اصول راه اندازی ماسفت و igbt

[1nafar]

سلام
ماسفت ها و IGBT ها دو تا از قطعات پرکاربرد در الکترونیک و الکترونیک قدرت هستند که در ناحیه کلید زنی تا حدودی مثل هم عمل میکنن .
در این بخش قصد دارم به بررسی نحوه ی عملکرد این قطعات، بررسی مدارات درایور اونا و نحوه ی برنامه ریزی میکروکنترلر ها برای راه اندازی اونا و ... بپردازم .

ساختمان و مشخصات IGBT:
IGBT ها بعد از ماسفت ها و برای بهبود کاربرد های آنها ( نیاز به سطح ولتاژ و جریان بالا تر ) ساخته شده اند ، شکی نیست که IGBT ها از نظر قدرت و همچنین سرعت سویچینگ برتر از ماسفت ها هستند .

You can see links before reply

نمونه مداری IGBT مانند شکل شامل دو ترمينال قدرتی کلکتور با حرف C و اميتر با حرف E و دو ترمينال فرمان به نام گيت با حرف G و اتصال به اميتر با حرف E است.
برای درایو کردن یک IGBT به حداقل مدار زیر نیاز داریم :
You can see links before reply

يکی از وظايف ديود موازی با IGBT محافظت IGBT در برابر اعمال ولتاژ معکوس زياد است .
IGBT ها به صورت تکی ، دوبل ، چهار تايي و شش تايي جهت کاربرد های مختلف ساخته می شوند .
You can see links before reply
قرار گرفتن چند قطعه در یک بسته بندی ( IGBT های دوبل ، چهار تایی و... ) باعث خنک سازی آسان و تعویض سریع قطعه میشود
IGBT های موجود در یک پک دارای خواص کاملا مشابه هستند .

[1nafar]

بازم سلام
اولین قطعه ای که در این بخش بررسی میکنیم قطعه ی معروف و محکوم IGBT هست که متاسفانه خیلی از دوستان نحوه ی کار با اون رو نمیدونن .
در مورد IGBT در کتب مختلف روایات تئوری متعددی نقل شده که شما میتونید اونا رو در کتبی مثل الکترونیک صنعتی رشید و... (You can see links before reply) مشاهده کنید .
قطعه ی IGBT دارای سه پایه ی گیت و کلکتور و امیتر هست ، سادهترین مداری که میتونیم با IGBT ببندیم مدار زیر هست ، با این مدار میشه علاوه بر تست IGBT نحوه ی عمل کرد اون رو هم مشاهده کرد :
You can see links before reply

