死区电压也叫开启电压,是应用在不同场合的两个名称。
在二极管正负极间加电压,当电压大于一定的范围时二极管开始导通,这个电压叫开启电压。锗管01左右,硅管05左右。死区电压是指在二极管应用在具体的电路中时,由于本身的压降,也就是供电电压小于一定的范围时不导通,造成输出波形有残缺,从供电电压经过零点直到输出波形残缺消失的时候,这一段电压就是死区电压,本质上就是二极管的开启电压。

当二极管加上正向电压时,便有正向电流通过。但正向电压很低时,外电场还不能克服PN结内电场对多数载流子扩散运动所形成的阻力,此时正向电流很小,二极管呈现很大的电阻。当正向电压超过一定数值(硅管约05V,锗管约01V)后,二极管电阻变得很小,电流增长很快。这个电压往往称死区电压。
理想二极管:死区电压=0
,正向压降=0
实际二极管:硅二极管的死区电压为05V,正向压降为06~07V
锗二极管的死区电压约01V,正向压降为02~03V
势垒电压当外加正向电压时,这个电场是阻止电流从P区流向N区的。这就是“势垒”,也叫“阻挡层”。
内建电场建立不是无休止的,由于扩散作用,N区这边要少一些电子,而P区那边会少一些空穴,这样在外侧又会有一个电场建立,其方向与内建电场相反。当两个电场平衡时,内建电场的强度就稳定了,扩散不再进行(是一个动态平衡状态),即势垒或称阻挡层就确定了,整个PN结就不会有电流(除非外加电场)
电力系统方向性电流保护为什么有死区死区由什么决定?请详细解释一下,谢谢。
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
传统的功率方向元件存在死区。
传统的功率方向元件,或称为功率方向继电器,利用线电压和相电流之间的相位关系来判断故障方向,而在保护出口发生三相金属性短路时,输入保护的线电压为0,无法进行相位比较,所以存在死区。
目前保护中的方向元件大多数为故障分量方向元件,不存在死区问题。
扩展资料:
在电力系统中,两侧电源或单相环网的输电线路,在这样的电网中,为切除线路上的故障,线路两侧都装有断路器和相应的保护,如装设过流保护将不能保证动作的选择性。为解决选择性的问题,在原来的电流保护的基础上装设了方向元件(功率方向继电器)。
规定:功率的方向由母线流向线路为正,由线路流向母线为负。由功率方向继电器加以判断,当功率方向为正时动作,反之不动,上述过程即为方向电流保护。
功率方向继电器简称功率继电器或方向继电器、其作用是判断功率的方向。对于正方向的故障其功率为正值劝率方向继电器动作对于反方向的故障其功率为负值劝率方向继电器不动作。目前电力系统中的功率方向继电器有感应型、整流型、晶体管型和集成电路型等几种不同型式,但就其构成原理米说,主要有相值比较和幅值比较两种。
三段式方向性电流保护在作用原理、整定计算原则等方面与无方向三段式电流保护基本相同,但方向电流保护用于双电源网络和单电源环形网络时在保护构成、整定、相互配合等问题上还有以下特点。
(1)在保护构成中应加功率方向测量元件,并与电流测量元件共同判别是否在保护线路的正方向发生故障。
(2)由于装设了方向元件第1段方向电流保护的动作电流可不必躲过反方向外部最大短路电流,只需校正方向短路计算即可。
(3)为了保证选择性在环网和双电源网中,功率方向相同的各线路保护第m段的动作电流和动作时间应相互配合。需要指出并非线路的所有电流保护都要装设方向元件而仅在用动作电流、动作时间不能保证选择性时才需加装方向元件。

(4)为了保证方向电流保护不会因为反方向不对称短路时非故障相电流测量元件动作和功率方向元件误动作而发生保护误跳闸,方向电流保护必须采用按相起动接线方式。
参考资料:


