经验总结:IGBT奇葩波形 不炸都对不起它

2015-10-30 08:23:27来源: eefocus
  对于很多电源新手来说,在使用示波器测试波形的时候,都遇到过炸管的问题,是什么原因导致炸管?又该如何解决呢?下面就来看看这位仁兄的情况。
  
  如图1,黄线为示波器探头直接接在上臂IGBT的驱动Vge两端。示波器无电池,电源线已经使用隔离变压器进行了隔离,但是,如图所示已经面目全非了。蓝线为经过电流互感器得到的线圈电流波形,看了之后心情和波形一样七上八下的。以前接入示波器时有炸管的情况,所以此次测量特意设计只让半桥工作3个周期,由此看来,炸管是必然的,这样的驱动波形,不炸都对不起它。
  


  再来一张示波器探头没有加在Vge的电流波形(如图2)。
  


  没错,两个图的蓝线是相同的,驱动的探头撤掉之后,整个世界都“安静”了。不过这个电流的波形距离正弦波还是有距离的,怎么看怎么像是畸变过的波形,真是羡慕他们测得的光滑平整波形和漂亮的梯形波。如何测量驱动波形呢?以下是向大侠们吸取的一些经验:
  
  不能正确掌握示波器的使用就只看一路,单独看驱动波形或者单独看CE波形。新的驱动波形仅供参考,这是驱动输出没有加载时的波形,加载后变化不大,只是上升沿及下降沿各有0.5微秒的钭坡。驱动电压幅度正负15V,单电源15V供电。看这种波形还是模拟的好,信息量多,某单位生产线上用的是进口的数字示波器,从UCE波形上无法看出电流相位大小,建议全部改用模拟的,调试人员从CE波形上一眼就可以看出电流相位大小,电路阻抗匹配、磁路阻抗匹配情况、整流后滤波电容是否合适、是否有干扰反射波、死区时间及零电压电容适配情况、频率跟踪情况等等。
  


  在测量UCE的时候,直接使用高压探头接到CE两端就可以了。示波器的三芯电源插头的地线要剪掉,测量时外壳是带电的,安全问题不可忽视。上了高压就不要去调节示波器,事实上示波器调节好后就不要再去调节的,只看CE波形,其它的没必要去研究。
  
  对于炸管问题,也进行了一些调整,让驱动输出3个周期的硬开关脉冲,上臂-死区-下臂-死区,为一周期,用这样的试探方法来观察电路运行情况。但是,当关掉驱动信号之后,检测到的自由振荡频率与计算后的相差很远。两个谐振电容C ,Cr=2C,线圈电感Lr,则频率:
  


  当然公式是不会错的,式中的电感应当是有载电感,但有载电感没能测出,即使测了有载电感,负载电流发生了变化,随之等效电感也会变化,所以几乎计算不了它的正确值。可以估算一下,直接上功率,看CE波形和看电流值就一目了然了。
  
  此IGBT电路能保证是ZCS的过零开通桥臂,但是无法保证ZVS,在本人看来,要想实现ZCS、ZVS同时存在必须桥臂开通时间足够长,让回路能量充分,达到一个阈值,使得当电流趋于0时,续流二极管导通。
  
  因为没有实际做过实验,一般都是假设的情况,当开通时间短之后,能量减小到一定程度,振荡的频率应该会做出调整,保持谐振的频率未必就是理想的波形。例如,开通短时间之后,为满足谐振频率,势必要大幅增加死区时间,这样的话,电流趋于0的时刻,谐振就不是原先的时间点了,可能很快达到0。按照常理看,电流振荡的频率是不会变的,就像是钟摆,只要是摆臂长度固定,不论摆到多少角度,摆动的周期是固定的。其实就是固有频率。但是半桥中自由振荡的频率跟谐振频率万往往是不一样的,之前看过波形,停止驱动输出后,电流自由振荡的频率要比谐振频率高很多,就有可能发生下面的情况:
  




  f0是谐振频率,f是由于开通时间较短,能量不够,幅值上不去,相应的振荡频率也变高。如果是这样的话,为了保证工作在谐振频率很可能在电流过0后的死区产生自由振荡,若干个自由振荡周期后的某个电流过0来开通桥臂。如图5:
  


  通过炸管的教训,这样的设想应可以从开关电源的角度去试验。如果用开关电源调脉宽的方式可以调整输出电压,并且是理想的软开关方式,那么开关电源的效率将会从80%多提高到96%以上,当然是求之不得的事了。

关键字:IGBT  奇葩波形

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/1030/article_13760.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
IGBT
奇葩波形

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved