ฮิต: ความรู้เบื้องต้น

เพราะigtมีสลับเนื่องจากความถี่สูง การใช้พลังงานในการนำไฟฟ้าต่ำ และการควบคุมเกตที่สะดวก ทำให้ IGBT ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในระบบแปลงพลังงานสูง ในการใช้งาน IGBT นอกเหนือจากระดับทางเทคนิคของตัวมันเองแล้ว ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งที่ต้องพิจารณาคือ การออกแบบวงจรขับนั้นมีความเหมาะสมและน่าเชื่อถือหรือไม่ วงจรขับ IGBT เป็นแหล่งพลังงานวงจรไฟฟ้าระหว่างตัวควบคุมและอินเตอร์เฟซThe circuit is closely related to the power consumption and reliability of the system. An optimized driver is indispensable in the power conversion system. Choosing an appropriate driver circuit is closely related to the reliability of the overall converter solution.

โดยหลักแล้วไดรเวอร์จะทำหน้าที่สามอย่างดังต่อไปนี้ อย่างแรกคือหน้าที่ในการขับเคลื่อน ซึ่งจะให้กำลังขับที่เพียงพอสำหรับสวิตช์ igbtปัจจุบัน, to ensure that igbt can be reliably turned on and off under its control; secondly, the driver must have a protection function. When igbt occursไฟฟ้าลัดวงจรหรือในกรณีที่มีกระแสไฟเกิน ตัวขับมอเตอร์สามารถปิดการทำงานของ IGBT ได้ในเวลาที่สั้นที่สุดเพื่อป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าเสียหายนอกจากนี้ ในการใช้งานแรงดันสูงและกำลังสูง ตัวขับ (driver) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างวงจรควบคุมและวงจรไฟฟ้า จะต้องมีฟังก์ชันการแยกทางไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่าวงจรควบคุมจะไม่ถูกรบกวนหรือได้รับผลกระทบจากวงจรไฟฟ้าOn the premise of satisfying the above three functions, the driver must also consider the relationship between flexibility, performance and price.

เนื่องจาก IGBT มีความสามารถในการรับกระแสและระดับแรงดันที่แตกต่างกัน จึงทำให้ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับวงจรขับของ IGBT ก็แตกต่างกันไปด้วย ในการใช้งานกำลังต่ำ เนื่องจากกระแสขับค่อนข้างน้อย จึงมักใช้วงจรขับแบบรวม (integrated driver) ในการใช้งานกำลังสูงและแรงดันสูง เช่น แหล่งจ่ายไฟ UPS กำลังสูง จะใช้วงจรขับแรงดันสูงตัวแปลงความถี่เป็นต้น ซึ่งต้องการให้ไดรเวอร์จ่ายกระแสขับที่มากขึ้น แรงดันแยกที่สูงขึ้น และฟังก์ชันการป้องกันที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น บทความนี้มุ่งเน้นไปที่โมดูลขับเคลื่อน IGBT กำลังสูงที่ใช้กันทั่วไปในท้องตลาด เช่น SKHI22 ของ Semikron และ 2SD315A ของ Concept เป็นต้น และวิเคราะห์คุณลักษณะทางเทคนิคทั่วไป จุดเด่นในการออกแบบ และแนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของเทคโนโลยีขับเคลื่อน IGBT กำลังสูง

2. การวิเคราะห์คุณลักษณะทางเทคนิค

2.1 ฟังก์ชันการประมวลผลสัญญาณแบบสมบูรณ์

ในการใช้งานแรงดันสูงและกำลังสูง การรับประกันความน่าเชื่อถือของสัญญาณขับ IGBT นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น สัญญาณรบกวนที่รุนแรงจากสวิตช์ และต้นทุนที่สูงของ IGBT ดังนั้น โมดูลขับ IGBT กำลังสูงจึงมักมีฟังก์ชันการประมวลผลสัญญาณพัลส์ขับที่สมบูรณ์ ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือของสัญญาณพัลส์ของเกต IGBT ฟังก์ชันการประมวลผลสัญญาณขับทั่วไปมีดังต่อไปนี้:

