تنگ نبض کا رجحان کیا ہے؟
پاور سوئچ کی ایک قسم کے طور پر، آئی جی بی ٹی کو گیٹ لیول سگنل سے لے کر ڈیوائس سوئچنگ کے عمل تک ایک خاص ردعمل کا وقت درکار ہوتا ہے، جس طرح گیٹ کو سوئچ کرنے کے لیے زندگی میں ہاتھ کو بہت تیزی سے نچوڑنا آسان ہے، بہت کم کھلنے والی نبض بہت زیادہ ہونے کا سبب بن سکتی ہے۔ وولٹیج اسپائکس یا ہائی فریکوئنسی دولن کے مسائل۔یہ رجحان وقتاً فوقتاً بے بسی کے ساتھ پیش آتا ہے کیونکہ IGBT اعلی تعدد PWM ماڈیولڈ سگنلز سے چلتا ہے۔ڈیوٹی سائیکل جتنا چھوٹا ہوگا، تنگ دالوں کو آؤٹ پٹ کرنا اتنا ہی آسان ہوگا، اور IGBT مخالف متوازی تجدید ڈایڈڈ FWD کی ریورس ریکوری خصوصیات سخت سوئچنگ تجدید کے دوران تیز تر ہوجاتی ہیں۔1700V/1000A IGBT4 E4 تک، جنکشن کا درجہ حرارت Tvj.op = 150 ℃، سوئچنگ ٹائم tdon = 0.6us، tr = 0.12us اور tdoff = 1.3us، tf = 0.59us، تنگ نبض کی چوڑائی کم نہیں ہو سکتی تصریح سوئچنگ وقت کے مجموعہ سے۔عملی طور پر، فوٹو وولٹک اور انرجی سٹوریج کی مختلف خصوصیات کی وجہ سے جب +/– 1 کا پاور فیکٹر بہت زیادہ ہوتا ہے، تو تنگ نبض موجودہ صفر پوائنٹ کے قریب ظاہر ہوتی ہے، جیسے ری ایکٹیو پاور جنریٹر SVG، ایکٹو فلٹر APF پاور فیکٹر 0، تنگ نبض زیادہ سے زیادہ لوڈ کرنٹ کے قریب ظاہر ہوگی، صفر پوائنٹ کے قریب کرنٹ کا اصل اطلاق آؤٹ پٹ ویوفارم ہائی فریکوئنسی دولن پر ظاہر ہونے کا زیادہ امکان ہے، EMI کے مسائل پیدا ہوتے ہیں۔
وجہ کی تنگ نبض رجحان
سیمی کنڈکٹر کے بنیادی اصولوں سے، تنگ نبض کے رجحان کی بنیادی وجہ آئی جی بی ٹی یا ایف ڈبلیو ڈی کی وجہ سے ہے جو ابھی آن ہونا شروع ہوا ہے، فوری طور پر کیریئرز سے نہیں بھرا ہوا ہے، جب آئی جی بی ٹی یا ڈایڈڈ چپ کو بند کرتے وقت کیریئر پھیلتا ہے، کیریئر کے مقابلے میں مکمل طور پر شٹ ڈاؤن کے بعد بھرا ہوا، di/dt بڑھ سکتا ہے۔متعلقہ اعلی IGBT ٹرن آف اوور وولٹیج کمیوٹیشن سٹری انڈکٹنس کے تحت پیدا کیا جائے گا، جو ڈائیوڈ ریورس ریکوری کرنٹ میں اچانک تبدیلی کا سبب بھی بن سکتا ہے اور اس طرح اسنیپ آف رجحان بھی۔تاہم، یہ رجحان آئی جی بی ٹی اور ایف ڈبلیو ڈی چپ ٹیکنالوجی، ڈیوائس وولٹیج اور کرنٹ سے گہرا تعلق رکھتا ہے۔
سب سے پہلے، ہمیں کلاسک ڈبل پلس اسکیمیٹک سے شروع کرنا ہوگا، مندرجہ ذیل تصویر IGBT گیٹ ڈرائیو وولٹیج، کرنٹ اور وولٹیج کی سوئچنگ منطق کو ظاہر کرتی ہے۔IGBT کی ڈرائیونگ منطق سے، اسے تنگ پلس آف ٹائم ٹوف میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جو دراصل ڈایڈڈ FWD کے مثبت کنڈکشن ٹائم ٹن کے مساوی ہے، جس کا ریورس ریکوری چوٹی کرنٹ اور ریکوری اسپیڈ پر بہت اثر ہوتا ہے، جیسے پوائنٹ A۔ اعداد و شمار میں، ریورس ریکوری کی زیادہ سے زیادہ چوٹی طاقت FWD SOA کی حد سے زیادہ نہیں ہو سکتی۔اور تنگ پلس ٹرن آن ٹائم ٹن، اس کا IGBT ٹرن آف کے عمل پر نسبتاً بڑا اثر پڑتا ہے، جیسے کہ اعداد و شمار میں B پوائنٹ، بنیادی طور پر IGBT ٹرن آف وولٹیج اسپائکس اور موجودہ ٹریلنگ دولن۔