توجه داشته باشید که این مدار فقط برای تست IGBT یا مشاهده ی عمل کرد اون استفاده میشه ، از این مدار به هیچ عنوان نمیشه در کاربرد های عملی استفاده کرد .
رفع چند تا ابهام ( سوالاتی که دوستان معمولا مطرح میکنن و ممکن برای شما هم ایجاد بشه ):
1
- یه دونه IGBT با ولتاژ کاری 300 ولت و جریان مجاز 30 امپر تهیه شده ، برای خرید این IGBT مبلغ 10000 هزار تومان هزینه شده .
ایا ما میتونیم نتیجه بگریریم که این قطعه چینی هست و کیفیت نداره ( چون قیمتش پایین هست ) ؟
ایا با ولتاژ 300 ولت و جریان 20 آمپر میشه توان مورد نیاز یه خونه رو تامین کرد ( مثلا یه UPS ساخت )؟
معیار انتخاب یه IGBT چی هست ؟
هر IGBT دارای سه پارامتر مهم هست :
1- جریان مجاز : مقدار حداکثر جریانی هست که میتونه در دمای 25 درجه از کلکتور IGBT به سمت امیتر اون جاری بشه :
2-ولتاژ مجاز : مقدار حداکثر ولتاژی هست که میتونه بین کلکتور و امیتر در حالتی که IGBT خاموش هست قرار بگیره ( IGBT میتونه این ولتاژ رو قطع و وصل کنه )
3-توان مجاز : مقدار تقریبی حاصل ضرب جریان IC ( مقدار جریان عبوری از کلکتور به سمت امیتر ) در ولتاژ موجود بین پایه های کلکتور و امیتر . ( برای بدست آوردن مقدار توان باید ضرایبی نیز در فرمول VCE x Ic لحاظ بشه که میشه حاصل ضرب این ضرائب رو مقداری بین 0.7 تا 1 در نظر گرفت . )
همون که میدونید با بالا رفتن جریان Icمقدار VCE بالا میره . این رفتار رو میشه در منحنی به نام typical output Characteristic قطعه به ازای مقادیر مختلف ولتاژ گیت مشاهده کرد .
تصویر زیر رو ببنید :
You can see links before reply
توی این تصویر یه سری خط وجود داره ( که من دوتاش رو با رنگ نارنجی و سبز مشخص کردم ) این خطوط مشخص کننده ی مقدار ولتاژ اعمالی به گیت هست . به ازای هر مقدار ولتاژ گیت ، مقادیر جریان ic و vce متفاوت خواهد بود .
مثال :
در محور عمودی عدد 10 به توان یک رو پیدا کنید و خط مقابل اون رو دنبال کنید تا به خط سبز رنگ برسید . در این حالت ولتاژ تحریک قطعه ( Vge ) برابر با 10 ولت خواهد بود ، با عبور جریان 10 آمپر مقدار ولتاژ کلکتور امیتر برابر با 1.5 ولت خواهد بود و توان تلف شده بر روی قطعه برابر با 15 وات میشه ، یا با عبور جریان 20 امپر مقدار ولتاژکلکتور - امیتر برابر با 2.5 ولت میشه که توانی برابر با 50 وات بر روی قطعه افت میکنه . مقدار توان رابطه ی مستقیمی با دمای قطعه داره .
در کلیه قطعات الکترونیک مقدار توان قطعه یک مقدار مشخص داره ، مثلا توان قطعه ی ذکر شده 180 وات خواهد بود ( مقدار دقیق توان بایداز روی دیتا شیت خوانده شود ) در این حالت کاربر میتونه با استفاده از این قطعه جریان یک بار با حداکثر توان 9 کیلو وات رو درایو کنه .
حداکثر ولتاژ قابل تحمل عملا در فرمول توان دخالتی نداره ، این ولتاژ مشخص کننده ی حداکثر ولتاژ مجاز قابل تحمل پیوند های داخلی igbtهست ، اگه این ولتاژ از حد مجاز بیشتر بشه ، با نشن الکترون ها از کلکتور به امیتر پدیده ی بهمنی رخ میده و igbt میسوزه
******************************
عمده ترین دلیل سوختن igbt عدم طراحی دقیق مدارات درایور اون هست ، در صورتی که درایو به دقت طراحی بشه و همچنین igbt در توان مناسب کار کنه ، هیچ مشکلی برای اون بوجود نمی یاد ، من شخصا از igbt های 1200 ولت - 400 آمپر و 1200 ولت و 30 آمپر و 1200 ولت و 125 آمپر برای درایو کردن موتور های به ترتیب 120کیلو وات ، 10 کیلو وات و 40 کیلو وات استفاده کردم و تاکنون هم مشکلی با اونا نداشتم .
**************************
با استفاده از igbt میشه کار های زیر رو انجام داد :
مقدار موثر یک ولتاژ dc رو کنترل کرد . که این خودش کلی کار هست .

[agape]

خیلی عالی هست
در حال طراحی یکی از اونا برای کار های آزماشگاهی هستم
بی صبرانه منتظر اطلاعات شما هستم

[Ma3ood]

هر چند این پستم اسپم میشه ولی به شخصه خیلی دنبال این موضوع و مباحث قدرت میگردم
چون در کتابهای الکترونیک صنعتی معروف و مطرح اصلا یه مدار عملی و دقیق برای کار نیست و همانطور که میدونیم تئوری بخش خیلی کوچیک از کاره و بدرد نمی خوره (به درد من یکی که نخورده ببینم از چی درست شده و ....)
از دوست عزیز اقای 1nafar هم ممنون برای ایجاد این بحث مهم.
و منتظریم بی صبرانه :0013:

[1nafar]

بازم سلام
توی پست قبلی یه مقدار در مورد IGBT و نحوه ی راه اندازی اون توضیح دادم و اکنون ادامه ی ماجرا ...

یکی از دوستان از پست قبلی یه سوال پرسیده بودن که من این سوال رو کامل تر کرده و در زیر مطرح میکنم :


توی پست قبلی گفته شده که توی IGBT با دادن یک ولتاژ DC به پایه ی گیت میشه جریان Ic رو کنترل کرد و همچنین توی مثال ذکر شده گفته شد که با دادن ولتاژ 10 ولت به گیت- امیتر جریان عبوری برابر با 10 آمپر میشه و با دادن ولتاژ 15 ولت جریان میشه 100 آمپر و...
پس اگه ما یک پتانسیومتر رو به پایه ی گیت متصل کنیم ( مطابق مدار زیر ) به سادگی میتونیم جریان igbt رو کنترل کنیم و دیگه نیازی به مدارات درایور نداریم

و این میشه نسلی جدیدی از درایو های موتور های DC :

You can see links before reply

نظر شما چی هست ؟

[1nafar]

در زیر منحنی مشخصه ی خروجی یک قطعه ی IGBT به شماره ی SKM 400 GB 124 D آورده شده ( این منحنی مشخصه ی برای تمامی قطعات IGBT وجود داره )

You can see links before reply
همون طور که توی تصویر زیر و تصویر موجود در پست شماره ی دو مشاهده میکنید ، با اعمال شدن ولتاژ به پایه ی گیت - امیتر ، Ic ( جریان کلکتور ) از صفر شروع به افزایش کرده و پس گذشت زمانی بسیار کوتاه ( که توی دیتاشیت قطعه با نام tr شناخته میشه ) به مقدار ماکزیمم خودش میرسه . ( البته ممکنه مقدار ماکزیمم اونقدر زیاد باشه که توی منحنی مشخصه نشه جاش داد ، ممکن هم هست مقدار ماکزیمم از جریان مجاز IGBT بیشتر باشه )

اما و اما ولتاژ کلکتور امیتر

توی پست قبلی اشاره شد که توان IGBT برابر است با VCE x Ic که IGBT میتونه توی دمای 25 درجه این توان رو تحمل کنه که طبیعتا با عبور جریان بالا و همچنین افزایش زمان روشن بودن قطعه مقدار فوق کم میشه .
توی دیتاشیت قطعه ی ذکر شده ، یه منحنی به نام "Fig. 1 Rated power dissipation Ptot = f (TC)" وجود داره که داخلش تاثیر دما بر توان قطعه رو ذکر کرده ، برای قطعه ی فوق توی 60 درجه توان برابر با 1750 وات ( 750 وات کمتر از توان در 25 درجه ) هست .
این یعنی :
--در دمای 60 درجه قطعه میتونه توان 1750 وات رو تحمل کنه .
--اگر پشت IGBT ابر هیتسینگ ببندی و با اسپلیت های LG عملیات خنک سازی رو انجام بدی ، محال بتونی دمای قطعه رو پایین تر از 60 درجه بیاری .
--اگر توان کشیده شده از قطعه ، از توان نامی اون بیشتر بشه ، قطعه خواهد سوخت .


اما و اما ولتاژ کلکتور امیتر
توی منحنی مشخصه ها یک مقدار ثابت برای ولتاژ کلکتور - امیتر در نظر گرفته نشده ، با اعمال یک ولتاژ ثابت به گیت مقدار ولتاژ کلکتور امیتر از صفر شروع به افزایش کرده و مدام بیشتر و بیشتر میشه تا ....

مثال:
پروژه : کنترل دور موتور DC ( مدار در پست قبلی )
جریان مجاز قطعه 400 آمپر در 80 درجه
ولتاژ مجاز قطعه : 1200 ولت
توان نامی قطعه 2500 وات در 25 درجه
توان قطعه در 60 درجه 1750 وات ( از اونجا که ما نمیتونیم دما رو از 60 درجه کمتر کنیم ، پس این مقدار به عنوان توان ماکزیمم در نظر گرفته میشه ) .
توان مورد نیاز در خروجی مثلا 20 کیلو وات ( 100 ولت ضرب در 200 آمپر )

ظاهرا همه چیز برای درایو کردن موتور dC و سوزندن چند تا igbt آماده هست .
پناسومتر رو جوری تنظیم میکنم که مقدار ولتاژ اعمالی به گیت برابر با 11 ولت بشه ، منابع رو به مدار متصل میکنم .
جریان Ic از صفر شروع به افزایش میکنه و تا مغز بخواد فرمان چشم بر هم زدن رو صادر کنه ، igbt به .... میره ( Pmax=Ic*Vce=570*5=2850w ) . زمان افزایش جریان از صفر به 570 به اندازه ی tr ( برابر 65 نانو ثانیه ) هست .

igbt تعویض میشه و به جاش igbt ای که منحنی مشخص در پست شماره ی دو آورده شده قرار میگیره .

************************************************** *****************
پناسومتر رو جوری تنظیم میکنم که مقدار ولتاژ اعمالی به گیت برابر با 10 ولت بشه ، منابع رو به مدار متصل میکنم .
این بار هم مثل حالت قبل در یک چشم بر هم زدن ، igbt میسوزه .

با اعمال ولتاژ به گیت -امیتر ، جریان کلکتور از صفر شروع به افزایش میکنه و نهایتا به 107 آمپر میرسه ( منحنی موجود در پست دو رو ببینید ) ، در همین حین ولتاژ کلکتور - امیتر هم از صفر شروع به افزایش میکنه و کافی هست مقدارش از 10 ولت بیشتر بشه تا igbt هزار واتی ما بسوزه .


و این میشه نسلی جدیدی از درایو های موتور های DC با IGBT سوخته .


در کل :
فرقی نداره که توان قطعه ی igbt چقدر باشه ، در صورتی که ولتاژ گیت- امیتر به موقع قطع نشه ، IGBT می سوزه . این یک خاصیت در IGBT هست و نمیشه اون رو تغییر داد .

نتیجه گیری :
برای کار با IGBT به یک مدار درایو نیاز داریم
در پست بعدی نحوه ی طراحی مدارات درایور شرح داده میشه .
تا پست بعدی جواب سوال زیر رو پیدا کنید :
توی دیتاشیت IGBT معرفی شده نوشته : Vge=+_20V ، این یعنی برای روشن کردن IGBT ولتاژ 20 ولت بهش بدید و برای خاموش کردنش ولتاژ -20 ولت .
با توجه به Vge=+_20V :
اعدادی 7 و 9 و11و 13و 15 و 17 که در داخل منحنی مشخصه ی خروجی آورده شده چی هستند ؟

[1nafar]

توی دیتاشیت IGBT معرفی شده نوشته : Vge=+_20V ، این یعنی برای روشن کردن IGBT ولتاژ 20 ولت بهش بدید و برای خاموش کردنش ولتاژ -20 ولت .
با توجه به Vge=+_20V :
اعدادی 7 و 9 و11و 13و 15 و 17 که در داخل منحنی مشخصه ی خروجی آورده شده چی هستند ؟


برای روشن کردن یک IGBT باید یه ولتاژ به گیت- امیتر اعمال بشه ، این ولتاژ باید قبل از اینکه جریان IC و ولتاژ VCE از حد مجازشون بیشتر بشن قطع بشه .
IGBT خاصیتی مشابه با ترانزیستور های BJT و ماسفت داره و میتونه مانند BJT ها در سه ناحیه ی غیر فعال ، فعال و اشباع ( به کار بردن واژه ی سویچینگ به جای اشباع بهتر هست ) فعالیت کنه :

ناحیه ی غیر فعال :

با متصل کردن یک منبع ولتاژ به پایه ی کلکتور و امیتر ، IGBT آماده ی بهره برداری هست .
در صورتی که به پایه ی گیت و امیتر ولتاژ 0 ولت اعمال بشه ، قطع وارد ناحیه ی غیر فعال میشه ، در این حالت جریان نشتی نا چیزی از سمت کلکتور به امیتر جاری میشه که میشه با متصل کردن پایه ی گیت به ولتاژ منفی ( نسبت به امیتر ) این جریان رو قطع کرد . ( برای IGBT معرفی شده این جریان بین 8 تا 14 میلی آمپر هست )
در صورتی که از این جریان صرف نظر بشه ، نیازی به اعمال ولتاژ منفی نیست .

ناحیه ی فعال ( یا اهمی ) :

توی دیتا شیت IGBB معرفی شده شکل 12 با نام "Fig. 12 Typ. transfer characteristic, tp = 80 μs; VCE = 20 V" رو ببینید .
در این ناحیه IGBT مانند یک مقاومت غیر خطی عمل کرده و جریان رو با توجه به ولتاژ اعمالی به گیت- امیتر کنترل میکنه .
در این ناحیه مباحث توان و مقدار حداکثر Ic و Vce که در پست قبلی بهش اشاره شد پابرجاست ، به همین دلیل هم در زیر این منحنی پیشنهاد شده که ولتاژ کلکتور امیتر برابر با 20 ولت باشه تا جریان بالا نره و قطعه آسیب نبینه ( این ناحیه بیشتر در مباحث تئوری مورد بحث قرار میگره و به دلیل پاسخ غیر خطی igbt به هیچ عنوان در عمل مورد استفاده قرار نمیگیره )

ناحیه ی کلید زنی :

در این ناحیه با اعمال ولتاژ برابر با 20 ولت به پایه ی گیت امیتر igbt ، در یک زمان محدود میشه مقدار جریان عبوری از قطعه رو تعیین کرد .


با توجه به Vge=+_20V :
اعدادی 7 و 9 و11و 13و 15 و 17 که در داخل منحنی مشخصه ی خروجی آورده شده چی هستند ؟
شما میتونید به جای ولتاژ 20 ولت از یکی از مقادیر فوق استفاده کنید ، در این حالت ماکزیمم جریان عبوری از قطعه به ترتیب برابر خواهد با 25 و 175 و 675 و بیشتر از 700 آمپر و بالا از حداکثر جریان قبلی و بالا تر از حداکثر جریان قبلی

جریان مجاز این قطعه توی 25 درجه برابر با 570 آمپر هست . این جریان توی 60 درجه تقریبا میشه 480 آمپر ( از روی منحنی Rated current vs. temperature شکل 8 ) .
پس بهتره ولتاژ اعمال شده به گیت igbt از 11 ولت بیشتر باشه تا قطعه بتونه بدون هیچ مشکلی کار کنه .
معمولا ولتاژ اعمال شده به گیت 15 ولت انتخاب میشه ، چون رگولاتور 15 ولتی وجود داره و تمامی igbt ها در این ولتاژ میتونن بیشتر جریان مجاز ic رو تامین کنن .


************************************************** *********************
برای راه اندازی IGBT نیاز هست تا یک پالس مربعی به اون بدیم ، فرکانس و دیوتی سایکل این پالس چه جوری تعیین میشه ؟

مساله ی فرکانس اعمالی و مقدار دیوتی سایکل دو بحث کاملا مجزا هستند .
برای راه اندازی IGBT معمولا یک پالس مربعی با دامنه ی 15 ولت و فرکانس 5 تا 21 کیلو هرتز به قطعه داده میشه .
و برای کاهش یا افزایش جریان خروجی ، مقدار نسبت صفر به یک پالس ( دیوتی سایکل ) تغییر می کنه .

تصویر زیر یک پالس با دامنه ی 15 ولت رو نمایش میده که قرار به IGBT معرفی شده اعمال بشه . تمامی پالس های مربعی دارای دو پارامتر مهم به نام tr ( زمان صعود Rise Time ) و tf ( زمان سقوط fall time ) هستند که میشه با افزایش ضریب t/d روی اسیلوسکوپ ، مشاهده شون کرد .

You can see links before reply
دیتا شیت igbt رو ببینید .
IGBT معرفی شده هم دارای این دو پارامتر هست که مقدار tr برابر 65 نانو ثانیه و مقدار tf برابر با 55 نانو ثانیه هست . این بدین معنی هست که 65 نانو ثانیه طول میکشه تا igbt بفهمه پالس از سطح صفر به سطح یک رسیده .
از طرفی igbt نیاز به 85 نانو ثانیه زمان جهت روشن شدن و 680 نانو ثانیه زمان جهت خاموش شدن داره
این یعنی igbt فقط برای اینکه بتونه به پالس واکنش نشون بده 885 نانو ثانیه زمان نیاز داره .
با این حساب حداکثر فرکانسی که igbt میتونه بهش واکنش نشون بده ولی هیچ کاری نکنه میشه 1129943.502824859 یا 1.1 مگا هرتز که توی دیتاشیت رقم یک مگاهرتز رو درج کرده .
برای اینکه igbt بتونه کار کنه و جریان رو از خودش عبور بده نیاز هست تا مقدار متوسط ولتاژ اعمال شده در زمان Ton برابر با حداقل مقدار 6 ولت بشه .
توی الکترونیک صنعتی چند تا فرمول بهمون یاد دادن ، با استفاده از یکیشون میشد مقدار متوسط یک موج رو گرفتن انتگرال از سطح زیر نمودار حساب کرد .
توی این مساله ما جواب انتگرال رو داریم که برابر با 6 هست ، سطح زیر منحنی هم برابر با 15 هست ، مقدار T0 برابر با 0 و مقدار T1 عددی هست که ما برای محاسبه ی حداکثر فرکانس سویچینگ IGBT نیاز خواهیم داشت .
حداکثر فرکانس سویچینگ IGBT برابر خواهد بود T1 + 885
حداقل فرکانس سویچنیگ IGBT رو شما بدست بیارید . ( توجه داشته باشید که اگر ولتاژ 15 ولت برای مدت زیادی به گیت اعمال شود ف باعث افزایش ولتاژ کلکتور امیتر و IC شده و IGBT رو میسوزونه )




حتما تا حالا فهمیدید که مقدار دیوتی سایکل چطور محاسبه میشه ؟
برای محاسبه ی دیوتی سایکل کافی هست به ازای جریان های مورد نیاز مقادیر T1 رو محاسبه کنید .


البته با وجود سیستم های کنترلری حلقه بسته که در ادامه با اونا آشنا خواهیم شد ، نیازی به انجام محاسبات تئوری نخواهد بود و مطالب گفته شده صرفا برای درک بهتر موضوع بیان شدند .
در پست بعدی ما دور یک موتور DC رو کنترل خواهیم کرد .