(1) ฟังก์ชันการประสานพัลส์แบบสองช่องสัญญาณ

เมื่อโมดูลขับส่งสัญญาณพัลส์สองสัญญาณเพื่อควบคุม IGBT ตัวบนและตัวล่างบนแขนบริดจ์เดียวกัน หากสัญญาณขับควบคุมการนำไฟฟ้าของ IGBT ทั้งสองตัวพร้อมกัน จะเกิดการลัดวงจร ซึ่งอาจทำให้ IGBT หรืออุปกรณ์อื่นๆ เสียหายได้ เพื่อป้องกันสถานการณ์ดังกล่าว จึงมีการออกแบบวงจรล็อกสัญญาณไว้ภายในโมดูลขับ เพื่อให้แน่ใจว่าเมื่อสัญญาณพัลส์อินพุตทั้งสองเป็นค่าสูงพร้อมกัน สัญญาณเอาต์พุตทั้งสองจะเป็นค่าต่ำพร้อมกัน เพื่อป้องกันการลัดวงจร เมื่อต้องการควบคุมสัญญาณขับคู่แบบอิสระ ฟังก์ชันล็อกสัญญาณยังสามารถป้องกันได้ผ่านขั้วต่อภายนอก

(2) Narrow pulse suppression function

สัญญาณพัลส์แคบๆ ที่เกิดจากวงจรควบคุมหรือการรบกวน ฯลฯ จะถูกส่งเข้าไปที่เกตของ IGBT ผ่านทางไดรเวอร์ ซึ่งอาจทำให้ IGBT ทำงานสวิตช์เสร็จในเวลาอันสั้น สัญญาณพัลส์ที่สั้นเกินไปจะทำให้ IGBT ปิดก่อนที่จะเปิดอย่างสมบูรณ์ ซึ่งส่งผลเสียต่อเอาต์พุตของตัวแปลง เพิ่มการสูญเสียการสวิตช์ของ IGBT และลดประสิทธิภาพของระบบ วงจรกรองถูกออกแบบไว้ในไดรเวอร์เพื่อกำจัดสัญญาณพัลส์แคบๆ ซึ่งเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของ IGBT

(3) Dead time setting function

ในโหมดการทำงานแบบฮาล์ฟบริดจ์ IGBT ทั้งสองตัวจะต้องเปิดใช้งานทีละตัว เพื่อป้องกันไม่ให้ IGBT ทั้งสองตัวเปิดใช้งานพร้อมกันในระหว่างกระบวนการสวิตช์ จึงต้องเพิ่มช่วงเวลาหน่วง (dead time) เข้าไปเมื่อเปิดใช้งาน IGBT ทั้งสองตัวสลับกัน ช่วงเวลาหน่วงจะแตกต่างกันไปตามคุณลักษณะของ IGBT ที่แตกต่างกัน ในโมดูลขับเคลื่อนกำลังสูงแบบสองช่องสัญญาณ จะมีการออกแบบวงจรควบคุมช่วงเวลาหน่วงไว้ภายใน และขนาดของช่วงเวลาหน่วงสามารถปรับได้โดยใช้วิธีการเชื่อมต่อขั้วต่อภายนอกที่แตกต่างกัน เช่น การเชื่อมต่อขั้วต่อภายนอกที่มีความจุต่างกันปริมาตร(2sd106) หรือระดับสูงและต่ำ (skhi22a/b)

รูปที่ 1 แสดงเซมิกรอมThe signal processing block diagram of the company's igbt high-power driver [3] includes various signal processing functional modules, whose purpose is to ensure the reliability of the igbt drive signal.

