مرحبًا بالجميع، لم أقم بتحديث مقالاتي منذ فترة طويلة. من ناحية، أنا مشغول بعملي، وأنا كسول حقًا. وبحسب الإحصائيات فإن متوسط الوقت الذي أقضيه على هاتفي المحمول بعد العمل يومياً هو ساعتين تقريباً. من المؤسف. كشاب إيجابي وواعد، كيف يمكنني أن أسمح لنفسي بالهبوط إلى هذا الحد؟ لذلك تركت هاتفي المحمول واستمرت في كتابة المقالات العلمية الشائعة!

هذافترةدعنا ندردشIGBTتبديد السلطة، وغالبا ما نسمع أصدقاء يسألونIGBTما هو أقصى تيار يمكن تشغيله؟ إلى أي مدى يمكن أن يصل تردد التبديل؟ في الواقع نعم.IGBTيجب على أي شخص يعرف شيئًا عن التطبيق أن يعلم أنه لا توجد طريقة لإعطاء نتائج دقيقة وكمية لهذه المشكلات.IGBTيعتمد تردد التبديل وتيار الإخراج للجهاز بشكل أساسي على تبديد حرارة الجهاز. طالما أن تبديد الحرارة جيد بما فيه الكفاية، ضعIGBTيمكن التخلص من الحرارة المتولدة في الوقت المناسب، ثم يمكنك القيام بذلك.رفع تردد التشغيل". السبب وراء تسمية الشركات المصنعة للطاقة لبعض الأنابيب بالأنابيب السريعة هو أنها محسنة.IGBTسرعة التبديل تقلل من فقدان التبديل.أنIGBTما هو استهلاك الطاقة لتبديد الحرارة أثناء التشغيل؟ربما ليس لديك مفهوم بديهي للغاية. اليوم سوف نقوم بدمج بعض الأجهزة المنزلية وIGBTألق نظرة على المقارنة الأفقية لاستهلاك الطاقة.

أولاً، دعونا نقدم بشكل موجز فقدان IGBT.IGBTوتنقسم الخسارة بشكل رئيسي إلىتبديل الخسارة وفقدان التوصيلجزئين. وتنقسم خسائر التبديل إلىخسارة التشغيل وخسارة الإيقافنظرًا لأن معظم تطبيقات IGBT هيالحمل الاستقرائيأثناء التشغيل، يرتفع تيار المجمع أولًا، ثم ينخفض الجهد. على العكس، في حالة الإيقاف المؤقت، يرتفع جهد المجمع لـ IGBT أولًا، ثم ينخفض التيار، مما يؤدي إلى:IGBTسيكون لعملية التبديل والجهد والتيارجزء متداخل,في هذه العملية، يكون كل من الجهد والتيار موجبين، وتكون القدرة المضروبة بهما موجبة أيضًا، لذلكإطلاق الطاقةعلى الرغم من أن IGBT عبارة عن مفتاح إلكتروني للطاقة، إلا أنه يختلف عن المفتاح الميكانيكي عند التوصيل، وسيكون هناك انخفاض في الجهد يصل إلى عدة فولتات، لذلك سوف ينتج أيضًا خسارة معينة، تسمى خسارة التوصيل.

بالنسبة لمعظم التطبيقات الصناعية،IGBTسيكون هناك صمام ثنائي بالداخل. مع أن الصمام الثنائي جهاز سلبي، لأن الجهاز المجاور له جهاز تحويل، فإنه لا يستطيع ذلك.انتبه إلى الارتقاء الأخلاقي للفرد دون التفكير في الآخرين.ما مدى سرعة تشغيل IGBT، ومدى سرعة إيقاف تشغيله تلقائيًا.ومع ذلك، فإن خصائص المادة الفطرية تُحدد عدم القدرة على إيقاف التشغيل في تلك اللحظة، لذا سيتحمل الثنائي الجهد والتيار العكسيين في نفس الوقت في وقت قصير. في هذا الوقت، تكون الطاقة المضاعفة لهما موجبة، لذا يحتاج أيضًا إلى تحرير الطاقة. سيؤدي التشغيل الأمامي للثنائي أيضًا إلى بعض الفقد، ولكنه أقل من فقد الإيقاف، لذا فإن فقد التبديل للثنائي يشير بشكل أساسي إلى فقد الإيقاف. في الوقت نفسه، يتطلب الإيقاف العكسي وقت استرداد معين، لذا يُطلق على فقد التبديل للثنائي أيضًا فقد الاسترداد العكسي. مجموع الثنائياتIGBTوبالمثل، على الرغم من اعتماد طريقة تعديل التوصيل لتقليل الجهد المباشر، إلا أنه لا يزال هناك1-2Vلا يُمكن تجاهل انخفاض الجهد الأمامي للثنائي تحت تأثير التيار العالي، وهو ما يُمثل فقدانًا في توصيله. ليس من السهل التفكير في الثنائيات، ليس فقط تحت ضغط الأجهزة الأخرى، بل أيضًا بسبب المواد الجديدة.كربيديُظهر خطر استبدال الصمام الثنائي أن مقاومة ضغط الصمام الثنائي هائلة أيضًا... هذا خارج الموضوع قليلًا. تابع...

بعد معرفة خسارة تحويل IGBT، دعونا نلقي نظرة عليها مرة أخرى.IGBTحساب الخسارة، هنا يريد Lao Geng أن يعرض لك خوارزمية رائعة، والغرض من ذلك هو السماح للجميع أولاًIGBTتبديدوالقوة والطاقةلديك فهم عميق للعلاقة. هنا نأخذ وحدة Infineon 1700V 1400A كمثال للشرح البسيط، مع رقم الموديلFF1400R17IP4.قد يسأل الأصدقاء الصغار الذين قرأوا المحتوى السابق Lao Geng لماذا تأخذ هذا الأنبوب دائمًا كمثال. تذكر كلمة واحدة، أنا منخرط في طاقة عالية، وأول شيء اتصلت به هو هذه الوحدة. لدي مشاعر عميقة لهذه الوحدة. دعونا نلقي نظرة على العلاقة المقابلة بين فقدان التبديل والتيار لهذه الوحدة، كما هو مبين في الشكل التالي.:

ويمكن ملاحظة أنه مع زيادة التيارIGBTتصبح خسارة التبديل أكبر، وترتبط الخسارة أيضًا بدرجة الحرارة. فيما يتعلق بمعالج الرسوميات PowerVR الوحدة، مع تبديد جيد للحرارة، يمكن تشغيلهامعالج الرسوميات PowerVR ، ثم دعونا نبدأ معمعالج الرسوميات PowerVR على سبيل المثال، ليس من الصعب معرفة ذلك من الشكل أعلاه.IGBT在125℃ معالج الرسوميات PowerVR تحت تيار كل خسارة بدوره280mJ,يمكن أن تكون الوحدة أيضًاميغاواط,خسارة الإيقاف هي420mJ,ثم إجمالي خسارة التبديل في كل مرة هو700mJ.يفترضIGBTتردد التبديل هو2kHz،سيُولّد مُركّب IGBT ذو الـ 1 ثانية حرارةً مقدارها 700 مللي جول × 2000 = 1400 جول، أي ما يُعادل 1.4 كيلوواط/ساعة من الكهرباء المُستهلكة في ساعة واحدة. هذا التوليد من الـ 1 ثانية1400Jأي ما يعادل مقدار قوة المعدات الكهربائية؟ بعد التحويل البسيط، يمكن أن يكون معادلاً لـ1400Wنظر العجوز جينغ حول الأجهزة المنزلية، ووجد غلاية الماء الساخن تتصاعد منها البخار، ونظر إلى العلامة التجارية الشهيرة.1500W,من قبيل الصدفة، إنه مشابه لاستهلاك الطاقة للوحدة.

قد يقول بعض الأصدقاء إنك غير محترف. كيف يمكنك فعل ذلك؟ نعم، الحساب أعلاه لا معنى له حقًا، لأنه منفصل عن التطبيق العملي، وفي الوقت نفسه، لا يأخذ في الاعتبار فقدان التوصيل وفقدان الصمام الثنائي وما إلى ذلك. الهدف الرئيسي من لاو جينج هو تعميم العلم للجميع.والقوة والطاقةالفرق، طالما أنك تشعر أن هناك ما تكسبه. في الحقيقةIGBTصيغة حساب الخسارة معقدة، وترتبط بطوبولوجيا الدائرة، وعامل الطاقة،PWMالتعديل وما إلى ذلك. هناك العديد من الموارد عبر الإنترنت للحصول على صيغ حسابية مفصلة. يمكنك البحث عنها بنفسك، ومعظمها من وثيقة إنفينيون.برنامج تحديد الأبعاد IPOSIM لحساب الخسائر والحرارة لوحدات Infineon IGBT"، إذا لم تتمكن من العثور عليه، يمكنك أيضًا الاتصال بـ Lao Geng. معلومات الاتصال كانت متاحة في الماضي. ما يلي يعتمد على Infineonايبوسيميشيع استخدام برامج المحاكاة بطريقتين.IGBTللحصول على مثال لتبديد الطاقة العاكس، نلقي نظرة.IGBTما حجم الخسارة عند العمل؟

الآن بعد أن أصبحت السيارات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الجديدة شائعة جدًا، فلنأخذ وحدة Infineon HP Drive FS820R08A6P2B كمثال. هذه وحدة طاقة للسيارات مكونة من 6 وحدات. وفقا للأصدقاء العاملين في مجال الطاقة الجديدة، يتم استخدام هذه الوحدة في Weilai و Geely و GM Buick، وهي منتج نجمي. الجهد المُصنّف لهذه الوحدة هو 750 فولت، والتيار 820 أمبير، وتحتوي على 6 ترانزستورات IGBT. تصل طاقة خرج وحدة التشغيل إلى 200 كيلوواط، وهي طاقة فعّالة للغاية عند استخدامها في سيارات الركاب. يظهر في الشكل التالي صورة الوحدة والدائرة الداخلية.

يُستخدم جهاز Infineon IPOSIM لمحاكاة الطاقة البسيطة. في ظل ظروف جهد بطارية 400 فولت، ودائرة خرج 500 أمبير، وتردد تحويل 8 كيلوهرتز، تبلغ قدرة تبديد وحدة IGBT واحدة 500 واط، بينما تبلغ قدرة تبديد الوحدة بأكملها حوالي 3000 واط. نظر جينغ حول الأجهزة المنزلية مرة أخرى، ووجد أن قوة سخان المياه للاستحمام كانت 3000 واط فقط. يا لها من صدفة. في هذا الوقت، لا بد أن يكون هناك بعض الأصدقاء الذين سيقولون، لاو جينج، كيف يمكنك أن تكون مدروسًا إلى هذا الحد؟ هاها، أنت تعرف. . . من الصعب أن نتخيل أن مثل هذه الوحدة بحجم كف اليد يمكن أن تولد الكثير من استهلاك الطاقة أثناء العمل.

قدرة تبديد الحرارة للوحدة المذكورة أعلاه ليست قليلة. لنبنِ وحدة كبيرة، ونأخذ عاكس الجهد المتوسط 3300 فولت عالي القدرة ثلاثي المستويات كمثال توضيحي. يعتمد العاكس على وحدة حزمة IHV 4500 أمبير 1200 فولت، وتيار خرج 500 أمبير. يتطلب العاكس 12 وحدة IGBT و6 ثنائيات للمستويات الثلاثة، كما هو موضح في الشكل التالي:

في نصف الجهد الحافلة2800V،التيار الخارجمعالج الرسوميات PowerVR ،تردد التبديل1kHzتظهر بيانات المحاكاة أدناه، ويمكن ملاحظة أن فقدان التبديل للأنبوب الخارجي ثلاثي المستويات قريب.2500W, فقدان تبديل الأنبوب هو فقط740W,يتعلق الأمر بشكل أساسي بحالة عمل العاكس. لاحقًا، عندما تتاح لك الفرصة، يمكنك التحدث عن هذا الموضوع تحديدًا، لذلك لن أتحدث عنه في هذا الموضوع.

بعد حساب بسيط، إجمالي استهلاك الطاقة لذراع جسر واحد ثلاثي المستويات هو 8,400 واط، وإجمالي استهلاك الطاقة لهذه المراحل الثلاث حوالي 25 كيلو واط. لا يزال فقدان الطاقة كبيرًا جدًا، ولكن في هذا الوقت، تكون طاقة الخرج للعاكس كبيرة جدًا أيضًا، حوالي 3 ميجاوات. بالنظر حولك، يبدو أنه لا توجد مثل هذه الأجهزة الكبيرة في المنزل. اعتقدت فجأة أنني دفعت فاتورة الكهرباء منذ بعض الوقت. نظرت إلى القائمة. يبلغ متوسط فاتورة الكهرباء الشهرية 200 كيلووات ساعة، وفاتورة الكهرباء 100 يوان، أي حوالي 7 كيلووات ساعة يوميًا بـ 3.5 يوان. ينبغي أن يكون استهلاك الكهرباء هذا كافياً لتمثيل معظم المنازل. إذا كان العاكس المذكور أعلاه يعمل بكامل طاقته، فكم عدد المستخدمين الذين سيعادل استهلاكهم للكهرباء الحرارة الناتجة عن IGBT؟ كم تهدر فاتورة الكهرباء في اليوم؟ يمكن للأصدقاء المهتمين الحساب بأنفسهم. وإليك الجواب مباشرة: 89 أسرة، 312 يوان. هل انت متفاجئ؟ إنها كهرباء كافية تقريبًا لمستخدمي المبنى. أوه، ذكر بعض الأصدقاء أنه يجب حسابها على أساس فاتورة الكهرباء الصناعية. حسنا، السعر أعلى. . .

 بعض الحالات المذكورة أعلاه مجرد بيانات محاكاة بسيطة، ولا تزال هناك فجوة بينها وبين التطبيق الفعلي. لا تأخذ الأمر على محمل الجد، بل اعتبره مجرد معلومة علمية. مع ذلك، ليس من الصعب معرفة مدى أهمية تبديد الحرارة في IGBT. إذا لم تُعالج هذه الكمية الكبيرة من الحرارة بشكل جيد، فسيكون الوضع خطيرًا. . .

حسنًا، فلنشاركها هنا اليوم. إذا كان هناك أي خطأ في المحتوى أعلاه، يرجى انتقادي وتصحيحه! إذا شعرت أنك اكتسبت شيئًا ما، فيرجى المساعدة في الإعجاب به وإعادة إرساله، حتى يتمكن المزيد من الأشخاص المحتاجين من رؤية هذا المقال. شكرًا لك!لمعرفة المزيد عن أجهزة الطاقة الإلكترونية، يرجى البحث في حساب WeChat الرسمي "Dr. Geng's Power Electronic Technology" على WeChat، والذي سيتم تحديثه كل أسبوع ليأخذك إلى محيط تكنولوجيا الطاقة الإلكترونية!بعض الصور مأخوذة من الإنترنت. إذا كان هناك أي انتهاك، يرجى الاتصال بالمؤلف لحذفها!