[1nafar]

کنترل دور موتور DC :
کنترل دور موتور های یکی از مباحث جذاب هست که دوستانی زیادی توی وب در جستوجوش هستند ( برای چی میخوان دور موتور رو کنترل کنن ؟ )

اصول عمل کرد موتور های DC :
موتور های DC از دو بخش کلی منبع تحریک و آرمیچر تشکیل میشن . منبع تحریک وظیفه ای ایجاد یک میدان مغناطیسی ثابت و آرمیچر وظیفه ای ایجاد یک میدان مغناطیسی با قطب های متغیر رو به عهده داره .
ایجاد نیروی مغناطیسی متناقض بر روی منبع تحریک و آرمیچر باعث چرخش آرمیچر میشه و........شما میتونید با مراجعه به لینک های زیر اطلاعات بیشتری رو در مورد موتور های DC بدست بیارید .
DC Electric Motors (You can see links before reply)
DC motor - Wikipedia, the free encyclopedia (You can see links before reply)
You can see links before reply
You can see links before reply

توی موتور های DC کوچک معمولا از آهن ربا به عنوان منبع تحریک استفاده میشه .(موتورهای DC با مغناطيس دايم )
توی موتور های DC توان بالا ، از تعدادی سیم پیچ برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده میکنن که با توجه به نحوه ی اتصال سیم پیچ ، موتور های dC مختلفی بوجود میاد ( موتورهای DC تحريک جداگانه(تحريک مستقل) ، موتور DC با تحريک شنت ، موتور DC با تحريک سری ، موتورهای DC کمپوند بلند(نقصانی) و.... )


کنترل دور موتور DC :
برای کنترل دور یک موتور DC باید مقدار ولتاژ اعمال شده به آرمیچر رو تغییر بدیم .

موتورهای DC با مغناطيس دائم دارای توان نسبتا کمی هستند و میشه اونا رو با استفاده از ترانزیستور و... کنترلشون کرد ( پروژه های زیادی توی نت داره ) .
سایر موتور های dc که در اونا از سیم پیچ برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده میشه ، دو تا حالت دارن :
موتورهای DC تحريک جداگانه(تحريک مستقل) :
توی این نوع موتور ولتاژ منبع تحریک به صورت کاملا مجزا به آرمیچر اعمال میشه و دارای مقدار ثابتی هست . در این موتور ها با تغییر دادن ولتاژ آرمیچر مقدار توان تقریبا ثابت هست و میشه دور رو از صفر تا دور نامی موتور ، بدون ایجاد تغییر در گشتاور کنترل کرد :

You can see links before reply

در صنعت عموما از این موتور برای پروسه های که به سرعت متغیر نیاز دارن استفاده میشه .
سایر موتور های DC :
در سایر موتور های DC ، منبع تحریک به صورت سری یا موازی یا مختلط با سیم پیچ های آرمیچر بسته شده و با تغییر ولتاژ اعمالی به آرمیچر ولتاژ اعمالی به اون تغییر میکنه :
You can see links before reply

این موتور ها عموما برای کار در یک دور ثابت طراحی و ساخته شدن ، ولی ما میتونیم با در نظر گرفتن ملاحضاتی به شرح زیر ، دور اونا رو تغییر بدیم .
---حداقل ولتاژ اعمال شده به موتور بستگی به مقدار توان و گشتاور مورد نیاز داره . ( که من پیشنهاد میکنم در پروژه ها تون این ولتاژ رو به صورت عملی بدست بیارید ) . ( مثلا ممکنه یک موتور 1 کیلو واتی که با ولتاژ 100 ولت کار میکنه ، در ولتاژ 5 ولت نتونه شفت خودش رو هم بچرخونه . همین موتور ممکنه در ولتاژ 10 ولت با 5 در صد سرعت نامی بچرخه و همین گشتاور و توان برای کاربر کافی باشه . :wink: )

حداکثر ولتاژ اعمال شده به موتور نباید از ولتاژ نامی اون بیشتر بشه ، چون این کار باعث آسیب دیدن سیم پیچ های موتور میشه ( افزایش ولتاژ باعث افزایش جریان و دما میشه )
نتیجه :
ما میتونیم سرعت یک موتور DC رو از صفر تا دور نامی بدون اینکه مشکلی برای موتور ایجاد بشه ، کنترل کنیم


روش های کنترل:
برای کنترل دور موتور DC به یک منبع ولتاژ متغیر نیاز داریم که بتونه ولتاژی Vm تا Vn رو برامون تامین کنه .
همون طور که قبلا هم اشاره شد ، Vm ولتاژ مورد نیاز برای ایجاد حداقل گشتاور مورد نیاز و Vn ولتاژ نامی موتور هست .

