IGBT模块驱动电路..

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IGBT模块驱动电路

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。

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。

基于1ED020I12FA的汽车级IGBT模块驱动电路

基于1ED020I12FA的汽车级IGBT模块驱动电路

基于1ED020I12FA的汽车级IGBT模块驱动电路
电路结构框图
本设计采用模块化设计,主要分为低压信号模块电路,驱动输出高压电路,和IGBT 电路,主要IC 为英飞凌1ED020I12FA,IGBT 为英飞凌HybridPACK2。

图1 以U 相为例介绍总图结构。

1ED020I12FA 及其低压信号部分电路相关说明
功能说明
如图2 半桥的上臂和下臂各用一片1ED,IN+作为PWM 信号的输入脚与对应的另一个1ED 芯片的IN-连接作为互锁,硬件上没有包含死区电路。

RDY 和FLT 脚连在一起经过与门送出一个总故障, 4.7k 上拉电阻和10n 电容保证信号的可靠性和抗干扰能力,与门输出放一个0603 封装LED 作为故障指示,方便试验和调试,没有实际的电气作用。

RST 引脚经过各自的RC 滤波电路后连接在一起,共用一个总复位。

PCB layout 要点
RST,RDY 和FLT 作为敏感信号容易受到干扰而误动作,因此需把滤
波电容放在贴近芯片引脚的位置。

RDY 和FLT 的引线要尽量短,后面的与门
是个只有TSSOP5 封装的IC,非常容易放在芯片附近。

图中C5,C9 应尽量贴近18 脚和20 脚。

tips:感谢大家的阅读,本文由我司收集整编。

仅供参阅!。

各种IGBT驱动电路

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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。

IGBT的驱动电路原理与保护技术

IGBT的驱动电路原理与保护技术IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种用于高压高功率开关电路的半导体器件,结合了MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)的输入特性和BJT(Bipolar Junction Transistor)的输出特性。

IGBT的驱动电路原理与保护技术对于确保IGBT的正常工作和延长其寿命非常重要。

1.基本原理:驱动电路的主要目的是将控制信号转换成足够的电压和电流来控制IGBT的开关动作。

基本的驱动电路一般由一个发生器、一个驱动电流放大器以及一个隔离电压放大器组成。

2.发生器:发生器产生控制信号,控制IGBT的开关状态。

信号可以是脉冲信号,由微控制器或其他逻辑电路产生。

3.驱动电流放大器:驱动电流放大器用于放大脉冲信号,以提供足够的电流来控制IGBT。

其输出电流通常在几十毫安到几安之间。

4.隔离电压放大器:IGBT通常需要电隔离,以防止高电压干扰信号影响其正常工作。

隔离电压放大器用于将驱动信号从控制信号隔离,并提供相应的电压放大。

1.过流保护:IGBT的工作电流超过额定值时,可能会导致损坏。

因此,电路中应包含过流保护电路,可以通过电流传感器来监测电流,并在超过设定值时立即切断电源。

2.过温保护:IGBT在超过一定温度时可能会发生热失控,导致器件损坏。

因此,必须安装温度传感器来监测器件的温度,并在超过设定值时采取适当的措施,如降低输入信号或切断电源。

3.过压保护:当IGBT的工作电压超过额定值时,可能会引起击穿,导致器件损坏。

因此,在电路中需要安装过压保护电路,以确保电压不会超过允许的范围。

4.反馈电路:为了确保IGBT的正常工作,需要实时监测其输出电流和电压。

因此,反馈电路可以用来调整控制信号,以保持IGBT在安全范围内工作。

总之,IGBT的驱动电路原理和保护技术是确保IGBT正常工作和延长其寿命的关键。

IGBT的驱动电路原理与保护技术

IGBT的驱动电路原理与保护技术IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种功率MOSFET和普通异质结型二极管的复合封装元件,具有高电压承受能力和高输入阈值电压等特点。

IGBT广泛应用于电力电子领域,如变频器、电力传动系统和电力转换等方面。

为了确保IGBT能正常工作,需要设计合理的驱动电路和保护技术。

IGBT驱动电路的原理是将控制信号加在IGBT的栅极上,控制IGBT的导通和关断。

该电路主要由驱动电源、反馈电路、隔离电路和增益电路组成。

驱动电源:将直流电源或交流电源转换为待驱动的IGBT所需的驱动电压和电流。

常用的驱动电源有三相桥式整流电路和离线开关电源。

其中,三相桥式整流电路通过整流变压器将交流电源转换为直流电源,经由滤波电容后供给驱动电路;离线开关电源利用开关电源电路将交流电源转换为恒定的直流电源,再供给驱动电路。

