्षमता को दर्शाता है। 

जब IGBT चालू होता है तो फॉरवर्ड बायस सुरक्षित कार्य क्षेत्र (FBSOA) तीन सीमा सीमाओं से घिरा होता है: धारा, वोल्टेज और बिजली की खपत। 

अधिकतम कलेक्टर धारा Icm को गतिशील लॉकिंग से बचने के लिए सेट किया जाता है, अधिकतम कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज Ucem को IGBT में ट्रांजिस्टर के ब्रेकडाउन वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया जाता है, और अधिकतम बिजली की खपत को अधिकतम स्वीकार्य जंक्शन तापमान द्वारा निर्धारित किया जाता है। 

चालन समय जितना लंबा होगा, बुखार उतना ही अधिक गंभीर होगा, और सुरक्षित कार्य क्षेत्र उतना ही संकीर्ण होगा। 

जब IGBT बंद होता है, तो IGBT का रिवर्स बायस सुरक्षित संचालन क्षेत्र (RBSOA) dVCE/dt के साथ बदलता रहता है। dVCE/dt जितना ज़्यादा होगा, RBSOA उतना ही संकरा होगा। जब IGBT बंद होता है, तो IGBT का रिवर्स बायस सुरक्षित संचालन क्षेत्र (RBSOA) dVCE/dt के साथ बदलता रहता है। dVCE/dt जितना ज़्यादा होगा, RBSOA उतना ही संकरा होगा।  

2. वाहन के लिए आईजीबीटी मॉड्यूल का संचालन 

2.1 ग्रिड प्रतिरोध का प्रभाव 

IGBT मॉड्यूल एक इंसुलेटेड गेट डिवाइस है। IGBT के गेट-एमिटर (या गेट-सोर्स) की एक कैपेसिटिव संरचना होती है, और गेट सर्किट का परजीवी प्रेरकत्व अपरिहार्य है। यदि कोई गेट रेसिस्टर नहीं है, तो गेट सर्किट ड्राइवर के ड्राइविंग पल्स के उत्तेजना के तहत दृढ़ता से दोलन करेगा, इसलिए इसे शीघ्रता से क्षीण करने के लिए एक रेसिस्टर को श्रेणीक्रम में जोड़ना आवश्यक है। 

आईजीबीटी की चालू और बंद प्रक्रिया मुख्य रूप से परजीवी धारिता या प्रेरकत्व को आवेशित और निर्वहित करने की प्रक्रिया है, जो सभी प्रतिक्रियाशील घटक हैं। यदि कोई गेट प्रतिरोध नहीं है, तो अधिकांश चालक शक्ति चालक के अंदर आउटपुट ट्यूब पर खर्च हो जाएगी, और उसका तापमान बहुत बढ़ जाएगा। साथ ही, गेट प्रतिरोधक पावर स्विचिंग डिवाइस की चालू-बंद गति को भी समायोजित कर सकता है, लेकिन बहुत तेज़ चालक गति स्विचिंग डिवाइस के वोल्टेज और धारा परिवर्तन दर को बहुत बढ़ा देगी, और आईजीबीटी द्वारा वहन किया जाने वाला सर्ज वोल्टेज और धारा भी बढ़ जाएगी। वास्तविक वाहन परिवेश में, गैर-प्रेरक प्रतिरोधक का उपयोग करना सबसे अच्छा है। यदि यह एक सामान्य प्रतिरोधक है, तो इसे समानांतर में कई प्रतिरोधकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। एक ओर, यह लूप प्रेरकत्व और प्रेरक वोल्टेज तरंग पर इसके प्रभाव को कम कर सकता है; दूसरी ओर, कई प्रतिरोधक प्रेरक धारा को साझा कर सकते हैं, जो तापीय प्रसार को बढ़ाने के लिए अनुकूल है। यदि एक भी प्रतिरोधक क्षतिग्रस्त हो जाता है, तो सिस्टम क्षतिग्रस्त हो जाएगा। 