2.2 วิธีการส่งสัญญาณขับเคลื่อนแบบแยกส่วน

เนื่องจากวงจรขับ IGBT แรงดันสูงและกำลังสูงทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูง เพื่อให้แน่ใจว่าตัวควบคุมจะไม่ได้รับผลกระทบจากด้านแรงดันสูง สัญญาณพัลส์ขับจะต้องถูกแยกออกก่อนส่งไปยังเกตของ IGBT วิธีการแยกที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การแยกด้วยแสงและการแยกด้วยแม่เหล็ก การแยกด้วยแสงประกอบด้วยออปโตคัปเปลอร์การแยกตัวและใยแก้วนำแสงIsolation, optocoupler isolation method has problems such as transmission delay, aging and reliability due to the relatively low isolation voltage. It is rarely used in high-voltage applications where the DC bus voltage exceeds 800v. And adoptหม้อแปลงพัลส์วิธีการแยก (การแยกด้วยสนามแม่เหล็ก) สามารถทำให้ได้แรงดันแยกที่ค่อนข้างสูง และหม้อแปลงไฟฟ้ามีความน่าเชื่อถือสูง มีความล่าช้าในการส่งสัญญาณน้อย สามารถทำความถี่ในการสวิตช์ได้สูงขึ้น และไม่มีปัญหาเรื่องการเสื่อมสภาพ ดังนั้น ไดร์เวอร์ IGBT แรงดันสูงส่วนใหญ่จึงใช้หม้อแปลงพัลส์เป็นส่วนประกอบในการแยกสัญญาณ เพื่อให้การส่งสัญญาณขับเคลื่อนเป็นไปอย่างแยกส่วน

The traditional driving pulse transformer isolates the amplified pulse signal and directly drives the IGBT or power MOS tube. Its basic circuit principle is shown in Figure 2. The function of the primary series capacitor is to remove the DC component of the drive pulse. The secondary parallel voltage regulator tube is used to prevent the output voltage from being too high and damaging the power switch tube. This working method does not require a separate driving power supply, the circuit design is simple, and the cost is relatively low. However, when the duty cycle of the driving pulse varies widely, especially when the duty cycle is relatively large, since the volt-second area of ​​the transformer output waveform in one cycle must be equal, the amplitude of the output positive pulse may be reduced, making it impossible to drive the igbt normally. The control pulse duty cycle is usually required to be less than 50%. At the same time, the pulse transformerแกนแม่เหล็กThe saturation problem also limits the on-time of the control pulse. Another disadvantage is the distortion of the driving waveform, especially when driving high-power IGBT. Due to the relatively large input capacitance of IGBT, the driving pulse waveform of the secondary output of the pulse transformer is difficult to meet the driving requirements. Therefore, this driving method is mainly used in low-powerแหล่งจ่ายไฟสลับกลาง.

สำหรับ IGBT แรงดันสูงและกำลังสูง วิธีการขับเคลื่อนข้างต้นไม่สามารถนำมาใช้ได้ วิธีที่นิยมใช้กันทั่วไปคือการปรับสัญญาณพัลส์ขับเคลื่อนและแปลงขอบขาขึ้นและขอบขาลงให้เป็นสัญญาณพัลส์แคบสองสัญญาณที่กลับด้านกัน ตัวแปลงพัลส์ทำหน้าที่แปลงสัญญาณพัลส์ทั้งสองนี้เท่านั้นการแต่งงานกันไปยังระดับรอง จากนั้นจึงกู้คืนสัญญาณพัลส์ขับเคลื่อนผ่านวิธีการสร้างใหม่ระดับรอง หลักการทำงานแสดงในรูปที่ 3

This method can be called pulse edge coupling transmission method. The advantage of this method is that the pulse transformer only transmits narrow pulse signals with a fixed pulse width and can adapt to driving pulse signals with a wide range of duty cycle changes. Since the transformer transmits narrow pulse signals, the core and windings of the transformer can take relatively small values, and the corresponding leakage inductance and distributed capacitance are also relatively small, which is beneficial to the design of the pulse transformer and signal transmission. The disadvantage is that the conversion and reconstruction circuit is added, and the circuit is relatively complicated. Figure 4 shows the primary experimental waveform of the pulse transformer after conversion.

