IGBT模块驱动电路
IGBT驱动电路原理与保护电路

IGBT驱动电路原理与保护电路IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)驱动电路主要由三部分组成:信号隔离部分、驱动信号放大部分和保护电路。
信号隔离部分是将输入信号与输出信号进行隔离,防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生影响。
常用的信号隔离方法有变压器隔离、光电隔离和互感器隔离等。
其中,光电隔离是最常用的方法之一,它通过输入端的光电耦合器将电信号转换成光信号,通过光电隔离再将光信号转换为电信号输出。
这样可以有效防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生干扰,提高系统的稳定性和可靠性。
驱动信号放大部分是将输入信号进行放大,以驱动IGBT的门极电压,控制IGBT的导通和关断。
驱动信号放大部分一般采用功放电路,常用的放大器有晶体管放大器和运放放大器。
通过合理选择放大器的工作点和增益,可以将输入信号进行适当放大,提高系统的灵敏度和响应速度,以确保IGBT的正常工作。
保护电路是为了保护IGBT免受电路中的过电流、过电压等异常情况的损害而设计的。
保护电路一般包括过流保护、过压保护、过温保护和短路保护等功能。
过流保护通过在电路中增加电流传感器来检测电流的变化,一旦电流超过设定值就会触发保护,例如通过切断电源来防止IGBT损坏。
过压保护通过在电路中增加电压传感器来检测电压的变化,一旦电压超过设定值就会触发保护,例如通过切断电源来防止IGBT损坏。
过温保护通过在IGBT芯片上增加温度传感器来检测芯片温度的变化,一旦温度超过设定值就会触发保护,例如通过减小驱动信号的幅度来降低功耗和温度。
短路保护通过在电路中增加短路检测电路,一旦检测到短路就会触发保护,例如通过立即切断电源来防止IGBT损坏。
总之,IGBT驱动电路的原理是通过信号隔离部分将输入信号与输出信号进行隔离,通过驱动信号放大部分将输入信号进行放大,以驱动IGBT的门极电压,控制其导通和关断。
同时,通过保护电路对IGBT进行多重防护,保证其在电路异常情况下的正常工作,提高系统的可靠性和稳定性。
IGBT模块驱动电路(DOC)

IGBT模块的使用和安装1.简介IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。
IGBT 综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。
GBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。
IGBT 综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。
IGBT非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构, N+ 区称为源区,附于其上的电极称为源极。
N+ 区称为漏区。
器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极。
沟道在紧靠栅区边界形成。
在漏、源之间的P 型区(包括P+ 和P 一区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区( Subchannel region )。
而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区( Drain injector ),它是IGBT 特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。
附于漏注入区上的电极称为漏极。
IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP 晶体管提供基极电流,使IGBT 导通。
IGBT驱动电路设计与保护

IGBT驱动电路设计与保护IGBT驱动电路是一种用于驱动功率电子器件IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的电路,主要用于功率电子应用中的开关控制和保护。
IGBT驱动电路的设计和保护对于确保系统稳定和损坏防止非常重要。
本文将阐述IGBT驱动电路的设计和保护的重要性,并介绍一些常用的IGBT驱动电路设计和保护策略。
一、IGBT驱动电路设计的重要性IGBT是一种高压高电流开关设备,用于控制电流和电压的转换。
因此,IGBT驱动电路具有以下几个重要的设计考虑因素:1.提供足够的电流和电压:IGBT需要足够的电流和电压来确保快速而稳定的开关动作。
因此,驱动电路必须能够提供足够的电流和电压给IGBT。
2.控制IGBT的开关速度:IGBT的开关速度直接影响系统的动态响应和效率。
驱动电路设计必须能够准确控制IGBT的开关速度,以满足系统要求。
3.抵抗环境干扰:由于IGBT驱动电路通常工作在工业环境中,如电磁干扰、温度变化和振动等因素都会对电路的性能产生影响。
因此,设计的驱动电路必须具有足够的抗干扰能力。
二、IGBT驱动电路的设计策略以下是一些常用的IGBT驱动电路设计策略:1.确定驱动电源:根据所需要的电流和电压的大小,选择合适的电源。
一般来说,电源的输出电流应该比IGBT的工作电流大一些,以确保正常工作。
2.确定驱动信号:驱动信号的频率和幅度对于控制IGBT的开关速度非常重要。
根据需求,选择合适的驱动信号频率和幅度。
3.防止电源噪声:使用滤波电路来防止电源噪声对驱动电路的干扰。
滤波电路通常包括电源电容器和滤波电感器。
4.保证信号传输可靠性:使用合适的隔离电路和保护电路来确保信号传输的可靠性。
隔离电路可以防止由于地线干扰引起的信号失真,保护电路可以防止由于过电流和过压导致的IGBT损坏。
三、IGBT驱动电路的保护策略以下是一些常用的IGBT驱动电路保护策略:1.过电流保护:使用合适的过电流保护电路来保护IGBT免受过电流损害。
几种IGBT驱动电路的保护电路原理图

几种IGBT驱动电路的保护电路原理图第一种驱动电路EXB841/840EXB841工作原理如图1,当EXB841的14脚和15脚有10mA的电流流过1us以后IGBT 正常开通,VCE下降至3V左右,6脚电压被钳制在8V左右,由于VS1稳压值是13V,所以不会被击穿,V3不导通,E点的电位约为20V,二极管VD,截止,不影响V4和V5正常工作。
当14脚和15脚无电流流过,则V1和V2导通,V2的导通使V4截止、V5导通,IGBT 栅极电荷通过V5迅速放电,引脚3电位下降至0V,是IGBT 栅一射间承受5V左右的负偏压,IGBT可靠关断,同时VCE的迅速上升使引脚6悬空.C2的放电使得B点电位为0V,则V S1仍然不导通,后续电路不动作,IGBT正常关断。
如有过流发生,IGBT的V CE过大使得VD2截止,使得VS1击穿,V3导通,C4通过R7放电,D点电位下降,从而使IGBT的栅一射间的电压UGE降低,完成慢关断,实现对IGBT的保护。
由EXB841实现过流保护的过程可知,EXB841判定过电流的主要依据是6脚的电压,6脚的电压不仅与VCE 有关,还和二极管VD2的导通电压Vd有关。
典型接线方法如图2,使用时注意如下几点:a、IGBT栅-射极驱动回路往返接线不能太长(一般应该小于1m),并且应该采用双绞线接法,防止干扰。
b、由于IGBT集电极产生较大的电压尖脉冲,增加IGBT栅极串联电阻RG有利于其安全工作。
但是栅极电阻RG不能太大也不能太小,如果RG增大,则开通关断时间延长,使得开通能耗增加;相反,如果RG太小,则使得di/dt增加,容易产生误导通。
c、图中电容C用来吸收由电源连接阻抗引起的供电电压变化,并不是电源的供电滤波电容,一般取值为47 F.d、6脚过电流保护取样信号连接端,通过快恢复二极管接IGBT集电极。
e、14、15接驱动信号,一般14脚接脉冲形成部分的地,15脚接输入信号的正端,15端的输入电流一般应该小于20mA,故在15脚前加限流电阻。
IGBT驱动电路解说

1.IGBT驱动电路的要求驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大,以驱动IGBT,保证IGBT的可靠工作,驱动电路起着至关重要的作用,图1为典型的PWM信号控制图腾柱电路以驱动IGBT开通与关断。
对IGBT驱动电路的基本要求如下:图1 IGBT典型驱动电路○1触发脉冲要有足够快的上升速度和下降速度,即脉冲沿前后要陡峭;错误!栅极串联电阻Rg要恰当,Rg过小,关断时间过短,关断时产生的集电极尖峰电压过高,Rg过大,器件开关速度降低,开关损耗增大。
)要恰当,增大删射正偏压对减小开通损耗与导通损耗有利,但也会○3栅极—射极电压(VGE使IGBT承受短路时间变短,续流二极管反向恢复电压增大。
因此正偏压要适当,通常为+15V。
为了保证在C—E间遇到噪声时可靠关断,关断时必须在栅极施加负偏压,以防止受到干扰时误开通和加快关断速度,减小关断损耗,幅值一般为—(5~10)V。