जब IGBT संचालित होता है, तो हस्तक्षेप संकेत गेट सिग्नल को नष्ट कर देगा, जिसके परिणामस्वरूप एक बड़ा रिवर्स रिकवरी सर्ज वोल्टेज होगा। जब IGBT के VGE के सापेक्ष एक बहुत ही छोटा अवरोधक पल्स उत्पन्न होता है, तो IGBT की शाखा की ओर फ्रीव्हीलिंग डायोड चालू हो जाता है, और यह बहुत ही कम समय में रिवर्स रिकवरी स्थिति में प्रवेश करता है। रिवर्स रिकवरी प्रक्रिया के दौरान, यह वाहकों को पूरी तरह से जमा करने के बाद ही रिवर्स रिकवरी स्थिति में प्रवेश करेगा। इस समय, यदि एक संकीर्ण हस्तक्षेप पल्स है, तो तेज फ्रीव्हीलिंग डायोड वाहकों को पूरी तरह से जमा करने से पहले रिवर्स रिकवरी स्थिति में प्रवेश करता है, और कमी परत तेजी से फैलती है, जिससे यह मजबूत DI/DT और DV/DT उत्पन्न करता है। संकीर्ण पल्स की रिवर्स रिकवरी के दौरान, IGBT के GE के बीच एक उच्च रिवर्स रिकवरी सर्ज वोल्टेज उत्पन्न होगा  

2.2 गेट ड्राइव सर्किट 

चूंकि गेट ड्राइविंग सर्किट के परिवर्तन के साथ IGBT की स्विचिंग विशेषताएं और सुरक्षित कार्य क्षेत्र बदलते हैं, इसलिए ड्राइविंग सर्किट का प्रदर्शन सीधे IGBT के सामान्य संचालन को प्रभावित करेगा। 

आईजीबीटी के बारे में कोई जानकारी नहीं है। 

ड्राइविंग सर्किट को IGBT को उचित फॉरवर्ड गेट वोल्टेज प्रदान करना चाहिए। 

IGBT चालू होने के बाद. 

ड्राइविंग सर्किट द्वारा IGBT को प्रदान किए गए ड्राइविंग वोल्टेज और धारा में IGBT के पावर आउटपुट चरण को संतृप्ति में रखने के लिए पर्याप्त आयाम होना चाहिए। 

जब मॉड्यूल तत्काल ओवरलोड हो जाता है, तो गेट ड्राइविंग सर्किट द्वारा प्रदान की गई ड्राइविंग शक्ति यह सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए कि IGBT संतृप्ति क्षेत्र से बाहर न निकले। 

चालन के बाद IGBT का वोल्टेज ड्रॉप, लागू VGE वोल्टेज से संबंधित होता है। जब ICE धारा स्थिर होती है, तो VGE जितना अधिक होता है, VCE मान उतना ही कम होता है और उपकरण का चालन नुकसान उतना ही कम होता है, जो ट्रांजिस्टर की कार्य क्षमता को पूर्ण रूप से प्रदर्शित करने के लिए लाभदायक होता है। 

हालाँकि, VGE जितना संभव हो उतना ऊँचा नहीं होना चाहिए। आमतौर पर, इसे 20 V से ज़्यादा होने की अनुमति नहीं है, क्योंकि एक बार ओवरकरंट या शॉर्ट सर्किट होने पर, गेट वोल्टेज जितना ज़्यादा होगा, करंट का आयाम उतना ही ज़्यादा होगा और IGBT के क्षतिग्रस्त होने की संभावना उतनी ही ज़्यादा होगी। 

आमतौर पर, +15V व्यापक विचार के लिए उपयुक्त है। 

आईजीबीटी का गेट सीमा वोल्टेज सामान्यतः +20 V होता है, और यदि ड्राइविंग सिग्नल इस सीमा से अधिक हो जाता है, तो गेट क्षतिग्रस्त हो सकता है। 