เพื่อให้ผู้ใช้สามารถออกแบบแหล่งจ่ายไฟได้ง่ายขึ้น โมดูลขับ IGBT กำลังสูงมักจะมีตัวแปลง DC/DC อยู่ภายใน ตัวแปลง DC/DC ที่มีระดับแรงดันแยกสูงไม่จำเป็นต้องให้ผู้ใช้ต้องออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบแยกแยกต่างหาก ตัวแปลงแบบแยกในตัวมักใช้โครงสร้างแบบฮาล์ฟบริดจ์หรือพุชพูล เพื่อเพิ่มแรงดันแยกและลดความซับซ้อนของวงจรควบคุมตัวแปลง โดยทั่วไปจึงไม่มีการควบคุมแบบวงปิด ไดรเวอร์บางตัวเพิ่มแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นที่ปลายเอาต์พุตเพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าในการขับ เพื่อลดขนาดของหม้อแปลง ความถี่ในการทำงานส่วนใหญ่จึงสูงกว่า 100 kHz ในการใช้งานแรงดันสูงและกำลังสูง ขึ้นอยู่กับแรงดันบัส ไดรเวอร์ต้องมีความทนทานต่อแรงดันแยกสูงระหว่างขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ แรงดันบัส 900 VDC ต้องการแรงดันแยกอย่างน้อย 4 KV AC อีกปัจจัยหนึ่งที่ต้องพิจารณาคือความทนทานต่อ dv/dt เมื่อ IGBT สวิตช์ด้วยความเร็วสูง อาจเกิด dv/dt ที่สูงมากได้ สัญญาณนี้สามารถส่งผ่านไปยังวงจรควบคุมหลักผ่านหม้อแปลงแยกหรือหม้อแปลงพัลส์ ทำให้เกิดการรบกวนต่อวงจรควบคุม ดังนั้น ในการออกแบบหม้อแปลงแยก จึงจำเป็นต้องมีค่าความจุคู่ควบปฐมภูมิและทุติยภูมิที่เล็กมากด้วย ขนาดของค่าความจุคู่ควบของหม้อแปลงจะถูกกำหนดตามข้อกำหนดเฉพาะสำหรับความทนทานต่อ dv/dt ซึ่งโดยทั่วไปจะมีค่าน้อยกว่า 20pf

กระบวนการผลิตหม้อแปลงเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุแรงดันแยกสูงที่กล่าวถึงข้างต้น เพื่อเพิ่มความทนทานต่อแรงดันแยกและลดความจุคู่ควบระหว่างขดลวดปฐมภูมิ ทุติยภูมิ หรือทุติยภูมิ ขดลวดมักจะพันแยกกันและคั่นด้วยแผ่นกั้นฉนวน บางครั้งจำเป็นต้องเคลือบผิวของแกนแม่เหล็กด้วยวัสดุฉนวนที่หนาขึ้นหรือพันด้วยลวดฉนวนสามชั้น รูปที่ 5 เป็นแผนภาพโครงสร้างของหม้อแปลงของโมดูลขับ IGBT 2ED300C17 ของ eupec [4]

2.4 การป้องกันการลัดวงจรและการปรับค่าเกณฑ์

วิธีการป้องกันการลัดวงจรหรือกระแสเกินของ IGBT ที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันนั้นทำได้โดยการตรวจจับค่าแรงดันของ VCE [5] เมื่อ IGBT เกิดการลัดวงจรหรือกระแสเกิน พื้นที่การทำงานของมันจะออกจากโซนอิ่มตัวและแรงดัน VCE จะเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งวงจรป้องกันหลักการดังกล่าวแสดงไว้ในรูปที่ 6 ผ่านไดโอดd เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุของ IGBT เพื่อตรวจจับภาวะอิ่มตัวต่ำของ IGBT การเพิ่มขึ้นของแรงดัน VCE จะทำให้ศักย์ไฟฟ้าแอโนดของไดโอดอนุกรมเพิ่มขึ้นตามไปด้วย เมื่อเกินเกณฑ์การลัดวงจรที่ตั้งไว้ วงจรป้องกันจะทำงานและปิด IGBT เนื่องจากแรงดันตัวเก็บประจุของ IGBT ค่อนข้างสูงในช่วงแรกของการเปิด หากวงจรป้องกันทำงานในเวลานี้ อาจทำให้เกิดความผิดปกติได้ ต้องตั้งค่าช่วงเวลาหยุดทำงาน (dead zone time) ซึ่งในช่วงเวลานั้นวงจรป้องกันการลัดวงจรจะไม่ทำงาน ฟังก์ชันนี้เชื่อมต่อแบบขนานผ่านสวิตช์ s และภายนอกความต้านทานIt is realized by rce and capacitor cce. When igbt is turned off, s is turned on, and capacitor cce is charged to 15v. When igbt is turned on, s is turned off, and the cce capacitor is discharged through rce. The discharge end voltage is:

This can make the reference voltage higher than the detection voltage in the early stage of igbt turn-on, preventing the protection circuit from malfunctioning. The waveform during normal operation is shown in Figure 7(a). The waveform when a short circuit or overcurrent fault occurs is shown in Figure 7(b).

2.5 วิธีการส่วนติดต่อผู้ใช้

เพื่อให้สามารถใช้งานร่วมกับโมดูล IGBT ที่ผลิตโดยผู้ผลิตหลายราย ไดรเวอร์ IGBT ต้องมีอินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่าย นอกจากนี้ยังต้องมีความยืดหยุ่นสูงและต้นทุนที่ประหยัด โมดูลไดรเวอร์ทั่วไปในท้องตลาดปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้...การเชื่อมโลหะImplement the connection with igbt on the pcb board, such as: skhi22, 2sd315a and 2ed300c17, etc. In order to facilitate installation, a direct plug-in connection method is also used. Figure 8 is the appearance of the skyper driver module developed by semikron. It is connected to the drive interface board in a plug-in manner.

เนื่องจากโมดูลขับเคลื่อน (แกนขับเคลื่อน) ทำหน้าที่เฉพาะฟังก์ชันพื้นฐานที่สำคัญที่สุดในการขับเคลื่อนเท่านั้น การเชื่อมต่อกับโมดูลต่างๆ ในการใช้งานที่แตกต่างกันจึงต้องอาศัยแผงอินเทอร์เฟซ ชุดโมดูลขับเคลื่อนทั้งหมดประกอบด้วยโมดูลพลังงานที่มีอินเทอร์เฟซแบบสปริง แกนขับเคลื่อนมาตรฐานหรือแบบปรับปรุง และแผงอินเทอร์เฟซที่เชื่อมต่อแกนขับเคลื่อนกับโมดูลที่กำหนด แผงอินเทอร์เฟซที่สามารถปรับแต่งได้มีข้อได้เปรียบที่โดดเด่น คือ ผู้ใช้สามารถปรับและกำหนดคุณลักษณะการสวิตช์ของ IGBT ได้ด้วยตนเอง ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนความเร็วในการเปิดหรือปิด IGBT โดยการปรับ rgon หรือ rgoff การปรับเวลาหน่วงหรือปิดใช้งานฟังก์ชันการล็อค การปรับจุดป้องกัน VCE และเวลาหน้าต่าง เป็นต้น เมื่อเทียบกับโมดูลพลังงานอัจฉริยะ (IPM) ที่มีอยู่ในตลาดปัจจุบัน แผงอินเทอร์เฟซทำให้ระบบทั้งหมดมีความยืดหยุ่นและปรับให้เข้ากับการใช้งานที่แตกต่างกันได้ง่ายขึ้น เมื่อตั้งค่าพารามิเตอร์ของระบบแล้ว ระบบทั้งหมดสามารถใช้งานได้ง่ายเหมือนกับ IPM การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าKระหว่างโมดูลเซมิกซ์และแผงอินเทอร์เฟซนั้นทำผ่านสปริงที่ติดตั้งอยู่ในโมดูลเซมิกซ์และชั้นล่างของแผงอินเทอร์เฟซติดต่อเราto achieve. After assembly, the contacts of the interface board touch the spring contacts of the module, completing the electrical connection through pressure contact. Contact pressure increases the reliability of the power module compared to soldering technology. Similarly, the plug-in connection between the drive core and the interface board is also to avoid welding [6]. Figure 9 is an example diagram of the connection between the driver core, interface board and semix module.

