[КОМПЭЛ 2]

Инверторы на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) все чаще используются в современной технике. Одной из проблем, возникающей при их проектировании, является возможность возникновения сквозных токов, что приводит к увеличению мощности потерь, перегреву и даже выходу системы из строя. Исключить это можно, уделив особое внимание расчету задержки сигнала управления транзисторами – «мертвого времени». Методику расчета предлагают инженеры компании Infineon.

Причины возникновения сквозных токов

В нормальном режиме работы транзисторы верхнего и нижнего плеча должны включаться по очереди. Одновременное нахождение двух транзисторов в проводящем состоянии приведет к короткому замыканию источника питания и появлению сверхтоков, величина которых ограничивается лишь малым активным сопротивлением в силовой цепи.

Конечно, никто не проектирует инвертор так, чтобы транзисторы верхнего и нижнего плеча одновременно находились в открытом состоянии. Однако IGBT не являются идеальными ключами и имеют конечную длительность времен включения и выключения, которые не только не равны друг другу, но еще и зависят от множества факторов, в числе которых температура кристалла и величина коммутируемого тока. Поэтому на практике в сигналы управления транзисторами рекомендуется вводить небольшую задержку, известную как «мертвое время» (Dead Time), гарантирующую, что транзистор одного плеча будет открыт только после того, как транзистор другого плеча будет полностью закрыт.

Влияние мертвого времени на работу инвертора

Различают две длительности мертвого времени – расчетную и фактическую. Расчетная длительность мертвого времени (Control Dead Time) – это длительность задержки между сигналами открытия транзисторов, формируемая схемой управления на основе специализированных алгоритмов. Фактическая длительность мертвого времени (Effective Dead Time) – это длительность интервала времени, на протяжении которого оба транзистора находятся в закрытом состоянии. В идеальном случае фактическая длительность мертвого времени должна быть равна нулю, и транзистор одного плеча инвертора должен открываться сразу после закрытия транзистора другого плеча. Однако из-за сложности контроля параметров, влияющих на длительность переключений транзисторов, расчетная длительность мертвого времени закладывается в алгоритм работы схемы управления для наихудшего случая, поэтому на практике фактическая длительность мертвого времени обычно всегда больше нуля. Подробнее..