इसलिए, गेट वोल्टेज बहुत अधिक होने पर गेट को टूटने से बचाने के लिए ड्राइविंग सर्किट और गेट के बीच एक वोल्टेज सीमित सर्किट होना चाहिए। 

इलेक्ट्रिक वाहन मोटर नियंत्रक तीन-चरणीय पूर्ण ब्रिज द्वारा संचालित होता है, और तीन-चरणीय ब्रिज आर्म को PWM अवस्था में चलाने के लिए IGBT के छह समूहों की आवश्यकता होती है। प्रत्येक IGBT मॉड्यूल को अन्य मॉड्यूल से पृथक विद्युत आपूर्ति की आवश्यकता होती है। 

एकीकरण में सुधार करने और लागत को कम करने के लिए, SG3525 जैसे PWM नियंत्रण चिप्स का उपयोग अक्सर दोहरे चैनल PWM संकेतों को आउटपुट करने, पल्स ट्रांसफार्मर को चलाने और दोहरे चैनल बिजली आपूर्ति उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है, चित्र में U3 SG3525 है, जो उत्कृष्ट प्रदर्शन, पूर्ण कार्यों और मजबूत बहुमुखी प्रतिभा के साथ एक अखंड एकीकृत PWM नियंत्रण चिप है, जो पूरक कर्तव्य अनुपात के साथ दो PWM सिग्नल आउटपुट करता है। यह उपयोग में सरल, विश्वसनीय, सुविधाजनक और लचीला है, और आउटपुट ड्राइव पुश-पुल आउटपुट है, जो ड्राइविंग क्षमता को बढ़ाता है। इसमें आंतरिक अंडरवोल्टेज लॉकिंग सर्किट, सॉफ्ट स्टार्ट कंट्रोल सर्किट और पीडब्लूएम लैच शामिल हैं। इसमें ओवरकरंट सुरक्षा फ़ंक्शन, समायोज्य आवृत्ति है, और अधिकतम कर्तव्य चक्र को सीमित कर सकता है। वोल्टेज अलगाव का एहसास करने के लिए, पीडब्लूएम नियंत्रण एक खुली लूप स्थिति में काम करता है। पल्स ट्रांसफार्मर TR20 के घुमाव अनुपात को समायोजित करें, ताकि इसकी ऊपरी वाइंडिंग का आउटपुट वोल्टेज D20, D21, D22 और D23 से युक्त रेक्टिफायर ब्रिज द्वारा ठीक किया जा सके और +18V को एक समायोज्य वोल्टेज नियामक U20 के माध्यम से पारित किया जा सके। 

图3 ग्रिड ड्राइविंग बिजली की आपूर्ति 

जब IGBT बंद होता है, तो चूँकि सर्किट के अन्य भाग अभी भी काम कर रहे होते हैं, गेट सर्किट में कुछ उच्च-आवृत्ति दोलन संकेत उत्पन्न होंगे। यदि ये संकेत हल्के हैं, तो जिस IGBT को बंद किया जाना चाहिए, वह माइक्रो-पास अवस्था में होगा, जिससे ट्यूब की बिजली खपत बढ़ जाएगी। 

पाउ आपूर्ति सर्किट फिर से शॉर्ट-सर्किट स्थिति में होगा। 

इसलिए, ड्राइविंग सर्किट को IGBT टर्न-ऑफ के दौरान IGBT को पर्याप्त रिवर्स गेट वोल्टेज प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए। 

पल्स ट्रांसफार्मर TR20 के टर्न अनुपात को समायोजित करें, ताकि इसकी निचली वाइंडिंग का आउटपुट वोल्टेज D24, D25, D26 और D27 से बने रेक्टिफायर ब्रिज द्वारा संशोधित हो जाए, और -10V वोल्टेज ऑफ अवस्था में IGBT पर रिवर्स गेट वोल्टेज लागू करता है, जो यह सुनिश्चित करता है कि गेट में स्विचिंग शोर होने पर भी IGBT को विश्वसनीय रूप से बंद किया जा सकता है। 