2.6 Highly integrated

The development trend of the driver is to be highly integrated, which can reduce the size of the driver and be more closely integrated with the igbt, making it easier to install, reducing the length of the connection lines between the driver igbt modules, and reducing the leadsการเหนี่ยวนำเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ โมดูลไดรเวอร์ igbt ที่บริษัทต่างชาติบางแห่งพัฒนาขึ้นในปัจจุบันจึงใช้เทคโนโลยีพิเศษที่พัฒนาขึ้นเองทั้งหมดไอซีASICFor example: Semikron's skic2001a and Concept's ldi001 and lgd001. Through the application of ASIC, most of the control and protection functions can be implemented with IC, which greatly reduces the size of the drive and increases the reliability of the igbt drive.

3. แนวโน้มการพัฒนาของโมดูลขับเคลื่อน IGBT แรงดันสูงและกำลังสูง

As a composite power semiconductor, igbt is being used more and more widely, especially in high-power converters, due to its low power consumption, high switching frequency and large current capacity. The requirements for its drive circuit will also become higher and higher. The main technical development directions are reflected in the following aspects.

(1) Higher integration

ในปัจจุบัน โมดูลขับ IGBT กำลังสูงยังมีขนาดค่อนข้างใหญ่ เพื่อเพิ่มความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าแยกส่วน มักใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อช่วยในการแยกส่วน แต่หม้อแปลงไฟฟ้ามีขนาดและน้ำหนักค่อนข้างมาก และยากต่อการรวมเข้ากับวงจร ดังนั้น ในอนาคต ไดรฟ์จะใช้โมดูลที่มีขนาดเล็กกว่าและรวมเข้ากับวงจรได้ง่ายกว่าisolatorcomponents, such as applying piezoelectric transformers or advanced magnetic integration technology to reduce the size and weight of isolation components and increase integration [7]. It is foreseeable that in the future, high-power IGBT and its drive circuit will be integrated into the same module. Users only need to directly introduce the control signal into the power module to control the IGBT.

(2) แรงดันแยกที่สูงขึ้น

ไดร์เวอร์ในปัจจุบันใช้ตัวแยกสัญญาณแบบออปโตคัปเปลอร์และหม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อแยกวงจร ข้อดีของออปโตคัปเปลอร์คือขนาดเล็ก แต่มีข้อเสีย เช่น แรงดันแยกวงจรค่อนข้างต่ำ เสื่อมสภาพง่าย และมีความล่าช้ามาก ส่วนการแยกวงจรด้วยหม้อแปลงไฟฟ้ามีแรงดันแยกวงจรสูงกว่าและมีความล่าช้าน้อยกว่า แต่มีขนาดใหญ่กว่า ดังนั้น เมื่อต้องการการแยกวงจรแรงดันสูง จึงมักใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อแยกวงจร ปัจจุบัน แรงดันแยกวงจรสูงสุดของโมดูลไดร์เวอร์ที่แยกวงจรด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าอยู่ที่ประมาณ 3300 โวลต์ ส่วนระดับแรงดันสูงสุดของ IGBT นั้นสูงถึง 6500 โวลต์ เพื่อให้สามารถใช้งานกับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ จึงต้องใช้ไดร์เวอร์ที่มีแรงดันแยกวงจรสูงกว่า

(3) กำลังขับเคลื่อนที่มากขึ้น

The capacity of igbt modules is constantly increasing, and the current capacity of a single module can already reach 3600a. Sometimes in order to increase the capacity, it is usually operated in parallel, which also puts forward higher requirements for the driving power of the driver. The maximum output current of the driver must be increased accordingly, especially when multiple modules are used in parallel, the average output power of the driver is required to reach 5w~10w, and the instantaneous maximum output current is required to reach more than 30a.

