IGBT管在逆变器驱动板上的作用
IGBT是什么东西,有神马作用？
IGBT是什么东西，有神马作用？
IGBT 又叫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。
IGBT 模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品;封装后的IGBT 模块直
接应用于变频器、UPS 不间断电源等设备上;IGBT 模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点;当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT 也指IGBT 模块;随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来
越多见。
IGBT 是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，作为国家战略性新兴产业，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。
应用领域
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在日益增长的变频器市场，许多厂商提供性能和尺寸各异的变换器类型。
这正是以低损耗和高开关频率而著称的新IGBT 技术施展的舞台。
在62 毫米(当前模块的标准尺寸)模块中使用新IGBT 技术使用户可以因不必改变其机械
设计概念而获益。
基于平台技术的标准62 毫米SEMITRANS?模块，由于针对IGBT 和二极管采用了不同的半导体技术，因此适合于多种应用场合。
采用标
准尺寸模块外壳这一事实意味着用户有更多可供选择的供应商。
新能源汽车。
igbt元件的工作原理和应用
IGBT元件的工作原理和应用1. 引言在现代电力电子技术中，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种重要的元件，具有高电压、高电流和高开关速度等特点。
本文将介绍IGBT元件的工作原理和应用。
2. IGBT工作原理IGBT是一种由MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）和BJT（双极型晶体管）组成的混合型元件。
其工作原理可以分为以下几个步骤：1.输入信号引发控制端电压：控制端的电压作用下，形成子结和耗尽区的条件。
2.条件形成轉移区：控制端电压作用下，在轉移区域存在大电容，电荷会在下一个周期传播到发射区，IGBT结束通导状态。
3.发射区的导通：一旦适当的控制电流和电压施加后，MOS管中的电子开始导通，激活BJT的发射层。
4.提供辅助电压以维持MOS的导通：一旦电子开始导通，就必须通过辅助电压维持MOS的导通，以防止MOS关闭。
综上所述，IGBT的工作原理是通过不断改变控制端电压，并在MOS和BJT之间建立通路来控制导通和截止。
3. IGBT的应用IGBT作为一种重要的电子元件，广泛应用于各个领域。
以下是几个常见的应用领域：3.1 电力传输和变换IGBT在电力传输和变换领域起着重要作用，主要应用于交流换流器、逆变器和直流调节器等设备中。
IGBT的高电压和高电流承受能力，使其能够在电力系统中进行高效的能量转换和传输。
3.2 光伏发电系统在光伏发电系统中，IGBT用于逆变器中，将光伏电池板产生的直流电转换为交流电，以供电网使用或直接驱动电动设备。
3.3 汽车电子系统IGBT在汽车电子系统中的应用越来越广泛，用于电动车的控制系统、混合动力汽车的驱动系统和燃油喷射系统等。
IGBT的高开关速度和高电压能力使其适用于汽车中的高频电子设备。
3.4 变频空调在变频空调中，IGBT用于控制压缩机的工作，以实现空调系统的制冷和加热功能。
IGBT的高效能转换和低能耗使其成为变频空调系统的关键组成部分。
3.5 高速列车在高速列车领域，IGBT被用作高压变流器，用于控制高速列车的起动、制动和稳定运行。
门极驱动板原理简单说明
门极驱动板原理说明香港地铁门极驱动板主要为逆变器IGBT模块提供各IGBT管的门极驱动电路，并为IGBT管提供故障检测功能。
该板由三相完全相同的电路组成（R相，S相，T相），每一相有A、B两路分别对应每一相的上管与下管。
下面取其中一相（T相）进行说明：T相电路主要由三个功能块构成：1. 门极驱动板电源电路；为门极驱动提供电源。
2. 门极驱动板脉冲分配电路；控制T相上管与下管的开通关断时间，死区时间及最小导通时间等。
3. 门极驱动板故障检测电路。
当某管通过电流过大时能及时检测到，并采取对该管的保护措施。
下面分别对以上三个功能进行详细描述：1.门极驱动板电源电路门极驱动板电源电路主要为IGBT管提供+15V及-6V的门极导通，关断电源，同时也为门极驱动板上各芯片提供工作电源。
该板通过变压器T21及T22实现高压端与低压端的隔离，其中变压器T21的次边电路为TB管提供电源，变压器T22的次边电路为TA管提供电源。
由于变压器T21的次边电路与变压器T22的次边电路完全相同，所以就以变压器T21的原边及次边电路为例进行说明：1.1 门极驱动板变压器T21的原边端电路（即低电压端电路）该电路如图1所示：图1该电路主要由PWM 控制器D15，场效应管驱动器N13及场效应管V10,V11构成，为变压器次边提供电源。
当D15芯片(PWM 控制器)的15脚输入+15V 电压时，此芯片开始工作，在其输出口11脚（OUTA ）与14脚(OUTB)产生如图2所示电压波形：图2电容C123，C124上的电压通过变压器T21，T22的原边及场效应管V11放电。
当OUTB(D15-14)脚输出高电平时, 场效应管驱动器 N13-5脚输出低电平，场效应管V10导通；此时OUTA(D15-11)脚输出低电平，场效应管V11关断。
15V 电压通过场效应管V10，变压器T21，T22的原边对电容C123,C124进行充电。
OUTA 与OUTB 间的死区时间T 用于防止场效应管V10，V11的同时导通。
IGBT
IGBTIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅极型功率管，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电力电子器件。
应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。
由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。
虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。
较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
导通IGBT硅片的结构与功率MOSFET 的结构十分相似，主要差异是IGBT增加了P+ 基片和一个N+ 缓冲层(NPT-非穿通-IGBT技术没有增加这个部分)。
如等效电路图所示(图1)，其中一个MOSFET驱动两个双极器件。
基片的应用在管体的P+和N+ 区之间创建了一个J1结。
当正栅偏压使栅极下面反演P基区时，一个N沟道形成，同时出现一个电子流，并完全按照功率MOSFET的方式产生一股电流。
如果这个电子流产生的电压在0.7V范围内，那么，J1将处于正向偏压，一些空穴注入N-区内，并调整阴阳极之间的电阻率，这种方式降低了功率导通的总损耗，并启动了第二个电荷流。
最后的结果是，在半导体层次内临时出现两种不同的电流拓扑：一个电子流(MOSFET 电流)；空穴电流(双极)。
关断当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内。
在任何情况下，如果MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流则逐渐降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子(少子)。
IGBT的工作原理和工作特性
IGBT的工作康理和工作特ftIGBT的开关作用是通过加正向柵极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电说，使IGBT导通。
反之，H反向D板电压消除沟道，浹过反肖基根电if, ft IGBT关断。
IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需輕制输人极N -沟道MOSFET, 所以貝有高输入皿抗特性。
当M OSFET的沟道形底后,从P+基极注人到N-层的空兀(少子),对N-层进行电导调耳, 城小N —层的电讯，® IGBT在高电压时，也貝有低的通态电压。
IGBT曲工作特性包招静奈和动矗两类：1.静去特性IGBT的静态特牲壬要有伏安特牲、转杨将性棚开关特性。
IGBT的伏安特性是惰以讯源电压Ugs为参变量时，演板电滾与HJI极电压之间的关系曲线。
输出漏机电流比受柵淪电压Ugs的控M, Ugs越髙，Id毬大。
它与GTR的输出特牲相仏也可什为饱和区1、放大区2和击穿特住3部什。
在彼止状态下的IGBT, 正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。
如果无N+缓冲区，剧正反向讯断电压可以似別同样水平，加人N+媛冲区后，反向关撕电压只能达月几十伏水平，因此眼制了IGBT的某些应用国。
IGBT的转密特性是惰输出漏板电流Id与冊源电压Ugs之间的关系曲线。
它与MOSFET的转粽特性相同，当卅源电压小于开启电压Ugs(th)旳，IGBT处于关断状态。
在IGBT导通后的大册什漏檢电潼田，Id与U°s呈线性关系。
最高柵源电压受最大漏机电渝眼制，其最佳値一般取为15V左右。
IGBT的开关特性是指漏板电流与漏源电压之间的关系。
IGBT处于导通态旳，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，斯以其B值根低。
尽管等效电路为这M顿给枸，個通过MOSFET的电说成为IGBT总电流的主要部分。
此时,通态电压U ds(on) «J用下式表示：Uds(on) = Uj1 +Udr + ldRoh (2-14)式中Uj1—JI结的正向电压，其值为0.7-IV；Udr一扩展电Pfl Rdr ±的压降；Roh一沟谊电阳。