2.3 ड्राइविंग गेट का अलगाव और सुरक्षा 

इलेक्ट्रिक बसों जैसे बड़े वाहनों में, मोटर नियंत्रक की आउटपुट शक्ति बड़ी होती है, और आवश्यक चालक धारा भी बड़ी होती है। जब वाहन को तेज़ी से गति दी जाती है या ब्रेक लगाया जाता है, तो तात्कालिक आवेग धारा कई सौ एम्पीयर तक पहुँच सकती है। आउटपुट शक्ति को बेहतर बनाने के लिए अक्सर दो IGBT मॉड्यूल समानांतर में जुड़े होते हैं या उच्च-शक्ति वाले IGBT का उपयोग किया जाता है। जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। 

चित्र में, इनपुट सिग्नल PWM1A और PWM1B का उपयोग क्रमशः IGBT मॉड्यूल U1 और U2 की ऊपरी और निचली भुजाओं को चलाने के लिए किया जाता है। IGBT मॉड्यूल U1 और U2 की ऊपरी भुजाएँ PWM1A के टोटेम पोल परिपथ के आउटपुट से जुड़ी हैं, और IGBT मॉड्यूल U1 और U2 की निचली भुजाएँ PWM1B के टोटेम पोल परिपथ के आउटपुट से जुड़ी हैं। जब फ्रंट सिग्नल PWM1A इनपुट होता है, तो दोनों ऊपरी भुजाएँ एक साथ चालू और निचली भुजाएँ बंद हो जाती हैं; अन्यथा, निचली भुजाएँ एक साथ चालू और ऊपरी भुजाएँ बंद हो जाती हैं। 

दो आईजीबीटी मॉड्यूल समानांतर में जुड़े हुए हैं, जिससे आईजीबीटी मॉड्यूल की आउटपुट धारा और शक्ति बढ़ जाती है। 

कार्य प्रक्रिया में, गेट चार्ज संचय और गेट-सोर्स वोल्टेज स्पाइक को IGBT को नुकसान पहुंचाने से रोकने के लिए, कुछ सुरक्षा तत्वों को G और E के बीच सेट किया जा सकता है, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है। 

प्रतिरोधक R112, R212, R122, R222 का उपयोग गेट के संचित आवेश को डिस्चार्ज करने के लिए किया जाता है [5]; दो जेनर डायोड D111, D112, D211, D212, D121, D122, D221, D222 श्रृंखला में जुड़े होते हैं। गेट-सोर्स वोल्टेज स्पाइक को IGBT को नुकसान पहुँचाने से रोकने के लिए। 

चित्र में DEC1 और DEC2, IGBT को ड्राइविंग मॉड्यूल M57962L के दोष संसूचन संकेत हैं। डायोड और प्रतिरोधकों से गुजरने के बाद, DEC1, IGBT के C टर्मिनल से जुड़ा है, और DEC2, IGBT के E टर्मिनल से जुड़ा है। 

चित्र 4 समानांतर IGBT आउटपुट सर्किट 

चित्र 5 M57962L पृथक ड्राइविंग सर्किट 

इलेक्ट्रिक वाहन पावर बैटरी के उच्च वोल्टेज के कारण, आईजीबीटी उच्च वोल्टेज और उच्च धारा की स्थिति में काम करता है। 

पर्याप्त इनपुट और आउटपुट विद्युत अलगाव क्षमता की आवश्यकता है। 

ड्राइव सर्किट को पूरे नियंत्रण सर्किट से विभव में सख्ती से पृथक किया जाना चाहिए। मित्सुबिशी M57962L विशेष IGBT ड्राइव सर्किट तीव्र प्रकाश-विद्युत युग्मन द्वारा विद्युत रूप से पृथक है। इस मोटी-फिल्म सर्किट में सिग्नल संचरण विलंब समय कम है, सिग्नल जंप विलंब समय 1.5us से कम है, और उच्चतम कार्य आवृत्ति 20KHz है। यह दोहरी-शक्ति ड्राइव तकनीक का उपयोग करता है, और बिजली आपूर्ति +15V/-10V के दोहरे वोल्टेज का उपयोग करती है, जिससे आउटपुट का ऋणात्मक गेट वोल्टेज अपेक्षाकृत अधिक होता है [6]। 

जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, प्रत्येक IGBT ब्रिज आर्म दो M57962L को अपनाता है, जिसमें U1 ऊपरी ब्रिज आर्म के IGBT को चलाता है और U2 निचले ब्रिज आर्म के IGBT को चलाता है। DEC1 और DEC2 चित्र 4 में IGBT फॉल्ट सिग्नल डिटेक्शन हैं। जब किसी फॉल्ट का पता चलता है, तो M57962L एक ओर IGBT को बंद कर देगा, और दूसरी ओर, M8L के पिन 57962 द्वारा आउटपुट फॉल्ट सिग्नल को ऑप्टोकपलर्स PC10 और PC20 द्वारा अलग किया जाएगा और CPU को वापस फीड किया जाएगा; इसके अलावा, M57962L के PWM इनपुट टर्मिनल पर एक हार्डवेयर इंटरलॉकिंग सर्किट अपनाया जाता है। जब एक हाफ-ब्रिज का इनपुट सिग्नल उच्च स्तर पर होता है, तो दूसरे हाफ-ब्रिज के इनपुट सिग्नल को उसी समय नीचे खींच लिया जाता है 

सुनिश्चित करें कि सर्किट सुरक्षित और विश्वसनीय रूप से काम कर सकता है। 

3.वाहन मोटर नियंत्रक के लिए आईजीबीटी का संरक्षण

3.1 वाहन मोटर नियंत्रक के लिए IGBT का अति-वोल्टेज और वृद्धि संरक्षण 

जब इलेक्ट्रिक वाहन का मोटर नियंत्रक उपयोग में होता है, तो बार-बार त्वरण ब्रेकिंग के कारण, जब इलेक्ट्रिक वाहन फीडबैक ब्रेकिंग करता है, तो मोटर बिजली उत्पादन स्थिति में बदल जाती है, और डीसी बस को दी गई ऊर्जा अपेक्षाकृत बड़ी होती है। 

इस समय, इलेक्ट्रिक वाहन के डीसी बस पर वोल्टेज को पावर बैटरी द्वारा प्रदान किए गए भाग के अलावा, फीडबैक ब्रेकिंग के दौरान उत्पन्न फीडबैक वोल्टेज के साथ आरोपित किया जाता है। वास्तविक परीक्षण के बाद, जब डीसी बस वोल्टेज 538V होता है, तो अधिकतम शिखर वोल्टेज 800V से अधिक हो जाता है। इसी समय, कलेक्टर di/dt, IGBT के टर्न-ऑफ और उससे जुड़े फ्रीव्हीलिंग डायोड की रिवर्स रिकवरी के दौरान मुख्य सर्किट के वितरित इंडक्टेंस पर उच्च-आयाम ओवरवोल्टेज भी उत्पन्न करेगा। 

स्थिर-अवस्था अतिवोल्टेज का पता संबंधित हार्डवेयर सर्किट द्वारा लगाया जाता है, जो मुख्य नियंत्रण CPU द्वारा सुरक्षित होता है। क्षणिक स्पंदित DC अतिवोल्टेज की स्थिति में, वोल्टेज को अवशोषित करने के लिए DC-लिंक संधारित्र का उपयोग किया जाता है और IGBT मुख्य सर्किट को बफर और सुरक्षित करने के लिए आंतरिक RC या RCD अवशोषण नेटवर्क का उपयोग किया जाता है। 