错误!当IGBT处于负载短路或过流状态时,能在IGBT允许的时间内通过逐渐降低栅极电压自动抑制故障电流,实现IGBT的软关断。
驱动电路的软关断过程不应随输入信号的消失而受到影响.下面从以上四个方面分析三种驱动模块电路(驱动电路EXB841/840、SD315A集成驱动模块、M57959L/M57962L厚膜驱动电路)的特性。
2。
驱动电路EXB841/8402。
1.EXB841驱动芯片的内部特性及其原理EXB841驱动芯片是可作为600V400A或者1200V300A以下的IGBT驱动电路,具有单电源、正负偏压、过流检测及保护、软关断等特性。
驱动模块导通与关断时间都在 1.5µs以内。
最大允许的开关频率为40KHz。
EXB 系列驱动器的各引脚功能如下:脚 1 :连接用于反向偏置电源的滤波电容器;脚 2 :电源(+ 20V );脚 3 :驱动输出;脚 4 :用于连接外部电容器,以防止过流保护电路误动作(大多数场合不需要该电容器);脚 5 :过流保护输出;脚 6 :集电极电压监视;脚 7 、 8 :不接;脚 9 :电源地;脚 10 、 11 :不接;脚 14 、 15 :驱动信号输入(一,+);图2驱动电路EXB841/840EXB841 由放大部分、过流保护部分和 5V 电压基准部分组成. 放大部分由光耦合器 IS01( TLP550 )、 V2 、 V4 、 V5 和 R1 、 C1 、 R2 、 R9 组成,其中 IS01 起隔离作用,V2 是中间级, V4 和 V5 组成推挽输出。
IGBT驱动保护电路的详细的设计与如何测试

IGBT驱动保护电路的详细的设计与如何测试IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)驱动保护电路是一种用于保护IGBT的电路设计。
IGBT驱动保护电路的设计目的是保护IGBT免受过电流、过压、过温等异常状态的损害,以确保其稳定和可靠的工作。
以下是IGBT驱动保护电路的设计与测试步骤:设计步骤:1.确定设计指标:根据具体应用的需求,确定IGBT的额定电流、额定电压、最大工作温度等参数,以此为基础进行设计。
2.过电流保护设计:设计过电流保护电路以保护IGBT免受过大电流的损害。
常见的过电流保护电路设计包括电流检测电路、比较电路和触发电路。
电流检测电路通过测量电流大小来判断是否超过额定值,并将信号传递给比较电路。
比较电路将检测到的电流信号与设定的阈值进行比较,并产生触发信号。
触发信号通过触发电路,将其送往IGBT控制电路以实现保护。
3.过压保护设计:设计过压保护电路以保护IGBT免受过大电压的损害。
过压保护电路的设计包括电压检测电路、比较电路和触发电路。
电压检测电路通过测量电压大小来判断是否超过额定值,并将信号传递给比较电路。
比较电路将检测到的电压信号与设定的阈值进行比较,并产生触发信号。
触发信号通过触发电路,将其送往IGBT控制电路以实现保护。
4.过温保护设计:设计过温保护电路以保护IGBT免受过高温度的损害。
过温保护电路的设计包括温度检测电路和触发电路。
温度检测电路通过传感器测量IGBT温度,并将信号传递给触发电路。
触发电路将检测到的温度信号与设定的阈值进行比较,并产生触发信号。
触发信号通过触发电路,将其送往IGBT控制电路以实现保护。
测试步骤:1.测试过电流保护:将设计好的过电流保护电路连接到实际的IGBT驱动电路中。
通过改变输入电流,观察过电流保护电路是否能够及时检测到过大电流,并触发保护动作。
可以通过示波器检测并记录信号的变化情况。
2.测试过压保护:同样将设计好的过压保护电路连接到实际的IGBT驱动电路中。
IGBT驱动电路原理与保护电路

IGBT驱动电路原理与保护电路IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)驱动电路是一种用于控制和驱动IGBT器件的电路,用于将低功率信号转化为高功率信号,以实现对IGBT器件的控制。
IGBT驱动电路通常由输入电路、隔离电路、输出电路和保护电路组成。
下面将详细介绍IGBT驱动电路的原理和保护电路的作用。
IGBT驱动电路的主要工作原理是通过输入信号的变化来控制IGBT的通断,从而实现对高功率负载的控制。
IGBT驱动电路一般采用CMOS电路设计,以确保高噪声抑制和良好的电磁兼容性。
常见的IGBT驱动电路分为光耦隔离和变压器隔离两种。
光耦隔离驱动电路是将输入信号与输出信号通过光电耦合器隔离,在高功率环境下提供了良好的隔离和保护。
光电耦合器的输入端通常由输入信号发生器驱动,而输出端则连接到IGBT的控制极,实现信号的传输和控制。
光耦隔离驱动电路在功率轻载和带负载的情况下都能提供良好的电气隔离,提高了系统的可靠性和稳定性。
变压器隔离驱动电路是通过变压器来实现输入和输出信号的隔离。
输入信号通过变压器的一侧传输,然后通过变压器的另一侧连接到IGBT的控制极。
变压器隔离驱动电路具有较高的耐受电压和电流能力,并能抵御噪声和干扰的影响。
IGBT保护电路的作用:IGBT是一种高功率开关设备,在工作过程中容易受到电流过大、电压过高、温度过高等因素的影响,导致过热、短路甚至损坏。
因此,为了保护IGBT设备的正常工作和延长其使用寿命,需要在IGBT驱动电路中添加一些保护电路。
常见的IGBT保护电路包括过流保护、过压保护和过温保护。
过流保护电路通过检测IGBT芯片上的电流大小来保护器件的工作。
当电流超过预设值时,保护电路会通过切断电源或降低输入信号的方式来阻止过大电流通过IGBT。
这样可以防止IGBT芯片发生过热和失效。
过压保护电路通过监测IGBT器件上的电压来保护该器件的工作。
当电压超过正常工作范围时,保护电路会通过切断电源或降低输入信号的方式来阻止过高电压对IGBT芯片的损害。
IGBT模块驱动电路

IGBT模块的使用和安装1.简介IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。
IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。
GBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。
IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。
IGBT非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构,N+ 区称为源区,附于其上的电极称为源极。
N+ 区称为漏区。
器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极。
沟道在紧靠栅区边界形成。
在漏、源之间的P 型区(包括P+ 和P 一区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区( Subchannel region )。
而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区( Drain injector ),它是IGBT 特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。
附于漏注入区上的电极称为漏极。
IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP 晶体管提供基极电流,使IGBT 导通。
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IGBT模块的使用和安装1.简介IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。
IGBT 综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。
GBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。
IGBT 综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。
IGBT非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构, N+ 区称为源区,附于其上的电极称为源极。
N+ 区称为漏区。
器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极。
沟道在紧靠栅区边界形成。
在漏、源之间的P 型区(包括P+ 和P 一区)(沟道在该区域形成),称为亚沟道区( Subchannel region )。
而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区( Drain injector ),它是IGBT 特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。
附于漏注入区上的电极称为漏极。
IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP 晶体管提供基极电流,使IGBT 导通。
反之,加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT 关断。
IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET ,所以具有高输入阻抗特性。
当MOSFET 的沟道形成后,从P+ 基极注入到N 一层的空穴(少子),对N 一层进行电导调制,减小N 一层的电阻,使IGBT 在高电压时,也具有低的通态电压。
[2]2.发展历史1979年,MOS栅功率开关器件作为IGBT概念的先驱即已被介绍到世间。
这种器件表现为一个类晶闸管的结构(P-N-P-N四层组成),其特点是通过强碱湿法刻蚀工艺形成了V形槽栅。
80年代初期,用于功率MOSFET制造技术的DMOS(双扩散形成的金属-氧化物-半导体)工艺被采用到IGBT中来。
[2]在那个时候,硅芯片的结构是一种较厚的NPT(非穿通)型设计。
后来,通过采用PT(穿通)型结构的方法得到了在参数折衷方面的一个显著改进,这是随着硅片上外延的技术进步,以及采用对应给定阻断电压所设计的n+缓冲层而进展的[3]。
几年当中,这种在采用PT设计的外延片上制备的DMOS平面栅结构,其设计规则从5微米先进到3微米。
90年代中期,沟槽栅结构又返回到一种新概念的IGBT,它是采用从大规模集成(LSI)工艺借鉴来的硅干法刻蚀技术实现的新刻蚀工艺,但仍然是穿通(PT)型芯片结构。
[4]在这种沟槽结构中,实现了在通态电压和关断时间之间折衷的更重要的改进。
硅芯片的重直结构也得到了急剧的转变,先是采用非穿通(NPT)结构,继而变化成弱穿通(LPT)结构,这就使安全工作区(SOA)得到同表面栅结构演变类似的改善。
这次从穿通(PT)型技术先进到非穿通(NPT)型技术,是最基本的,也是很重大的概念变化。
这就是:穿通(PT)技术会有比较高的载流子注入系数,而由于它要求对少数载流子寿命进行控制致使其输运效率变坏。
另一方面,非穿通(NPT)技术则是基于不对少子寿命进行杀伤而有很好的输运效率,不过其载流子注入系数却比较低。
进而言之,非穿通(NPT)技术又被软穿通(LPT)技术所代替,它类似于某些人所谓的“软穿通”(SPT)或“电场截止”(FS)型技术,这使得“成本—性能”的综合效果得到进一步改善。
1996年,CSTBT(载流子储存的沟槽栅双极晶体管)使第5代IGBT模块得以实现[6],它采用了弱穿通(LPT)芯片结构,又采用了更先进的宽元胞间距的设计。
包括一种“反向阻断型”(逆阻型)功能或一种“反向导通型”(逆导型)功能的IGBT器件的新概念正在进行研究,以求得进一步优化。
IGBT功率模块采用IC驱动,各种驱动保护电路,高性能IGBT芯片,新型封装技术,从复合功率模块PIM发展到智能功率模块IPM、电力电子积木PEBB、电力模块IPEM。
PIM向高压大电流发展,其产品水平为1200—1800A/1800—3300V,IPM除用于变频调速外,600A/2000V的IPM已用于电力机车VVVF逆变器。
平面低电感封装技术是大电流IGBT模块为有源器件的PEBB,用于舰艇上的导弹发射装置。
IPEM 采用共烧瓷片多芯片模块技术组装PEBB,大大降低电路接线电感,提高系统效率,现已开发成功第二代IPEM,其中所有的无源元件以埋层方式掩埋在衬底中。
智能化、模块化成为IGBT发展热点。
大电流高电压的IGBT已模块化,它的驱动电路除上面介绍的由分立元件构成之外,已制造出集成化的IGBT 专用驱动电路。
其性能更好,整机的可靠性更高及体积更小。
IGBT是绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor),它是八十年代初诞生,九十年代迅速发展起来的新型复合器件。
IGBT将MOSFET与GTR的优点集于一身,既有输入阻抗高、速度快、热稳定性好、电压驱动型,又具有通态压降低、高电压、大电流的优点。
因此,IGBT的新技术、新工艺不断有新的突破;应用频率硬开关5KHz~40KHz,软开关40KHz~150KHz;功率从五千瓦到几百千瓦的应用场合。
IGBT器件将不断开拓新的应用领域,为高效节能、节材,为新能源、自动化和智能化提供了新的机遇。
为了使初次使用者正确用好IGBT模块,最大限度地发挥IGBT模块的作用,以下是最基本的使用说明。
依据装置负载的工作电压和额定电流以及使用频率,选择合适规格的模块。
用户使用模块前请详细阅读模块参数数据表,了解模块的各项技术指标;根据模块各项技术参数确定使用方案,计算通态损耗和开关损耗,选择相匹配的散热器及驱动电路。
3. IGBT模块的使用1.防止静电 IGBT是静电敏感器件,为了防止器件受静电危害,应注意以下两点:① IGBT 模块驱动端子上的黑色海绵是防静电材料,用户用接插件引线时取下防静电材料立即插上引线;在无防静电措施时,不要用手触摸驱动端子。
②驱动端子需要焊接时,设备或电烙铁一定要接地。
2.选择和使用①请在产品的最大额定值(电压、电流、温度等)范围内使用,一旦超出最大额定值,可能损坏产品,特别是IGBT外加超出Vces的电压时可能发生雪崩击穿现象从而使元件损坏,请务必在Vces的额定值范围内使用!工作使用频率愈高,工作电流愈小;源于可靠性的原因,必须考虑安全系数。
如果使用前需要测试请务必使用适当的测试设备,以免测试损坏(特别是IGBT和FRED模块需要专业的测试设备,请勿使用非专业的设备测试其电压的最大值)。
②驱动电路:由于IGBT Vce(sat) 和短路耐量之间的折衷关系,建议将栅极电压选为+VG=14~15V,-VG=5~10V,要确保在模块的驱动端子上的驱动电压和波形达到驱动要求;栅极电阻Rg与IGBT 的开通和关断特性密切相关,减小Rg值开关损耗减少,下降时间减少,关断脉冲电压增加;反之,栅极电阻Rg值增加时,会增加开关损耗,影响开关频率;应根据浪涌电压和开关损耗间最佳折衷(与频率有关)选择合适的Rg 值,一般选为5Ω至100Ω之间。
为防止栅极开路,建议靠近栅极与发射极间并联20K~30KΩ电阻。
驱动布线要尽量短且采用双绞线;在电源合闸时请先投入驱动控制部分的电源,使其驱动电路工作后再投入主电路电源。
③保护电路:IGBT 模块使用在高频时布线电感容易产生尖峰电压,必须注意减少布线电感和元件的配置,应注意以下保护项目:过电流保护、过电压保护、栅极过压及欠压保护、安全工作区、过温保护。
④吸收电路:由于IGBT开关速度快,容易产生浪涌电压,必须设有浪涌钳位电路。
⑤并联使用:应考虑栅极电路、线路布线、电流不平衡和器件之间的温度不平衡等问题。
⑥使用时请避开产生腐蚀气体和严重尘埃的场所。
㈢安装①散热器应根据使用环境及模块参数进行匹配选择,以保证模块工作时对散热器的要求。
②散热器表面的光洁度应小于10mm,每个螺丝之间的平面扭曲小于10mm。
为了减少接触热阻,推荐在散热器与模块之间涂上一层很薄的导热硅脂,模块均匀受力后,从模块边缘可看出有少许导热硅脂挤出为最佳。
③模块安装在散热器上时,螺钉需用说明书中给出的力矩拧紧。
力矩不足导致热阻增4.IGBT模块IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写,IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点,又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点,其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常工作于几十kHz频率范围内,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用,在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
IGBT的等效电路如图1所示。
由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOS 截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。
IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件,在它的栅极—发射极间施加十几V的直流电压,只有在uA级的漏电流流过,基本上不消耗功率。
1. IGBT的等效电路2 IGBT模块的选择IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。
其相互关系见下表。
使用中当IGBT模块集电极电流增大时,所产生的额定损耗亦变大。
同时,开关损耗增大,使原件发热加剧,因此,选用IGBT模块时额定电流应大于负载电流。
特别是用作高频开关时,由于开关损耗增大,发热加剧,选用时应该降等使用。
3 使用中的注意事项由于IGBT模块为MOSFET结构,IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。