روش صنعتی :
توی صنعت عموما از مدار زیر برای کنترل دور موتور های DC استفاده میشه :
You can see links before reply
مدار بالا یک منبع تغذیه ی متغیر DC هست که میشه ولتاژ خروجی اون رو 0 تا ولتاژ ماکزیمم خروجی ، با تغییر زاویه ی آتش تریستور ها ، کنترل کرد .
همون که از تصویر مشخص هست ، موتور مورد استفاده موتور DC تحريک جداگانه(تحريک مستقل) هست .
این روش مزیا و معایبی به شرح زیر داره :
کاملا صنعتی هست .
به فیلتر های ورودی نیاز داره .
پایداری بسیار بالایی داره .
قیمتش گرون هست ( المان های زیادی توش استفاده شده ) .
برای توان های بالا استفاده میشه .
منبع ولتاژ حتما باید ac باشد .

روش نرمال :
با جستوجو " مدار منبع تغذیه ی متغیر " در اینترنت ، نقشه ها و پروژه های مختلفی و پیدا میکنید که یکی از کم خرج ترین و مناسب ترین اونا ، منبع تغذیه ی باک هست .
برای کنترل کردن دور موتور dc ما از این منبع تغذیه استفاده میکنیم .
اطلاعات بیشتر :
You can see links before reply
این منبع تغذیه از یک عنصر کلید زنی ( igbt ) ، یک دیود سرعت بالا ، یک سلف و یک بار اهمی تشکیل شده .
از اونجا که سلف و بار اهمی در داخل موتور به صورت طبیعی وجود دارن ، پس ما فقط به یک igbt و یک دیود سرعت بالا نیاز خواهیم داشت ، در این حالت مدار درایو ما مطابق تصویر زیر خواهد بود :

You can see links before reply
توجه داشته باشید که دیود موجود در مدار بالا ، دیود هرزگر متصل شده به igbt نیست ، این دیود وظیفه ی تامین کردن جریان موتور در زمان خاموشی igbt رو به عهده داره :
You can see links before reply

[brabus]

سلام دوستان
به کمکتون نیاز دارم.من دارم روی طرحی کار میکنم که یه قسمتش که کار تهویس یه موتور باید بذارم که dc 50وات باشه.چون رشتم مکانیکه از برقو رباتیکو اینچیزا سر در نمیارم.این موتورو باید سرعتشو کنترل کنم( سرعتو بتونم تغییر بدم).. روشای کنترل سرعت بر اساس هزینش و طوری که کم حجم باشه چیه ؟!
در ضمن میخوام با یه کنترل مثل کنترل تلوزیون سرعتشو به حالتای مشخصی مثل یک سوم و نیم تنظیم کنم که دستی نباشه.
بسیار ممنون میشم اگه راهنماییم کنید

[esisafa]

یک سوال. وقتی که مثلا یک بار مانند مقاومت توسط igbt درایو میشه، چرا باید توان igbt دائما افزایش پیدا کنه تا بسوزه. مگه اون مقاومت بار باعث محدود شدن جریان و ولتاژ igbt نمیشه. هر چه جریان بار افزایش پیدا کنه ولتاژ بار هم افزایش پیدا میکنه در نتیجه ولتاژ igbt کاهش پیدا میکنه تا به تعادل برسه. این اطلاعاتی هست که با توجه به bjt و mosfet دارم. مگه igbt مثل همون bjt نیست که فقط بیس اون جریان نمیکشه و با ولتاژ کنترل میشه؟؟؟

[TABRIZMACHINE]

سلام دوستان.در مورد ای سی های سروو درایور ها اطلاعات دارید؟
کدوم ها بهتره؟
ما از چند مدل استفاده میکنیم تو تولید سرو درایو و چند مدل رو هم کپی کردیم.دنبال یری های جدید هستم برای خط تولید جدید.
با تشکر از همه دوستان.

[ahmadigonabad]

سلام
من می خوام از igbt به عنوان سوییچ استفاده کنم برای برق شهر ac هم هستش
یعنی دو تا می خواد دیگه؟
حالا می خواستم بدونم اگه به صورت مداوم on باشه مشکلی پیش نمیاد؟
(کلا سالی 2-3 ساعت می خواد قطع باشه)
با تشکر فراوان از آموزش کاملتون

[zaniar]

باسلام من درراه اندازی igbt چندمسیله پیش اومده .1-شماازچه درایوری استفاده می کنید 2-ایادرایوربرای یک full bridgh قسمت low وhigh باهم فرق میکند

[mkhoshnazar]

بازم سلام
اولین قطعه ای که در این بخش بررسی میکنیم قطعه ی معروف و محکوم IGBT هست که متاسفانه خیلی از دوستان نحوه ی کار با اون رو نمیدونن .
در مورد IGBT در کتب مختلف روایات تئوری متعددی نقل شده که شما میتونید اونا رو در کتبی مثل الکترونیک صنعتی رشید و... (You can see links before reply) مشاهده کنید .
قطعه ی IGBT دارای سه پایه ی گیت و کلکتور و امیتر هست ، سادهترین مداری که میتونیم با IGBT ببندیم مدار زیر هست ، با این مدار میشه علاوه بر تست IGBT نحوه ی عمل کرد اون رو هم مشاهده کرد :
You can see links before reply

توجه داشته باشید که این مدار فقط برای تست IGBT یا مشاهده ی عمل کرد اون استفاده میشه ، از این مدار به هیچ عنوان نمیشه در کاربرد های عملی استفاده کرد .
رفع چند تا ابهام ( سوالاتی که دوستان معمولا مطرح میکنن و ممکن برای شما هم ایجاد بشه ):
1
هر IGBT دارای سه پارامتر مهم هست :
1- جریان مجاز : مقدار حداکثر جریانی هست که میتونه در دمای 25 درجه از کلکتور IGBT به سمت امیتر اون جاری بشه :
2-ولتاژ مجاز : مقدار حداکثر ولتاژی هست که میتونه بین کلکتور و امیتر در حالتی که IGBT خاموش هست قرار بگیره ( IGBT میتونه این ولتاژ رو قطع و وصل کنه )
3-توان مجاز : مقدار تقریبی حاصل ضرب جریان IC ( مقدار جریان عبوری از کلکتور به سمت امیتر ) در ولتاژ موجود بین پایه های کلکتور و امیتر . ( برای بدست آوردن مقدار توان باید ضرایبی نیز در فرمول VCE x Ic لحاظ بشه که میشه حاصل ضرب این ضرائب رو مقداری بین 0.7 تا 1 در نظر گرفت . )
همون که میدونید با بالا رفتن جریان Icمقدار VCE بالا میره . این رفتار رو میشه در منحنی به نام typical output Characteristic قطعه به ازای مقادیر مختلف ولتاژ گیت مشاهده کرد .
تصویر زیر رو ببنید :
You can see links before reply
توی این تصویر یه سری خط وجود داره ( که من دوتاش رو با رنگ نارنجی و سبز مشخص کردم ) این خطوط مشخص کننده ی مقدار ولتاژ اعمالی به گیت هست . به ازای هر مقدار ولتاژ گیت ، مقادیر جریان ic و vce متفاوت خواهد بود .
مثال :
در محور عمودی عدد 10 به توان یک رو پیدا کنید و خط مقابل اون رو دنبال کنید تا به خط سبز رنگ برسید . در این حالت ولتاژ تحریک قطعه ( Vge ) برابر با 10 ولت خواهد بود ، با عبور جریان 10 آمپر مقدار ولتاژ کلکتور امیتر برابر با 1.5 ولت خواهد بود و توان تلف شده بر روی قطعه برابر با 15 وات میشه ، یا با عبور جریان 20 امپر مقدار ولتاژکلکتور - امیتر برابر با 2.5 ولت میشه که توانی برابر با 50 وات بر روی قطعه افت میکنه . مقدار توان رابطه ی مستقیمی با دمای قطعه داره .
در کلیه قطعات الکترونیک مقدار توان قطعه یک مقدار مشخص داره ، مثلا توان قطعه ی ذکر شده 180 وات خواهد بود ( مقدار دقیق توان بایداز روی دیتا شیت خوانده شود ) در این حالت کاربر میتونه با استفاده از این قطعه جریان یک بار با حداکثر توان 9 کیلو وات رو درایو کنه .
حداکثر ولتاژ قابل تحمل عملا در فرمول توان دخالتی نداره ، این ولتاژ مشخص کننده ی حداکثر ولتاژ مجاز قابل تحمل پیوند های داخلی igbtهست ، اگه این ولتاژ از حد مجاز بیشتر بشه ، با نشن الکترون ها از کلکتور به امیتر پدیده ی بهمنی رخ میده و igbt میسوزه
******************************
عمده ترین دلیل سوختن igbt عدم طراحی دقیق مدارات درایور اون هست ، در صورتی که درایو به دقت طراحی بشه و همچنین igbt در توان مناسب کار کنه ، هیچ مشکلی برای اون بوجود نمی یاد ، من شخصا از igbt های 1200 ولت - 400 آمپر و 1200 ولت و 30 آمپر و 1200 ولت و 125 آمپر برای درایو کردن موتور های به ترتیب 120کیلو وات ، 10 کیلو وات و 40 کیلو وات استفاده کردم و تاکنون هم مشکلی با اونا نداشتم .
**************************
با استفاده از igbt میشه کار های زیر رو انجام داد :
مقدار موثر یک ولتاژ dc رو کنترل کرد . که این خودش کلی کار هست .




باسلام. چطور متوجه شدید که با این قطعه می شه یک بار 9 کیلو واتی رو راه اندازی کرد؟؟