डीसी-लिंक में कम ईएसएल, उच्च सर्ज वोल्टेज, 1200V का उच्चतम वोल्टेज और उच्च तरंग धारा होती है। आईजीबीटी पीडब्लूएम अवस्था में काम करता है, इसलिए सिस्टम को पर्याप्त तरंग धारा प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए। डीसी-लिंक 40A से अधिक प्रभावी मान वाली तरंग धारा प्रदान कर सकता है। 

और यह स्विचिंग के दौरान उत्पन्न ओवरवॉल्टेज से प्रभावित नहीं होता है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि डीसी बस पर वोल्टेज का उतार-चढ़ाव स्वीकार्य सीमा के भीतर रहता है। और यह स्विचिंग के दौरान उत्पन्न होने वाले ओवरवॉल्टेज से प्रभावित नहीं होता है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि डीसी बस पर वोल्टेज का उतार-चढ़ाव स्वीकार्य सीमा के भीतर रहे। स्वीकार्य सीमा के भीतर रहता है.  

3.2 वाहन मोटर नियंत्रक में IGBT का अनुप्रयोग 

इलेक्ट्रिक वाहनों के व्यावहारिक अनुप्रयोग परिवेश में, मोटर की उच्च शक्ति के कारण, IGBT का क्षणिक सर्ज करंट 700A से अधिक तक पहुँच सकता है। हम फ़ूजी कंपनी के दो 2MBI450VN-120-50IGBT का उपयोग समानांतर आउटपुट के लिए करते हैं (इस IGBT के विशिष्ट पैरामीटर तालिका 1 में दर्शाए गए हैं), जिससे समानांतर IGBT का आउटपुट करंट लगभग 900A तक पहुँच सकता है, जो वाहन करंट की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। 2MBI450VN के विद्युत विशिष्ट पैरामीटर तालिका 1 में दर्शाए गए हैं। 

आईजीबीटी गेट ड्राइव सर्किट पर आवारा वितरित धारिता के हस्तक्षेप से बचने के लिए, हम ड्राइव सर्किट बोर्ड को दो आईजीबीटी मॉड्यूल के इनपुट पिनों पर सीधे वेल्ड करते हैं, और गेट इनपुट टर्मिनलों पर डी-ऑसिलेटिंग धारिता और द्विदिशात्मक सीमांकक सर्किट को समानांतर रूप से जोड़ते हैं। यदि आईजीबीटी शॉर्ट-सर्किट करंट के संपर्क में आता है, तो इसे समय पर बंद करके प्रभावी रूप से संरक्षित किया जा सकता है। 

आईजीबीटी में अतिधारा है या नहीं, यह पहचानने का एक तरीका इसकी ट्यूब के वोल्टेज ड्रॉप VCE का पता लगाना है। 

जब IGBT चालू किया जाता है, यदि VCE बहुत अधिक है, तो शॉर्ट सर्किट हो जाएगा, और IGBT को तुरंत बंद कर देना चाहिए। 

जब आईजीबीटी को ओवरकरंट द्वारा बंद कर दिया जाता है, तो आईजीबीटी में बड़े वर्तमान आयाम के कारण, यदि आईजीबीटी को जल्दी से बंद कर दिया जाता है, तो एलडीआई/डीटी बहुत अधिक होगा, और आईजीबीटी के दोनों सिरों पर एक उच्च शिखर वोल्टेज उत्पन्न होगा, जो आसानी से आईजीबीटी को नुकसान पहुंचाएगा, इसलिए "सॉफ्ट स्लो टर्न-ऑफ" विधि का उत्पादन किया जाता है। 

M57962L ड्राइव सर्किट उपरोक्त सिद्धांत के अनुसार डिज़ाइन किया गया है। 

जब IGBT ओवरलोड या शॉर्ट-सर्किट होता है, तो IGBT का कलेक्टर विभव बढ़ जाता है, और बाहरी डायोड से होकर डिटेक्शन सर्किट में प्रवाहित होने वाली धारा बढ़ जाती है। गेट टर्न-ऑफ सर्किट, IGBT के गेट ड्राइव सिग्नल को काट देता है, और साथ ही, "8" पिन पर एक निम्न-स्तरीय "ओवरलोड/शॉर्ट-सर्किट" संकेत सिग्नल आउटपुट होता है। 

चित्र 7 में IGBT के चालू और बंद होने पर वोल्टेज और धारा के तरंगरूप दर्शाए गए हैं। चित्र से देखा जा सकता है कि गेट वोल्टेज बढ़ने पर, इसका C-ध्रुव धारा बढ़ता है, जबकि VCE वोल्टेज घटता है। जब IGBT बंद होता है, तो गेट वोल्टेज ऋणात्मक होता है, C-ध्रुव धारा घटती है, और VCE वोल्टेज बढ़कर विद्युत आपूर्ति वोल्टेज तक पहुँच जाता है। 

चित्र 7 IGBT टर्न-ऑफ वोल्टेज और करंट तरंग आरेख 

4। निष्कर्ष 

व्यावहारिक अनुप्रयोग के आधार पर, यह पत्र इलेक्ट्रिक वाहन मोटर नियंत्रक के आईजीबीटी मॉड्यूल ड्राइव सर्किट के डिजाइन विचार को उजागर करता है, आईजीबीटी मॉड्यूल की विशेषताओं, गेट ड्राइव सर्किट के डिजाइन और संरक्षण, सामान्य संचालन में आईजीबीटी मॉड्यूल के वर्तमान, वोल्टेज और तापमान संरक्षण की समस्याओं और सुरक्षा विधियों का सारांश देता है, और संबंधित डिजाइन सिद्धांत और सत्यापन योजना प्रदान करता है। 

वास्तविक सत्यापन साबित करता है कि यह सर्किट विश्वसनीय, व्यावहारिक, सुरक्षित है, और विभिन्न बड़े पैमाने के इलेक्ट्रिक वाहनों के मोटर नियंत्रकों के डिजाइन में व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है, और इसमें एक महान अनुप्रयोग संभावना है। 

[संदर्भ] 

[1] वांग यिंगली, डू मिंग, आदि। आईजीबीटी मॉड्यूल में बॉन्डिंग तारों के परजीवी मापदंडों को निकालते हैं [जे] केमिकल ऑटोमेशन एंड इंस्ट्रूमेंट 2014 ，41 （4） 419-422 

[2] आईजीबीटी गेट ड्राइव के डिजाइन के लिए कोड [N/OL]http://www.docin.com/p-374404232.html 

[3] फ़ूजी इलेक्ट्रिक कंपनी लिमिटेड का फ़ूजी आईजीबीटी मॉड्यूल एप्लिकेशन मैनुअल [एम]। 2011 09 

[4] हू मान-होंग, वांग या-किओंग का आईजीबीटी स्विचिंग प्रक्रिया में कलेक्टर वोल्टेज की परिवर्तन दर पर परजीवी समाई का प्रभाव [एन] जर्नल ऑफ शिनजियांग नॉर्मल कॉलेज2007.9 45-47 

[5] झांग जून, बियान किंग, आईजीबीटी पर आधारित इन्वर्टर ड्राइव सर्किट का डिज़ाइन [जे] स्वचालन प्रौद्योगिकी और अनुप्रयोग2011.30.3 103 -105 

[6] जियांग वेन्कू चांगमेंग एन आईजीबीटी मोटी फिल्म सर्किट M57962L [J] ऑनलाइन http://www.paper.eud.cn 

[7] सनी यांगजियांगमिंग इलेक्ट्रिक वाहन के मोटर नियंत्रक के लिए आईजीबीटी की ड्राइविंग और सुरक्षा तकनीक [N/OL] http://www.docin.com/p-539436665.html