لیکن بہت تنگ پلس ڈیوائس ٹرن آن ٹرن آف کیا مسائل پیدا کرے گا؟عملی طور پر، نبض کی کم از کم چوڑائی کی حد کیا ہے جو کہ معقول ہے؟ان مسائل کو نظریات اور فارمولوں سے براہ راست حساب کرنے کے لیے آفاقی فارمولے اخذ کرنا مشکل ہے، نظریاتی تجزیہ اور تحقیق بھی نسبتاً کم ہے۔اصل ٹیسٹ ویوفارم اور نتائج سے بات کرنے کے لیے گراف کو دیکھنے کے لیے، ایپلی کیشن کی خصوصیات اور مشترکات کا تجزیہ اور خلاصہ، اس رجحان کو سمجھنے میں آپ کی مدد کرنے کے لیے زیادہ سازگار، اور پھر مسائل سے بچنے کے لیے ڈیزائن کو بہتر بنائیں۔
IGBT تنگ نبض ٹرن آن
IGBT ایک فعال سوئچ کے طور پر، اس رجحان کے بارے میں بات کرنے کے لئے گراف کو دیکھنے کے لئے اصل معاملات کا استعمال کرتے ہوئے، کچھ مواد خشک سامان رکھنے کے لئے زیادہ قائل ہے.
ہائی پاور ماڈیول IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4 کو ٹیسٹ آبجیکٹ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، Vce=800V, Ic=500A, Rg=1.7Ω Vge=+/-15V، Ta= کی شرائط کے تحت ٹن تبدیل ہونے پر ڈیوائس ٹرن آف کی خصوصیات 25℃، سرخ کلیکٹر Ic ہے، نیلا IGBT Vce کے دونوں سروں پر وولٹیج ہے، سبز ڈرائیو وولٹیج Vge ہے۔ویجیاس وولٹیج سپائیک Vcep کی تبدیلی کو دیکھنے کے لیے پلس ٹن 2us سے 1.3us تک کم ہو جاتا ہے، مندرجہ ذیل تصویر تبدیلی کے عمل کو دیکھنے کے لیے ٹیسٹ ویوفارم کو بتدریج تصور کرتی ہے، خاص طور پر دائرے میں دکھایا گیا ہے۔
جب ٹن موجودہ آئی سی کو تبدیل کرتا ہے، Vce طول و عرض میں ٹن کی وجہ سے ہونے والی خصوصیات میں تبدیلی دیکھنے کے لیے۔بائیں اور دائیں گراف ایک ہی Vce=800V اور 1000V حالات کے تحت بالترتیب مختلف کرنٹ Ic پر وولٹیج کے اسپائکس Vce_peak کو دکھاتے ہیں۔متعلقہ ٹیسٹ کے نتائج سے، چھوٹے کرنٹ پر ٹن کا وولٹیج اسپائکس Vce_peak پر نسبتاً کم اثر پڑتا ہے۔جب ٹرن آف کرنٹ بڑھتا ہے، تنگ نبض کا ٹرن آف کرنٹ میں اچانک تبدیلیوں کا شکار ہوتا ہے اور اس کے نتیجے میں ہائی وولٹیج کی بڑھتی ہوئی وارداتیں ہوتی ہیں۔موازنہ کے لیے بائیں اور دائیں گراف کو کوآرڈینیٹ کے طور پر لینے سے، ٹن کا شٹ ڈاؤن عمل پر زیادہ اثر پڑتا ہے جب Vce اور موجودہ Ic زیادہ ہوتے ہیں، اور اس میں اچانک موجودہ تبدیلی کا امکان زیادہ ہوتا ہے۔اس مثال کو دیکھنے کے لئے ٹیسٹ سے FF1000R17IE4، کم از کم پلس ٹن سب سے زیادہ مناسب وقت 3us سے کم نہیں ہے۔
