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二極管在逆變器中的應(yīng)用
2012-12-28

高效率和節(jié)能是家電應(yīng)用中首要的問題。三相無刷直流電機(jī)因其效率高和尺寸小的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用在家電設(shè)備中以及很多其他應(yīng)用中。此外,由于采用了電子換向器代替機(jī)械換向裝置,三相無刷直流電機(jī)被認(rèn)為可靠性更高。   標(biāo)準(zhǔn)的三相功率級(jí)(power stage)被用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)三相無刷直流電機(jī),如圖1所示。功率級(jí)產(chǎn)生一個(gè)電場,為了使電機(jī)很好地工作,這個(gè)電場必須保持與轉(zhuǎn)子磁場之間的角度接近90°。六步序列控制產(chǎn)生6個(gè)定子磁場向量,這些向量必須在一個(gè)指定的轉(zhuǎn)子位置下改變。霍爾效應(yīng)傳感器掃描轉(zhuǎn)子的位置。為了向轉(zhuǎn)子提供6個(gè)步進(jìn)電流,功率級(jí)利用6個(gè)可以按不同的特定序列切換的功率MOSFET。下面解釋一個(gè)常用的切換模式,可提供6個(gè)步進(jìn)電流。   MOSFET Q1、Q3和Q5高頻(HF)切換,Q2、Q4和Q6低頻(LF)切換。當(dāng)一個(gè)低頻MOSFET處于開狀態(tài),而且一個(gè)高頻MOSFET 處于切換狀態(tài)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)功率級(jí)。   步驟1) 功率級(jí)同時(shí)給兩個(gè)相位供電,而對第三個(gè)相位未供電。假設(shè)供電相位為L1、L2,L3未供電。在這種情況下,MOSFET Q1和Q2處于導(dǎo)通狀態(tài),電流流經(jīng)Q1、L1、L2和Q4。   步驟2)MOSFET Q1關(guān)斷。因?yàn)殡姼胁荒芡蝗恢袛嚯娏鳎鼤?huì)產(chǎn)生額外電壓,直到體二極管D2被直接偏置,并允許續(xù)流電流流過。續(xù)流電流的路徑為D2、L1、L2和Q4。   步驟3)Q1打開,體二極管D2突然反偏置。Q1上總的電流為供電電流(如步驟1)與二極管D2上的恢復(fù)電流之和。   顯示出其中的體-漏二極管。在步驟2,電流流入到體-漏二極管D2(見圖1),該二極管被正向偏置,少數(shù)載流子注入到二極管的區(qū)和P區(qū)。   當(dāng)MOSFET Q1導(dǎo)通時(shí),二極管D2被反向偏置, N區(qū)的少數(shù)載流子進(jìn)入P+體區(qū),反之亦然。這種快速轉(zhuǎn)移導(dǎo)致大量的電流流經(jīng)二極管,從N-epi到P+區(qū),即從漏極到源極。電感L1對于流經(jīng)Q2和Q1的尖峰電流表現(xiàn)出高阻抗。Q1表現(xiàn)出額外的電流尖峰,增加了在導(dǎo)通期間的開關(guān)損耗。圖4a描述了MOSFET的導(dǎo)通過程。   為改善在這些特殊應(yīng)用中體二極管的性能,研發(fā)人員開發(fā)出具有快速體二極管恢復(fù)特性MOSFET。當(dāng)二極管導(dǎo)通后被反向偏置,反向恢復(fù)峰值電流Irrm較小。

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