因为igbt模块应用时,通过软件控制上下桥臂的门极开关切换时间控制死区时间,20KHz驱动频率的电源行业,INV采用半桥架构,所以上下管的交替死区设置时间一般是1~2微秒。
死区时间可以避免桥臂直通,但也会带来不利影响。
什么是死区时间?数据手册的参数
如何计算合理的死区时间?
STM32中配置死区时间
什么是死区时间?PWM是脉冲宽度调制,在电力电子中,最常用的就是整流和逆变。这就需要用到整流桥和逆变桥。
对三相电来说,就需要三个桥臂。以两电平为例,每个桥臂上有两个电力电子器件,比如IGBT。大致如下图所示;
这两个IGBT不能同时导通,否则就会出现短路的情况,从而对系统造成损害。
那为什么会出现同时导通的情况呢?
因为开关元器件的 和 严格意义并不是相同的。
所以在驱动开关元器件门极的时候需要增加一段延时,确保另一个开关管完全关断之后再去打开这个开关元器件,通常存在两种情况;
上半桥关断后,延迟一段时间再打开下半桥;
下半桥关断后,延迟一段时间再打开上半桥;
这样就不会同时导通,从而避免功率元件烧毁;死区时间控制在通常的单片机所配备的PWM中都有这样的功能,下面会进一步介绍。
相对于PWM来说,死区时间是在PWM输出的这个时间,上下管都不会有输出,当然会使波形输出中断,死区时间一般只占百分之几的周期。但是当PWM波本身占空比小时,空出的部分要比死区还大,所以死区会影响输出的纹波,但应该不是起到决定性作用的。
另外如果死区设置过小,但是仍然出现上下管同时导通,因为导通时间非常非常短,电流没有变得很大,不足以烧毁系统,那此时会导致开关元器件发热严重,所以选择合适的死区时间尤为重要,过大过小都不行。
数据手册的参数这里看了一下NXP的IRF540的数据手册,栅极开关时间如下所示;
典型参数
:门极的开通延迟时间
:门极的关断延迟时间
:门极上升时间
:门极下降时间
下面是一个IGBT的数据手册;
开关属性
如何计算合理的死区时间?这里用 表示死区时间,因为门极上升和下降时间通常比延迟时间小很多,所以这里可以不用考虑它们。则死区时间满足;
:最大的关断延迟时间;
:最小的开通延迟时间;
:最大的驱动信号传递延迟时间;
:最小的驱动信号传递延迟时间;
其中 和 正如上文所提到的可以元器件的数据手册中找到; 和 一般由驱动器厂家给出;
如果是MCU的IO驱动的话,需要考虑IO的上升时间和下
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