Bagaimanakah diod dan MOSFET/IGBT berfungsi bersama dalam penyongsang?

1, Pelengkap Fungsian dalam Senibina Topologi
(1) mod kolaborasi minimalis inverter setengah jambatan
Penyongsang Jambatan separuh mengamalkan struktur dua diod suis, dan sisi DC membentuk dua titik potensi ± VDC/2 melalui pembahagian voltan kapasitor. Apabila jambatan atas MOSFET (Q1) dihidupkan, laluan semasa adalah VDC/2 → Q1 → LOAD → VDC/2, dan pada masa ini, diod lengan jambatan yang lebih rendah (D2) berada dalam keadaan cutoff terbalik. Apabila Q1 dimatikan, daya elektromotif terbalik yang dihasilkan oleh induktansi beban membentuk litar bebas melalui D2: LOAD → D2 → VDC/2. Proses ini mencapai dua fungsi teras:

Pengapit voltan: Hadkan voltan yang MOSFET dapat menahan VDC/2 untuk mengelakkan pecahan overvoltage;
Maklum balas tenaga: Menyediakan saluran pelepasan untuk penyimpanan tenaga induktif untuk mencegah pancang voltan yang disebabkan oleh perubahan mendadak semasa.
Data eksperimen menunjukkan bahawa dalam sistem inverter jambatan separuh 1kW, arus freewheeling puncak D2 dapat mencapai 1.5 kali arus beban yang diberi nilai, dan masa pemulihan terbalik perlu dikawal dalam 100Ns untuk memastikan kecekapan beralih. Penggunaan diod pemulihan cepat (seperti STTH3R06) dapat meningkatkan kecekapan sistem sebanyak 2.3% dan mengurangkan kenaikan suhu sebanyak 15 darjah.

(2) Seni bina kolaboratif berlebihan Penyongsang Jambatan Penuh
Penyongsang jambatan penuh mengamalkan empat suis empat struktur diod, yang mencapai pembalikan polariti voltan output melalui pengaliran berganti dua pasang suis. Keunikannya dicerminkan dalam:

Kawalan bipolar: Melalui gabungan pengaliran T1-T4, ayunan voltan lengkap ± VDC boleh diperolehi pada akhir beban. Diodes D1-D4 bukan sahaja melaksanakan fungsi freewheeling, tetapi juga membentuk saluran maklum balas tenaga;
Perlindungan kesalahan: Apabila T1 dan T4 kedua-duanya sesat, D2 - D3 boleh membentuk laluan perlindungan litar pintas untuk mencegah litar pintas bas DC.
Ujian perbandingan menunjukkan bahawa voltan terbalik puncak yang ditanggung oleh diod dalam struktur jambatan penuh dikurangkan sebanyak 50% berbanding dengan struktur jambatan separuh, tetapi arus sementara yang lebih tinggi (sehingga dua kali ganda arus beban) perlu dikendalikan. Dalam tiga - inverter jambatan penuh fasa, diod juga perlu melaksanakan fungsi fasa ke fasa tenaga fasa. Apabila arus fasa tertentu membawa, diod dari lengan jambatan yang sepadan dapat membimbing tenaga yang berlebihan untuk mengalir ke fasa lain, mencapai pengagihan kuasa dinamik.

2, Mekanisme Pengurusan Tenaga dalam Respons Dinamik
(1) Perlindungan semasa diod badan MOSFET berterusan
Diod badan yang diintegrasikan di dalam MOSFET memainkan peranan penting dalam inverter. Apabila beban induktif disambungkan ke longkang MOSFET, tenaga elektrik segera disimpan di dalam beban, dan puncak EMF terbalik yang dihasilkan pada saat penutupan membentuk jalan freewheeling melalui diod badan. Mengambil pemacu motor DC tanpa berus sebagai contoh:

Senario pensuisan frekuensi tinggi: Semasa penukaran kekerapan tinggi - MOSFET Q1, diod badan D2 menyediakan laluan freewheeling untuk arus induktor semasa tempoh matikan Q1;
Penindasan Spike Semasa: Induktansi L1 mempamerkan impedans yang tinggi kepada arus lonjakan, mengakibatkan pancang semasa tambahan apabila Q1 dijalankan. Dengan menggunakan MOSFET dengan ciri -ciri pemulihan diod badan yang cepat (seperti siri Superfredmesh ST), kehilangan suis dapat dikurangkan sebanyak 65%, dan suhu shell dapat diturunkan dari 60 darjah hingga 50 darjah.
(2) Maklum balas tenaga diod anti selari IGBT
Sebagai peranti arus perdana dalam voltan tinggi - dan senario semasa yang tinggi, diod pemulihan cepat anti -selari IGBT (FRD) memainkan peranan teras dalam aliran tenaga dua arah. Dalam penyongsang resonan siri:

Pengurusan Masa Mati: Semasa komutasi IGBT di lengan jambatan atas dan bawah, diod anti selari menyediakan jalan untuk arus reaktif untuk mengelakkan pancang voltan yang disebabkan oleh induktansi sesat dalam litar;
Penyerapan Tenaga Resonan: Apabila VT1 dimatikan, tenaga yang disimpan dalam induktansi limpah LM garis dipindahkan ke litar penampan melalui VD1 diod anti selari untuk mengelakkan overshoot UCE.
Eksperimen telah menunjukkan bahawa menggunakan diod pemulihan cepat - (seperti C3D10060E) dapat mengurangkan kerugian beralih modul IGBT sebanyak 40% dan meningkatkan kecekapan sistem kepada 98.2%.

3, Keperluan Pencocokan Parameter dalam Strategi Kawalan
(1) Adaptasi kawalan mudah penyongsang setengah jambatan
Struktur jambatan separuh biasanya mengamalkan kawalan SPWM bipolar atau unipolar, dan keperluan untuk diod memberi tumpuan kepada ciri -ciri statik:

Masa pemulihan terbalik: TRR kurang daripada atau sama dengan 50Ns (sesuai untuk penukaran frekuensi tinggi -);
Kapasiti persimpangan: CJ kurang daripada atau sama dengan 100pf (mengurangkan bunyi suis).
Menurut data pemilihan projek inverter kereta tertentu, penggunaan diod pemulihan ultra cepat (seperti mur 860) dapat mengurangkan gangguan elektromagnet (EMI) oleh 8dB dan memendekkan masa zon mati dari 500Ns hingga 200ns.

(2) Adaptasi modulasi kompleks penyongsang jambatan penuh
Struktur jambatan penuh menyokong teknologi modulasi lanjutan seperti kekerapan menggandakan SPWM, yang mengenakan keperluan dinamik yang lebih tinggi pada diod

Kestabilan suhu: Dalam julat -40 darjah ~ 150 darjah, kadar perubahan penurunan tekanan ke hadapan harus kurang daripada atau sama dengan 5mV/ darjah;
Keupayaan Anti Avalanche: Ia perlu menahan tenaga Avalanche sekurang -kurangnya 1.5 kali arus yang diberi nilai.
Kes pemacu motor perindustrian tertentu menunjukkan bahawa menggunakan diod karbida silikon (seperti C3D10060E) dapat mengurangkan jumlah sistem sebanyak 40% dan meningkatkan ketumpatan kuasa hingga 3.2kW/L. Kelebihan utama terletak di:

Pemulihan terbalik caj QRR mengurangkan sebanyak 70%;
Kestabilan penurunan tekanan konduksi meningkat sebanyak tiga kali dalam persekitaran suhu tinggi.