(4) Higher switching frequency

เพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานในแหล่งจ่ายไฟแบบเหนี่ยวนำความร้อน ความถี่ในการสวิตช์ของ IGBT จึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิต ความถี่ในการสวิตช์สูงสุดของ IGBT สามารถสูงกว่า 100 kHz ได้แล้ว ซึ่งสามารถทดแทนหลอด MOS กำลังสูงได้บางส่วน สำหรับวงจรขับนั้น หมายความว่าต้องให้กำลังขับที่มากขึ้น และวงจรขับต้องมีเวลาหน่วงพัลส์ขับและเวลาขึ้นลงที่สั้นลง รวมถึงกระแสขับสูงสุดทันทีที่มากขึ้น เป็นต้น

(5) ฟังก์ชันที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

เทคโนโลยีขับเกตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันไม่สามารถควบคุม di/dt และ dv/dt ที่เกิดจากกระบวนการสวิตช์ของ IGBT ได้ จึงไม่สามารถควบคุม EMI ของวงจรแปลงได้ เทคโนโลยีขับเกตแบบแอคทีฟสามารถควบคุม di/dt และ dv/dt ที่สูงขึ้นซึ่งเกิดจากการสวิตช์ของ IGBT ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงสามารถทำให้ IGBT ทำงานในพื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น ลด EMI ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการสวิตช์ และลดวงจรดูดซับบัฟเฟอร์ของ IGBT ลงได้ ในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านี้ เทคโนโลยีขับเกตแบบแอคทีฟสามขั้นตอนเป็นเทคโนโลยีขับเกตแบบแอคทีฟที่มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวาง [8] นอกจากนี้ เพื่อตอบสนองความต้องการของการใช้งาน IGBT แบบอนุกรมและแบบขนาน ไดรเวอร์จะต้องมีฟังก์ชันการแบ่งแรงดันและกระแสแบบไดนามิกด้วย

4 บทสรุป

IGBT เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังที่สำคัญในระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง และได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องมาหลายปี เนื่องจากช่วยให้อุปกรณ์และเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์กำลังมีประสิทธิภาพสูงขึ้น ความถี่ในการสวิตช์สูงขึ้น และการออกแบบอุปกรณ์แปลงพลังงานมีขนาดเล็กลง ด้วยการพัฒนาประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง ทำให้ขอบเขตการใช้งานของอุปกรณ์ IGBT ขยายวงกว้างขึ้น ไม่เพียงแต่ในอุตสาหกรรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระบบแปลงพลังงานอื่นๆ อีกมากมาย โดยได้เข้ามาแทนที่ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์กำลังสูงทรานซิสเตอร์(gtr), power mosทรานซิสเตอร์สนามผล(MOSFET) แม้กระทั่งการปิดประตูทางเลือกก็เกิดขึ้นทรานซิสเตอร์(gto) แนวโน้มที่สมจริง เทคโนโลยีโมดูลขับ IGBT กำลังสูงจะได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และระดับการรวมวงจรก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานและ EMI ของ IGBT และเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิต IGBT และการเพิ่มขึ้นของสาขาการใช้งาน ความต้องการด้านประสิทธิภาพของไดรฟ์จึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้สอดคล้องกับประสิทธิภาพของ IGBT รุ่นใหม่ ผู้ผลิตไดรฟ์ต่างๆ จึงกำลังพัฒนาผลิตภัณฑ์ไดรฟ์ IGBT ที่มีประสิทธิภาพสมบูรณ์ยิ่งขึ้น

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้คัดลอกมาจาก "Semiconductor Online" บทความนี้เป็นเพียงความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนเท่านั้น และไม่ได้แสดงถึงความคิดเห็นของ Sacco Micro และอุตสาหกรรม การคัดลอกและแบ่งปันมีจุดประสงค์เพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาเท่านั้น โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปคัดลอก หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก