драйвер и защита IGBT транзистора, Разработка драйвера для IGBT транзистора с защитой Опции

[LEXIS]

На днях попробовал сделать частотный преобразователь для 3-х фазного двигателя с восстановленной синусоидой на IGBT-транзисторах, схему взял за основу с журнала Радио №6 - "Инвертор для асинхронного двигателя". После сборки и первого запуска сгорело 3 IGBT-транзистора и 3 драйвера к ним - IR2110. После восстановления схемы и настройки защиты по максимальному току схема заработала вполне нормально. Но в очередной раз запуска вылетели опять IGBT-транзисторы и их драйвера. Теперь вопросы:
1. Как защитить схему и в частности IGBT-транзисторы.
2. Можно ли поставить на переход КЭ IGBT-транзистора сапрессор вольт на 400 - 430, это поможет или нет защитить его от выбросов напряжения при работе на индуктивную нагрузку. А в ЗЭ IGBT-транзистора поставить сапрессор вольт на 15-20 для защиты от повышения напряжения на переходе Затвор-Эммитер.

[NGK]

1. Как защитить схему и в частности IGBT-транзисторы.

Лучше всего использовать готовые IPM. Например от IR, или Fairchild или Mitsubishi
При использовании модулей, естественно, внимательно следовать рекомендациям производителя.

Либо приведите схему, без нее отвечать могут только телепаты.

[Unitra]

видел где-то перевод апноута от IR по поводу вот этих полумостовых дров семейства 211x
написали важную вещь - большую роль играет разводка схемы между дровами и ключами. Не помню суть (да и не работаю с этими дровами), но вроде как там было написано, что при неверной разводке при коммутации ключей на микросхему идёт отрицательный перенапряг и она не выдерживает, унося за собой также и ключи.

Если в вашей схеме пусковой ток двигателя не превышает допустимых норм, то выход ключей может быть обусловлен именно этой ситуацией

[LEXIS]

В архиве схема в PCAD2001 и разводка на плате. Насколько я понял из прочитанных мною недавно статей я сделал неправильно разводку платы - в частности от драйвера до затвора. Меня интересует в первую очередь как защитить переход ЗЭ и КЭ от превышения напряжения. Т.к. при КЗ напряжение на затворе начинает увеличиваться и даже при его отключении возможно включенное состояние транзистора. А также включение противоположного транзистора, что приведет к сквозному пробою обоих транзисторов. Драйвер IR2110 позволяет отключать его жестко, т.е. резко снимать с него напряжение, что при наличии значительных токов приводит к повышению напряжения на переходе КЭ и через емкость Мюллера к спонтанному открытию силового транзистора. Спецы по силой электронике поясните мне - я правильно изложил этот момент или нет?

Прикрепленные файлы

 Invertor.zip ( 37.17 килобайт ) Кол-во скачиваний: 255

 

[Unitra]

может, стоит не забывать, что кз как нарастание тока хоть и быстро, но не моментально, и имеет свою конечную величину.
может, стоит ввести в выходную цепь дроссель, снижающий скорость нарастания тока.

вот, нашёл пдфку как раз про ир2110, мож поможет?

Прикрепленные файлы

 IR2110_RUS.PDF ( 70.96 килобайт ) Кол-во скачиваний: 242

 

[injener]

h_t_t_p://www.symmetron.ru/suppliers/mitsubishi/ipm_v.shtml
раньше правильно было замечено. Там и защита от перегрузки по току, если не ошибаюсь. По крайней мере в некоторых точно есть

[_Pasha]

.../suppliers/mitsubishi/ipm_v.shtml
Там и защита от перегрузки по току, если не ошибаюсь.

Хотите человека подтолкнуть к тому, чтобы он и модуль спалил?

В архиве схема в PCAD2001 и разводка на плате.

выложите в *.png или *.pdf, плз.

[NGK]

Меня интересует в первую очередь как защитить переход ЗЭ и КЭ от превышения напряжения. Т.к. при КЗ напряжение на затворе начинает увеличиваться и даже при его отключении возможно включенное состояние транзистора. А также включение противоположного транзистора, что приведет к сквозному пробою обоих транзисторов. Драйвер IR2110 позволяет отключать его жестко, т.е. резко снимать с него напряжение, что при наличии значительных токов приводит к повышению напряжения на переходе КЭ и через емкость Мюллера к спонтанному открытию силового транзистора. Спецы по силой электронике поясните мне - я правильно изложил этот момент или нет?

Ошибки в схеме

1. С4 слишком велик, достаточно 500нФ .. 2мкФ, керамика.
2. Последовательно с VD1 стоит поставить сопротивление 5 .. 50 Ом для гашения колебаний на С4
3. R1,R2 великоват, я бы сделал его меньше 10Ом
4. R3,R4 - недопустимо велик, лучше выбирать его из диапазона 0,5кОм .. 1,5кОм

R3,R4 нужны, в частности, для того, чтобы избежать открытия транзисторов при подаче напряжения питания. При подаче напряжения питания через емкость затвор-коллектор может натекать напряжение на затворе и приоткрывать транзистор, причем оба транзистора в полумосте. Поэтому R3,R4 должны быть как можно меньше по номиналу и стоять как можно ближе к ножкам транзистора.

Ошибки в трассировке.

1. С4 очень далеко от VD1, там могут быть колебания и перенапряжения с такой площадью контура.
2. Транзисторы недопустимо далеко от драйверов и слишком далеко друг от друга.
3. R3,R4 при таком положении бесполезны. В варианте "самоделка" их вообще лучше паять на ножки транзистора около корпуса.
4. Диоды VD4,VD5 слишком далеко от транзисторов.
5. Конденсатор С5 слишком далеко от транзисторов и не должен подключаться на "усики" от дорожки. Его следует включать непосредственно в дорожкам на плате. Измените форму дорожек для этого. Сами ножки конденсатора должны быть как можно короче, желательно без гибки.

Выводы. Еще раз рекомендую использовать IPM. Выгорают Ваши транзисторы из-за ошибок в схеме, а не из-за сверхтоков.
Теперь немного расчетов.
IR2110*3 шт = 138руб.
IRG4BC30U * 6 шт = 240 руб.
КД257В * 6 шт. = 138 руб.
Итого 516руб
Плюс рассыпуха + печатная плата + радиатор + монтаж.
Только на первый взгляд может показаться, что IPM в 2,4 раза дороже.
Если же Вы все-таки хотите собирать из дискретных компонентов, то возьмите себе в качестве ориентира площадь аналогичного IPM и разведите Вашу плату так, чтоб ее площадь с 6-ю ключами не превышала площадь IPM более чем в два раза. В этом случае есть высокая вероятность, что плата разтрассирована правильно.
Ну и чтение, на сон грядущий.

[LEXIS]

1. В архиве pdf-ки схемы и печатки.
2. По поводу IPM давно к ним присматриваюсь, но т.к это первае мое устройство с IGBT не хочется тратить свои деньги на поджарку IPM модулей пока не разбирусь с основами силовой техники на рассыпухе.
3. Отдельное спасибо NGK за советы. Испавлю печатку и выложу здесь.
4. По поводу изменения схемы: диоды VD4 и VD5 хотел заменить на саппрессоры 1.5KE440, вместо R3, R4 также хотел поставить саппрессоры 1.5KE15.
5. По поводу печатки я понял что неправильно ее развел когда стал читать про драйвера для управления IGBT транзисторами, но было уже поздно, как говорится поезд ушел, остались только головешки. Кто будет читать это, хочу заметить, что первый мой вариант печатки это то как НЕ надо делать платы под силовую технику.

Товарищу Unitra и NGK спасибо за чтиво. Познавательно.

Прикрепленные файлы

 invertor_pdf.zip ( 53.03 килобайт ) Кол-во скачиваний: 268

 

[NGK]

4. По поводу изменения схемы: диоды VD4 и VD5 хотел заменить на саппрессоры 1.5KE440, вместо R3, R4 также хотел поставить саппрессоры 1.5KE15.

Настоятельно НЕ рекомендую этого делать.
Диоды VD4, VD5 нужны для замыкания тока протекающего "против" направления проводимости открытого ключа. Для индуктивной нагрузки это будет происходить суммарно на половине периода основной частоты для каждого ключа. Паразитных обратных диодов (как в мосфетах) в БТИЗах нет. В некоторые (многие) модели БТИЗов вставляют в корпус встречно-параллельный диод, но это необходимо проверять по документации.
Резисторы R3,R4 и супрессоры не заменяют друг друга, а работают на разные случаи. Резисторы не дают приоткрываться транзистору при нерабочем драйвере (в обрыве) по фронтам напряжения коллектор-затвор (эмиттер-затвор). Супрессоры ограничивают пиковое напряжение "звона на паразитах" на затворе. Грамотным решением для дискретов было бы в затворе использовать оба решения.

Удачи.

[Unitra]

ну и если говорить про эффект Мюллера, то сопротивление резисторов в ЗЭ должно быть малым, чтобы не дать ключам открываться

что-то я повторил слова NGK невнимательный стал

Сообщение отредактировал Unitra - Jan 20 2011, 15:35

[_Pasha]

Плату посмотрел. Вы с ума сошли - это кладбище для транзюков и драйверов

[LEXIS]

Предлагаю измененный вариант платы управления IGBT. Поясню некоторые моменты на плате: добавлен диод VD6 и резистор R7 для защиты от отрицательного напряжения на выводе 5 драйвера D1. Дохнут они наравне с транзисторами. Думаю поможет. Добавил саппрессоры VD10, VD11 - для защиты от перенапряжений перехода ЗЭ. Резисторы R3 и R4 оставил и уменьшил их номинал до 910 Ом - надо проверять на рабочей плате. Для ускорения времени закрытия транзистора ввел дополнительный резистор R6, он только только в верхнем плече - согласно рекомендации из ir2110_rus.pdf. Чесались руки добавить саппрессоры параллельно диодам VD4 и VD5, но не стал этого делать.
Что можете сказать по поводу новой схемы.
Господа руководители - а где возможность загрузки своих файлов?


Сообщение отредактировал LEXIS - Jan 21 2011, 14:25

[Herz]

Господа руководители - а где возможность загрузки своих файлов?

А какие проблемы? Под окошком, в котором Вы пишете сообщение, в правом углу есть для этого все необходимые инструменты. Жмёте кнопку "обзор", выбираете свой файл, жмёте кнопку "загрузить", дожидаетесь загрузки. Затем при помощи опций "управление текущими файлами" добавляете картинку (или что-то другое) в окно сообщения.

[LEXIS]

Проблема в том, что Opera 11 не загружает панель "Прикрепление файлов", хотя до этого все нормально работало.
Файл прикрепляю - это исправленная схема. Что можете сказать о ней.

Прикрепленные файлы

 cxema.pdf ( 32.13 килобайт ) Кол-во скачиваний: 404