کیا اس مسئلے پر اعلی کرنٹ ماڈیولز اور کم کرنٹ ماڈیولز کی کارکردگی میں کوئی فرق ہے؟مثال کے طور پر FF450R12ME3 میڈیم پاور ماڈیول لیں، مندرجہ ذیل تصویر وولٹیج اوور شوٹ کو ظاہر کرتی ہے جب ٹن مختلف ٹیسٹ کرنٹ Ic کے لیے تبدیل ہوتا ہے۔
اسی طرح کے نتائج، 1/10*Ic سے کم موجودہ حالات میں ٹرن آف وولٹیج اوور شوٹ پر ٹن کا اثر نہ ہونے کے برابر ہے۔جب کرنٹ کو 450A کے ریٹیڈ کرنٹ یا 900A کے 2*Ic کرنٹ تک بڑھایا جاتا ہے، تو ٹن چوڑائی کے ساتھ وولٹیج اوور شوٹ بہت واضح ہوتا ہے۔انتہائی حالات میں آپریٹنگ حالات کی خصوصیات کی کارکردگی کو جانچنے کے لیے، 1350A کے ریٹیڈ کرنٹ سے 3 گنا زیادہ، وولٹیج کے اسپائکس بلاکنگ وولٹیج سے تجاوز کر چکے ہیں، ایک مخصوص وولٹیج کی سطح پر چپ میں سرایت کر رہے ہیں، ٹن چوڑائی سے آزاد .
مندرجہ ذیل اعداد و شمار Vce=700V اور Ic=900A پر ton=1us اور 20us کے موازنہ ٹیسٹ ویوفارمز کو دکھاتا ہے۔اصل ٹیسٹ سے، ton=1us پر ماڈیول پلس کی چوڑائی دوہری ہونا شروع ہو گئی ہے، اور وولٹیج سپائیک Vcep ton=20us سے 80V زیادہ ہے۔لہذا، یہ سفارش کی جاتی ہے کہ نبض کا کم از کم وقت 1us سے کم نہیں ہونا چاہئے۔
FWD تنگ نبض ٹرن آن
ہاف برج سرکٹ میں، آئی جی بی ٹی ٹرن آف پلس ٹاف FWD ٹرن آن ٹائم ٹن کے مساوی ہے۔نیچے دی گئی تصویر سے پتہ چلتا ہے کہ جب FWD ٹرن آن ٹائم 2us سے کم ہو گا تو FWD ریورس کرنٹ چوٹی 450A کے ریٹیڈ کرنٹ پر بڑھے گی۔جب toff 2us سے زیادہ ہو تو، چوٹی FWD ریورس ریکوری کرنٹ بنیادی طور پر کوئی تبدیلی نہیں کرتا۔
IGBT5 PrimePACK™3 + FF1800R17IP5 ہائی پاور ڈائیوڈز کی خصوصیات کا مشاہدہ کرنے کے لیے، خاص طور پر ٹن تبدیلیوں کے ساتھ کم موجودہ حالات میں، درج ذیل قطار VR = 900V، 1200V حالات دکھاتی ہے، براہ راست موازنہ کے چھوٹے موجودہ IF = 20A حالات میں دو ویوفارمز میں سے، یہ واضح ہے کہ جب ٹن = 3us، آسیلوسکوپ اس ہائی فریکوئنسی دولن کے طول و عرض کو پکڑنے میں ناکام رہا ہے۔اس سے یہ بھی ثابت ہوتا ہے کہ ہائی پاور ڈیوائس ایپلی کیشنز میں زیرو پوائنٹ سے زیادہ لوڈ کرنٹ کی ہائی فریکوئنسی آسکیلیشن اور FWD شارٹ ٹائم ریورس ریکوری کے عمل کا گہرا تعلق ہے۔
بدیہی ویوفارم کو دیکھنے کے بعد، اس عمل کو مزید مقدار اور موازنہ کرنے کے لیے اصل ڈیٹا کا استعمال کریں۔ڈایڈڈ کے dv/dt اور di/dt ٹاف کے ساتھ مختلف ہوتے ہیں، اور FWD ترسیل کا وقت جتنا چھوٹا ہوگا، اس کی ریورس خصوصیات اتنی ہی تیز ہوتی جائیں گی۔جب FWD کے دونوں سروں پر VR زیادہ ہو گا، جیسا کہ ڈایڈڈ کنڈکشن پلس تنگ ہو جائے گی، اس کے ڈایڈڈ ریورس ریکوری کی رفتار تیز ہو جائے گی، خاص طور پر ٹن = 3us حالات میں ڈیٹا کو دیکھ کر۔
VR = 1200V جب۔
dv/dt=44.3kV/us؛di/dt=14kA/us۔
VR=900V پر۔
dv/dt=32.1kV/us؛di/dt=12.9kA/us۔
ton=3us کے پیش نظر، ویوفارم ہائی فریکوئنسی دولن زیادہ شدید ہے، اور ڈائیوڈ محفوظ ورکنگ ایریا سے آگے، ڈائیوڈ FWD نقطہ نظر سے آن ٹائم 3us سے کم نہیں ہونا چاہیے۔
اوپر ہائی وولٹیج 3.3kV IGBT کی تفصیلات میں، FWD فارورڈ کنڈکشن ٹائم ٹن کو واضح طور پر بیان کیا گیا ہے اور اس کی ضرورت ہے، مثال کے طور پر 2400A/3.3kV HE3 کو لے کر، 10us کا کم از کم ڈائیوڈ کنڈکشن ٹائم واضح طور پر ایک حد کے طور پر دیا گیا ہے، جس کی بنیادی وجہ یہ ہے کہ ہائی پاور ایپلی کیشنز میں سسٹم سرکٹ سٹری انڈکٹنس نسبتاً بڑا ہوتا ہے، سوئچنگ کا وقت نسبتاً لمبا ہوتا ہے، اور ڈیوائس کھولنے کے عمل میں عارضی ہوتا ہے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت ڈائیوڈ بجلی کی کھپت PRQM سے تجاوز کرنا آسان ہوتا ہے۔
ماڈیول کے اصل ٹیسٹ ویوفارمز اور نتائج سے، گراف کو دیکھیں اور کچھ بنیادی خلاصوں کے بارے میں بات کریں۔
1. IGBT پر پلس چوڑائی ٹن کا اثر چھوٹے کرنٹ کو بند کر دیتا ہے (تقریبا 1/10*Ic) چھوٹا ہوتا ہے اور حقیقت میں اسے نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔
2. ہائی کرنٹ کو آف کرتے وقت IGBT کا پلس چوڑائی کے ٹن پر ایک خاص انحصار ہوتا ہے، جتنا چھوٹا ٹن اتنا ہی زیادہ وولٹیج اسپائک V، اور ٹرن آف کرنٹ ٹریلنگ اچانک تبدیل ہو جائے گا اور ہائی فریکوئنسی دوغلا پن واقع ہو گا۔
3. FWD کی خصوصیات ریورس ریکوری کے عمل کو تیز کرتی ہیں کیونکہ آن ٹائم کم ہوتا جاتا ہے، اور FWD آن ٹائم کم ہونے سے بڑے dv/dt اور di/dt، خاص طور پر کم موجودہ حالات میں۔اس کے علاوہ، ہائی وولٹیج IGBTs کو ایک واضح کم از کم ڈائیوڈ ٹرن آن ٹائم tonmin=10us دیا جاتا ہے۔
کاغذ میں اصل ٹیسٹ ویوفارمز نے کردار ادا کرنے کے لیے کچھ حوالہ کم از کم وقت دیا ہے۔
Zhejiang NeoDen Technology Co., Ltd. 2010 سے مختلف چھوٹی پک اینڈ پلیس مشینیں تیار اور برآمد کر رہی ہے۔ ہمارے اپنے بھرپور تجربہ کار R&D، اچھی تربیت یافتہ پیداوار سے فائدہ اٹھاتے ہوئے، NeoDen نے دنیا بھر کے صارفین سے بڑی شہرت حاصل کی۔
130 سے زائد ممالک میں عالمی موجودگی کے ساتھ، NeoDen PNP مشینوں کی بہترین کارکردگی، اعلیٰ درستگی اور وشوسنییتا انہیں R&D، پیشہ ورانہ پروٹو ٹائپنگ اور چھوٹے سے درمیانے بیچ کی پیداوار کے لیے بہترین بناتی ہے۔ہم ون اسٹاپ ایس ایم ٹی آلات کا پیشہ ورانہ حل فراہم کرتے ہیں۔
شامل کریں:No.18، Tianzihu Avenue، Tianzihu Town، Anji County، Huzhou City, Zhejiang Province, China
فون:86-571-26266266
پوسٹ ٹائم: مئی 24-2022