Hoe IGBT controleren?

In dit artikel leren we u hoe u IGBT’s kunt besturen, ze als schakelaars kunt gebruiken, hun functionaliteit kunt testen, ze in omvormers kunt implementeren en hun gedrag bij negatieve spanning kunt begrijpen. Tegen het einde krijgt u een goed inzicht in de praktische aspecten van het werken met IGBT’s.

Hoe IGBT controleren?

Het besturen van een IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) omvat het beheren van de poortterminal met een spanningsbron. Hier zijn de belangrijkste stappen voor het besturen van een IGBT:

1. Toepassing poortspanning: Om de IGBT in te schakelen, moet u een positieve poortspanning toepassen, doorgaans tussen 10V en 20V. Deze spanning creëert een elektrisch veld waardoor er stroom kan vloeien tussen de collector en de emitter.
2. Gate Drive Circuit: Een gate driver is essentieel om de benodigde spanning te leveren om de IGBT aan en uit te zetten. Het beheert het laden en ontladen van de poortcapaciteit. Normaal gesproken wordt een spanning van +15V gebruikt om de IGBT in te schakelen, en een lichte negatieve spanning (zoals -5V) om ervoor te zorgen dat deze goed wordt uitgeschakeld.
3. Uitschakelproces: Om de IGBT uit te schakelen, moet u de poortspanning terugbrengen naar nul of een negatieve waarde. Om dit te bereiken ontlaadt de poortaandrijver gewoonlijk de poortcapaciteit.
4. Bescherming: Bij het besturen van de IGBT is het belangrijk om beveiligingscircuits te gebruiken om deze te beschermen tegen spanningspieken en overmatige stromen. Snubbercircuits, klemdiodes of een stroombegrenzend systeem worden doorgaans gebruikt om de betrouwbaarheid tijdens bedrijf te vergroten.

Hoe IGBT als schakelaar gebruiken?

Om een ​​IGBT als schakelaar te gebruiken, volgt u deze stappen:

1. Gate Control: IGBT’s zijn spanningsgestuurde apparaten, dus de poortspanning is de sleutel tot schakelen. Breng een poortspanning aan (ongeveer +15V) om de schakelaar AAN te zetten, waardoor er stroom kan stromen tussen de collector en de emitter.
2. Uitschakelregeling: Om de IGBT uit te schakelen en de stroom te stoppen, verlaagt u de poortspanning naar nul of past u een negatieve poortspanning toe (-5V of zo).
3. Schakelen in circuits: IGBT’s zijn ideaal voor gebruik in schakeltoepassingen met hoog vermogen. In DC-circuits schakelt de IGBT de stroom in en uit volgens de ingangspoortsignalen. In AC-circuits kan de IGBT deel uitmaken van een complexere opstelling om wisselstromen te beheren.
4. Schakelsnelheid: IGBT’s schakelen langzamer in vergelijking met MOSFET’s, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met lage tot middenfrequentie, vooral bij stroomconversie en motorbesturing.

Hoe IGBT controleren?

Volg deze stappen om een ​​IGBT-module te testen:

1. Visuele inspectie: Begin met een fysieke controle op tekenen van schade, zoals verbrande plekken, scheuren of losse verbindingen.
2. Diodetest met een multimeter:
   • Collector-emitterverbinding: Stel de multimeter in op de diodemodus en plaats de positieve draad op de collector en de negatieve draad op de emitter. Een gezonde IGBT moet een hoge weerstandswaarde vertonen.
   • Gate-Emitter Junction: Plaats de positieve kabel op de gate en de negatieve kabel op de emitter. U zou een kleine spanningsval moeten zien (meestal 0,6-1V). Als dit ontbreekt of nul aangeeft, is de IGBT-poort mogelijk beschadigd.
3. Gate Charge Test: Breng een kleine spanning (ongeveer 15 V) aan op de gate en controleer de stroom tussen de collector en de emitter. Als de IGBT niet schakelt of vast blijft zitten, is deze mogelijk defect.
4. IGBT-tester: Voor uitgebreider testen kan een IGBT-tester worden gebruikt om de poortdrempelspanning, stroomversterking en andere prestatieparameters te controleren.

Hoe IGBT in een omvormer gebruiken?

IGBT’s spelen een cruciale rol bij het ontwerp van omvormers, vooral in toepassingen met hoog vermogen, zoals motoraandrijvingen en systemen voor hernieuwbare energie. Hier ziet u hoe ze worden gebruikt:

1. Basisconfiguratie: In een omvormer zijn IGBT’s gerangschikt in een brugconfiguratie (gewoonlijk een H-brug) om gelijkstroom om te zetten in wisselstroom. Het schakelen van IGBT’s regelt de uitgangsgolfvorm.
2. Schakelbediening: De poort van elke IGBT wordt bestuurd door pulsbreedtemodulatie (PWM) signalen. Deze signalen wisselen de IGBT’s af tussen de aan- en uit-status, waardoor de gewenste AC-golfvorm uit de DC-ingang ontstaat.
3. Hoog rendement: Het lage geleidingsverlies en het hoge stroomvermogen van IGBT’s maken ze zeer geschikt voor omvormers met hoog vermogen waarbij efficiëntie en prestaties cruciaal zijn.
4. Bescherming in omvormers: IGBT’s in omvormers vereisen bescherming tegen kortsluiting, spanningspieken en overmatige stroom. Beveiligingscircuits zoals snubbers en poortweerstanden zijn doorgaans in het ontwerp geïntegreerd om storingen tijdens bedrijf te voorkomen.

Kan IGBT negatieve spanning blokkeren?

IGBT’s zijn over het algemeen niet ontworpen om negatieve spanningen te blokkeren. Ze kunnen positieve spanningen tussen de collector en de emitter blokkeren wanneer de poort uit is, maar voor het blokkeren van negatieve spanning kan een externe diode of een speciaal circuitontwerp vereist zijn.

1. Blokkerende kenmerken: Dankzij de IGBT-structuur kan de voorwaartse spanning tussen de collector en de emitter worden geblokkeerd wanneer de poort niet is geactiveerd. Het kan echter geen omgekeerde of negatieve spanningen blokkeren.
2. Bescherming: Als uw toepassing negatieve spanningen met zich meebrengt, moet u een vrijloopdiode of antiparallelle diode gebruiken in combinatie met de IGBT om deze te beschermen tegen sperspanning die het apparaat zou kunnen beschadigen.

We hopen dat deze uitleg u een duidelijk inzicht heeft gegeven in hoe u IGBT’s kunt controleren, gebruiken en testen, en hoe ze functioneren in verschillende stroomtoepassingen zoals omvormers. Wij zijn van mening dat dit artikel u helpt uw ​​kennis van IGBT’s en hun mogelijkheden te vergroten.