.IGBT管在逆变器驱动板上的作用
IGBT管在逆变器驱动板上的作用IGBT在逆变器中的基本作用是做为高速无触点电子开关。
利用IGBT的开关原理，利用控制电路给予适当的开通、关断信号，IGBT就能根据你的控制信号将直流电变换成交流电，直流电转换成交流电后电压会降低，例如火车供电系统的600V直流就是将380V交流整流而成，IGBT逆变器驱动板的作用就是将这个过程的再还原。
同时可以通过控制信号的脉宽调节来控制电流的大小，也可以控制交流频率，从而控制电机的转速。
目前大部分逆变器都采用IGBT和IPM作为开关器件，由IGBT基本组合单元与驱动、保护以及报警电路共同构成的智能功率模块(IPM)已成为IGBT智能化的发展方向，将IGBT的驱动电路、保护电路及部分接口电路和功率电路集成于一体的功率器件。
35kW等级的DC600V逆变器一般采用1200V/300A模块，IGBT 和IPM分为单单元和双单元，3只双单元模块可构成i相逆变器主电路，如图2所示。
逆变器中的IGBT管电路图使用IGBT作开关时.由于主网路的电流突变，加到IGBT集电-发射问容易产生高直流电压和浪涌尖峰电压。
直流过电压的产生是输入交流电或IGBT的前一级输人发生异常所致。
解决方法是在选取IGBT时进行降额设计;也可在检测m过压时分断IGBT的输入，IGBT的安全。
目前，针对浪涌尖峰电压采取的措施有: (1)在工作电流较大时，为减小关断过电压，应尽量使主电路的布线电感降到最小;(2)设置如图7所示的RCD缓冲电路吸收保护网络，增加的缓冲二极管使缓冲电阻增大，避免导通时IGBT功能受阻的问题。
对于由接触网电压的波动而造成的输出欠压，逆变器可以不停止工作，而是采取降频降压的方式，即当输人电压低于540V时，逆变器按照Y/F=C(常数)的规律降频降压工作。
过流与过载保护空调客车的IGBT模块逆变器具备承受电动机负载突加与突减的能力:当输出侧和负载发生短路时，逆变器能立即封锁脉冲输出，并停止工作，IGBT产生过电流的原因有晶体管或二极管损坏、控制与驱动电路故障或干扰引起的误动、输出线接错或绝缘损坏等形成短路、逆变桥的桥臂短路等。
igbt逆变器工作原理_igbt在逆变器中的作用
igbt逆变器工作原理_igbt在逆变器中的作用IGBT（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。
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。
目前国内缺乏高质量IGBT模块，几乎全部靠进口。
绝缘栅双极晶体管（IGBT）是高压开关家族中最为年轻的一位。
由一个15V高阻抗电压源即可便利的控制电流流通器件从而可达到用较低的控制功率来控制高电流。
IGBT的工作原理和作用通俗易懂版：IGBT就是一个开关，非通即断，如何控制他的通还是断，就是靠的是栅源极的电压，当栅源极加+12V（大于6V，一般取12V到15V）时IGBT 导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。
IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。
IGBT有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移（半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因），本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。
如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体。
IGBT的工作原理和作用电路分析版：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MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。
IGBT的工作原理和作用以及IGBT管的检测方法
IGBT的工作原理和作用以及IGBT管的检测方法IGBT的工作原理和作用IGBT就是一个开关，非通即断，如何控制他的通还是断，就是靠的是栅源极的电压，当栅源极加+12V（大于6V，一般取12V到15V）时IGBT 导通，栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT关断，加负压就是为了可靠关断。
IGBT没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。
IGBT有三个端子，分别是G，D，S，在G和S两端加上电压后，内部的电子发生转移（半导体材料的特点，这也是为什么用半导体材料做电力电子开关的原因），本来是正离子和负离子一一对应，半导体材料呈中性，但是加上电压后，电子在电压的作用下，累积到一边，形成了一层导电沟道，因为电子是可以导电的，变成了导体。
如果撤掉加在GS两端的电压，这层导电的沟道就消失了，就不可以导电了，变成了绝缘体。
IGBT的工作原理和作用电路分析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MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。
图1 IGBT的等效电路由此可知，IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：--IGBT栅极与发射极之间的电压；--IGBT集电极与发射极之间的电压；--流过IGBT集电极-发射极的电流；--IGBT的结温。
如果IGBT栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过低，则IGBT不能稳定正常地工作，如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏；同样，如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压，流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的最大电流，IGBT的结温超过其结温的允许值，IGBT都可能。
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IGBT管在逆变器驱动板上的作用
作者：海飞乐技术时间：2017-07-25 09:48
IGBT在逆变器中的基本作用是做为高速无触点电子开关。
利用IGBT的开关原理，利用
控制电路给予适当的开通、关断信号，IGBT就能根据你的控制信号将直流电变换成交流电，直流电转换成交流电后电压会降低，例如火车供电系统的600V直流就是将380V交流整流
而成，IGBT逆变器驱动板的作用就是将这个过程的再还原。
同时可以通过控制信号的脉宽
调节来控制电流的大小，也可以控制交流频率，从而控制电机的转速。
目前大部分逆变器都采用IGBT和IPM作为开关器件，由IGBT基本组合单元与驱动、
保护以及报警电路共同构成的智能功率模块(IPM)已成为IGBT智能化的发展方向，将IGBT
的驱动电路、保护电路及部分接口电路和功率电路集成于一体的功率器件。
35kW等级的
DC600V逆变器一般采用1200V/300A模块，IGBT和IPM分为单单元和双单元，3只双单元
模块可构成i相逆变器主电路，如图2所示。
逆变器中的IGBT管电路图
使用IGBT作开关时.由于主网路的电流突变，加到IGBT集电-发射问容易产生高直流
电压和浪涌尖峰电压。
直流过电压的产生是输入交流电或IGBT的前一级输人发生异常所致。
解决方法是在选取IGBT时进行降额设计;也可在检测m过压时分断IGBT的输入，IGBT的
安全。
目前，针对浪涌尖峰电压采取的措施有:
(1)在工作电流较大时，为减小关断过电压，应尽量使主电路的布线电感降到最小;
(2)设置如图7所示的RCD缓冲电路吸收保护网络，增加的缓冲二极管使缓冲电阻增大，避免导通时IGBT功能受阻的问题。
对于由接触网电压的波动而造成的输出欠压，逆变器可以不停止工作，而是采取降频
降压的方式，即当输人电压低于540V时，逆变器按照Y/F=C(常数)的规律降频降压工作。
过流与过载保护
空调客车的IGBT模块逆变器具备承受电动机负载突加与突减的能力:当输出侧和负载
发生短路时，逆变器能立即封锁脉冲输出，并停止工作，IGBT产生过电流的原因有晶体管
或二极管损坏、控制与驱动电路故障或干扰引起的误动、输出线接错或绝缘损坏等形成短路、逆变桥的桥臂短路等。
IGBT承受过电流的时间仅为几微秒。
通常采取的过流保护措施
有软关断和降低栅极电压两种。
软关断抗干扰能力差，一旦检测到过流和短路信号就关断，容易发生误动，往往启动
保护电路，器件仍被损坏。
降低栅极电压则是在检测到器件过流信号时，立即将栅极电压
降到某一电平，此时器件仍维持导通，使过电流值不能达到最大短路峰值，就可避免IGBT
出现锁定损坏。
若延时后故障信号仍然存在，则关断器件;若故障信号消失，驱动电路可自动恢复正常工作状态.大大增强了抗干扰能力。
当逆变器的输出超过其自身的输出能力，称为过载，逆变器的过载检测靠输出侧的电
流传感器或输入侧的直流电流传感器。
一般情况下逆变器的过载保护为反时限特性。
即设定过载电流为额定电流的1.5倍持续1min后保护，而低于1.5倍可延长保护动作时间。
而高于1.5倍时则保护动作的时间小于1min。
过热保护
当逆变器的散热器温度超过允许温度时，散热器的热保护继电器给出信号让逆变器的控制电路自动封锁脉冲，停止工作。
通常流过IGBT的电流较大，开关频率较高，故器件的损耗较大。
若热量不能及时散掉，器件的结温将会超过最大值125℃，IGBT就可能损坏。
散热一般是采用散热器，可进行强迫冷却。
实际应用中，采用普通散热器与强迫冷却相结合的措施。
并在散热器上安装温度开关，可在靠近IGBT处加装一温度继电器，以检测IGBT的工作温度。
同时，控制执行机构在发生异常时切断IGBT的输入，以保护其安全。
IGBT模块开关具有损耗小、模块结构便于组装、开关转换均匀等优点。
已越来越多地应用在铁路客车供电系统中。
在应用IGBT时，应根据实际情况对过流、过压、过热等采取有效保护措施，以保证IGBT安全可靠地运行。