Документация Engee

IGBT (Ideal, Switching)

Идеальный биполярный транзистор с изолированным затвором для схем коммутации.

igbt ideal switching

Описание

Блок IGBT (Ideal, Switching) моделирует идеальный биполярный транзистор с изолированным затвором (Insulated-gate bipolar transistor, IGBT) для схем коммутации. Характеристика переключения IGBT такова, что если напряжение затвор-эмиттер превышает заданное пороговое напряжение , то IGBT находится в открытом состоянии. В противном случае устройство находится в закрытом состоянии. На этом рисунке показана типичная вольт-амперная характеристика:

igbt ideal switching 1

В открытом состоянии канал коллектор-эмиттер ведет себя как линейный диод с прямым падением напряжения и сопротивлением .

В закрытом состоянии канал коллектор-эмиттер ведет себя как линейный резистор с низкой проводимостью .

Определяющие уравнения можно записать как

, если и ,

в остальных случаях ,

где

  • — напряжение коллектор-эмиттер;

  • — прямое напряжение;

  • — напряжение затвор-эмиттер;

  • — пороговое напряжение;

  • — ток коллектор-эмиттер;

  • — сопротивление в открытом состоянии;

  • — проводимость в закрытом состоянии.

Опция встроенного защитного диода

Используя параметры Integral Diode, можно подключить внутренний диод между эммитером и коллектором. Встроенный диод защищает устройство, обеспечивая канал проводимости для обратного тока, который может возникнуть при резком отключении напряжения на индуктивную нагрузку.

Установите значение параметра Integral protection diode в зависимости от цели.

Цель Значение для выбора Внутренний защитный диод

Не включать защиту.

None

Не используется

Включать защиту.

Приоритет скорости моделирования.

Diode with no dynamics

Добавляется внутренний блок Diode (Advanced).

Приоритет точности моделирования – точное указание динамики заряда в обратном режиме.

Diode with charge dynamics

Добавляется внутренний блок Diode (Advanced) с учетом динамики заряда.

Порты

Вход

G — затвор
скаляр

Порт, связанный с затвором.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Gate-control port значение Signal control port.

Ненаправленные

G — затвор
электричество

Порт, связанный с затвором.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра Gate-control port значение Electrical control port.

C — коллектор
электричество

Порт, связанный с коллектором.

E — эмиттер
электричество

Порт, связанный с эмиттером.

Параметры

Main

Gate-control port — опция для указания типа порта затвора
Signal control port (по умолчанию) | Electrical control port

Опция для указания физического или электрического порта затвора транзистора.

Forward voltage, Vf — прямое напряжение
0.8 В (по умолчанию)

Минимальное напряжение на коллекторе и эммитере, необходимое для того, чтобы угол наклона вольт-амперной характеристики транзистора был равен , где — значение параметра On-state resistance.

On-state resistance — сопротивление в открытом состоянии
0.01 Ом (по умолчанию)

Сопротивление открытого канала коллектор-эмиттер.

Off-state conductance — проводимость в закрытом состоянии
1e-6 1/Ом (по умолчанию)

Проводимость коллектор-эмиттер в закрытом состоянии. Значение этого параметра должно быть меньше , где — значение параметра On-state resistance.

Threshold voltage, Vth — пороговое напряжение
2 В (по умолчанию)

Пороговое напряжение затвор-эмиттер. Устройство включено, когда напряжение затвор-эмиттер превышает это значение.

Integral Diode

Integral protection diode — внутренний защитный диод (супрессор)
None (по умолчанию) | Diode with no dynamics | Diode with charge dynamics

Укажите, включает ли блок защитный диод (супрессор). По умолчанию используется значение None.

Если необходимо включить внутренний защитный диод, то возможны два варианта:

  • Diode with no dynamics

  • Diode with charge dynamics

Forward voltage — напряжение прямого тока
0.8 В (по умолчанию)

Минимальное напряжение, необходимое на отрицательном и положительном портах блока для того, чтобы градиент вольт-амперной характеристики диода был равен 1/ , где — значение параметра On resistance.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.

On resistance — сопротивление при прямом включении
0.001 Ом (по умолчанию)

Сопротивление диода в открытом состоянии, когда напряжение выше значения заданного параметром Forward voltage.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.

Off conductance — проводимость в закрытом состоянии
1e−5 1/Ом (по умолчанию)

Проводимость диода при обратном включении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.

Junction capacitance — емкость перехода
5e−8 Ф (по умолчанию)

Величина емкости, свойственной переходу из обедненной зоны, действующей как диэлектрик и разделяющей соединения анода и катода.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with charge dynamics.

Peak reverse current, iRM — пиковый обратный ток
−235 А (по умолчанию)

Пиковый обратный ток, измеренный внешней тестовой схемой. Это значение должно быть меньше нуля. Значение по умолчанию — −235 А.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with charge dynamics.

Initial forward current when measuring iRM — начальный прямой ток при измерении iRM
300 А (по умолчанию)

Начальный прямой ток (в начальный момент времени включения) при измерении пикового обратного тока. Это значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with charge dynamics.

Rate of change of current when measuring iRM — скорость изменения тока при измерении iRM
−50 А/мкс (по умолчанию)

Скорость изменения тока при измерении пикового обратного тока. Это значение должно быть меньше нуля.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with charge dynamics.

Reverse recovery time parametrization — вид определения времени обратного восстановления
Specify stretch factor (по умолчанию) | Specify reverse recovery time directly | Specify reverse recovery charge

При выборе опции Specify stretch factor или Specify reverse recovery charge указывается значение, которое используется блоком для вычисления времени обратного восстановления.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with charge dynamics.

Reverse recovery time, trr — время обратного восстановления
15 мкс (по умолчанию)

Количество времени, необходимое диоду, чтобы выключиться, когда напряжение на нем меняет полярность с прямого смещения на обратное.

Интервал между моментом первоначального перехода тока через ноль (когда диод выключается) и моментом падения тока до уровня менее 10% от пикового тока. Значение параметра Reverse recovery time, trr должно быть больше значения параметра Peak reverse current, iRM, деленного на значение параметра Rate of change of current when measuring, iRM.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with charge dynamics, а для параметра Reverse recovery time parametrization значение Specify reverse recovery time directly.

Reverse recovery time stretch factor — коэффициент растяжения времени обратного восстановления
3 (по умолчанию)

Значение, которое блок использует для расчета Reverse recovery time, trr. Это значение должно быть больше 1. Указание коэффициента растяжения является более простым способом параметризации времени обратного восстановления, чем указание заряда обратного восстановления. Чем больше значение коэффициента растяжения, тем больше времени требуется для рассеивания тока обратного восстановления.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with charge dynamics, а для параметра Reverse recovery time parametrization значение Specify stretch factor.

Reverse recovery charge, Qrr — заряд обратного восстановления
1500 мкАс (по умолчанию)

Значение, которое блок использует для расчета Reverse recovery time, trr. Используйте этот параметр, если в параметрах блока в качестве вида определения времени обратного восстановления указано значение заряда обратного восстановления вместо значения времени обратного восстановления.

Заряд обратного восстановления — это суммарный заряд, который продолжает рассеиваться после выключения диода. Значение должно быть меньше, чем , где:

  • — значение, указанное для параметра Peak reverse current, iRM;

  • — значение, указанное для параметра Rate of change of current when measuring iRM.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Integral protection diode значение Diode with charge dynamics, а для параметра Reverse recovery time parametrization значение Specify reverse recovery charge.