反馈电路:用于检测IGBT的开关状态以及输出电流等参数信息。

常用的反馈电路有隔离放大器和反馈变压器。

隔离放大器通过光电转换和电隔离将输入信号转换为输出信号,并保证输入与输出之间的电气隔离,以确保安全性和稳定性。

反馈变压器是通过变压器将输出信号与输入信号进行隔离和耦合,达到反馈的目的。

隔离电路:用于隔离驱动电源和IGBT的主回路。

通过隔离电路可以避免驱动电源与主回路之间的相互影响,提高系统的稳定性和安全性。

常用的隔离电路有光耦隔离和磁耦隔离。

光耦隔离通过光电转换将输入信号转换为光信号,再由光耦合输出为等效电流信号,实现了输入与输出之间的电气隔离。

磁耦隔离通过变压器的电磁感应将输入信号耦合到输出端,实现输入与输出之间的电气隔离。

增益电路:用于提升输入信号的电平和电流,以满足IGBT的工作要求。

增益电路可以选择共射极放大器、共基极放大器或共集极放大器等。

对于IGBT来说,常用的增益电路是共射极放大器。

增益电路的设计需要考虑输入输出阻抗的匹配、功率损耗和响应速度等因素。

IGBT模块的故障与驱动电路(电压)的关系

工人技师专业论文工种:电工IGBT模块故障与驱动电路(电压)的关系姓名: 黄金平等级: 高级技师培训单位:西安技师学院鉴定单位:目录内容摘要 1 关键词 11、 IGBT模块及驱动电路的特性 12、 IGBT模块工作特点及保护 23、 IGBT模块的故障检修及分析3 四、故障的关系总结、结束语6五、 参考文献7变频器IGBT模块故障与驱动电路(电压)的关系摘要: 国内厂矿企业对变频器的应用已基本上普及,凡是用到电动机的地方,几乎就会见到变频器的踪影。

变频器是强电与弱电的有机结合;是硬件与软件的有机结合。

它强大的功能、完善的检测和保护电路、控制上的智能化和灵活多变;它的电气元器件的非通用性和特殊要求,使的检修思路和方法也有其独特性。

变频器和PLC等工控设备的应用和普及,对其维修甚至形成了一个专门的行业,成为电气技术的一个分支。

也使得电工的概念发生了深刻变化。

主要通过对通用变频器逆变模块及驱动电路的分析,了解IGBT一些故障的常见形式及特点,满足解决维修实际问题的需要。

关键词:变频器 IGBT 故障 驱动电路一 · IGBT逆变模块及驱动电路的特性通常认为IGBT器件是电压型控制器件,只需提供一定电平幅度激励电压,而不需要吸取激励电流。

因为IGBT栅—射极间 存在一个结电容,在对其进行开通和截止过程,实质上是对IGBT栅—射极间结电容进行充电、放电的过程。

这个充电放电的过程和形成了一定的峰值电流。

另一方面,变频器输出电路中的IGBT工作于数KHz的脉冲之下,其栅偏压也为数KHz的脉冲电压。

电容有通交隔直的特性,相对于数十KHz的脉冲电压,电容的容抗较小,因而形成较大的充放电流。

因此,通过上述分析,可以得出:用在变频器输出电路的IGBT应是电流或功率驱动器件,而不是纯电压控制器件。

驱动电路(注1)的输出级,也应是一个功率放大电路。

因为IGBT的驱动是消耗一定功率,要输出一定电流的。

故功率较大的IGBT 模块需由功率放大电路来驱动。

IGBT驱动电路

IGBT驱动电本文在分析了IGBT驱动条件的基础上介绍了几种常见的IGBT驱动电路,设计了一种基于光耦HCPL-316J的IGBT驱动电路。

实验证明该电路具有良好的驱动及保护能力。

绝缘门极双极型晶体管(Isolated Gate Bipolar Transistor简称IGBT)是复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的一种新型复合器件,具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好驱动电路简单、通态电压低、耐压高和承受电流大等优点,因此现今应用相当广泛。

但是IGBT 良好特性的发挥往往因其栅极驱动电路设计上的不合理,制约着IGBT的推广及应用。

因此本文分析了IGBT对其栅极驱动电路的要求,设计一种可靠,稳定的IGBT驱动电路。

IGBT驱动电路特性及可靠性分析门极驱动条件IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。

门极电路的正偏压uGS、负偏压-uGS和门极电阻RG的大小,对IGBT的通态电压、开关、开关损耗、承受短路能力及du/dt 电流等参数有不同程度的影响。

其中门极正电压uGS的变化对IGBT的开通特性,负载短路能力和duGS/dt电流有较大的影响,而门极负偏压对关断特性的影响较大。

同时,门极电路设计中也必须注意开通特性,负载短路能力和由duGS/dt电流引起的误触发等问题。

根据上述分析,对IGBT驱动电路提出以下要求和条件:(1)由于是容性输出输出阻抗;因此IBGT对门极电荷集聚很敏感,驱动电路必须可靠,要保证有一条低阻抗的放电回路。

(2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电,以保证门及控制电压uGS有足够陡峭的前、后沿,使IGBT的开关损耗尽量小。

另外,IGBT开通后,门极驱动源应提供足够的功率,使IGBT 不至退出饱和而损坏。

(3)门极电路中的正偏压应为+12~+15V;负偏压应为-2V~-10V。

(4)IGBT 驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响,RG较大,有利于抑制IGBT 的电流上升率及电压上升率,但会增加IGBT 的开关时间和开关损耗;RG较小,会引起电流上升率增大,使IGBT 误导通或损坏。

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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。

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