1.IGBT的基礎(chǔ)知識(shí)

IGBT是電壓控制型器件，它只有開關(guān)特性（通和斷兩種狀態(tài)），沒有放大特性。由IGBT等效電路可知，它是以晶體管為主導(dǎo)元件，以MOS管為驅(qū)動(dòng)元件的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)。當(dāng)柵極電壓Uge達(dá)到開啟電壓，IGBT導(dǎo)通，當(dāng)Uge=0或者負(fù)電壓時(shí)（負(fù)電壓作用：可靠關(guān)斷），IGBT斷開。

常見的有IGBT單管和IGBT模塊兩種結(jié)構(gòu)。

晶體管、MOS管、IGBT比較

2.IGBT主要參數(shù)

士蘭微某款I(lǐng)GBT規(guī)格書

士蘭微某款I(lǐng)GBT規(guī)格書

①集電極—射極電壓（VCE）：截止?fàn)顟B(tài)下集電極與發(fā)射極之間能夠承受的最大電壓。

②柵極—射極電壓（Vge）：柵極與發(fā)射極之間允許施加的最大電壓，通常為±20V。柵極的電壓信號(hào)控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，其電壓不可超過Vge值。

③集電極電流（IC）：IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，允許持續(xù)通過的最大電流。

④飽和壓降Vce（sat）：IGBT在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，集電極與發(fā)射極之間的壓降。該值越小，則管子工作時(shí)的功率損耗越小。

⑤開關(guān)時(shí)間：它包括導(dǎo)通時(shí)間ton和關(guān)系時(shí)間toff。導(dǎo)通時(shí)間ton又包含導(dǎo)通延遲時(shí)間td和上升時(shí)間tr。關(guān)斷時(shí)間toff又包含關(guān)斷延遲時(shí)間td和下降時(shí)間tf。

3.IGBT驅(qū)動(dòng)電路

由于功率IGBT在電力電子設(shè)備中多用于高壓場合，所以驅(qū)動(dòng)電路必須與整個(gè)控制電路在電位上完全隔離，主要的途徑及其優(yōu)缺點(diǎn)如下表所示。

驅(qū)動(dòng)電路與控制電路隔離的途徑及優(yōu)缺點(diǎn)

脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)電路

說明：V1～V4組成脈沖變壓器一次側(cè)驅(qū)動(dòng)電路，通過控制V1、V4和V2、V3的輪流導(dǎo)通，將驅(qū)動(dòng)脈沖加至變壓器的一次側(cè)，二次側(cè)通過電阻R1與IGBT5柵極相連，R1、R2防止IGBT5柵極開路并提供充放電回路，R1上并聯(lián)的二極管為加速二極管，用以提高IGBT5的開關(guān)速度，穩(wěn)壓二極管VS1、VS2的作用是限制加在IGBT5g-e端的電壓，避免過高的柵射電壓擊穿柵極。柵射電壓一般不應(yīng)超過20V。

光耦驅(qū)動(dòng)電路

說明：由于IGBT是高速器件，所選用的光耦必須是小延時(shí)的高速型光耦，由PWM控制器輸出的方波信號(hào)加在三極管V1的基極，V1驅(qū)動(dòng)光耦將脈沖傳遞至整形放大電路IC1，經(jīng)IC1放大后驅(qū)動(dòng)由V2、V3組成的對(duì)管（V2、V3應(yīng)選擇β》100的開關(guān)管）。對(duì)管的輸出經(jīng)電阻R1驅(qū)動(dòng)IGBT4，R3為柵射結(jié)保護(hù)電阻，R2與穩(wěn)壓管VS1構(gòu)成負(fù)偏壓產(chǎn)生電路，VS1通常選用1W/5.1V的穩(wěn)壓管。此電路的特點(diǎn)是只用1組供電就能輸出正負(fù)驅(qū)動(dòng)脈沖，使電路比較簡潔。

IGBT模塊驅(qū)動(dòng)典型電路

說明：應(yīng)用成品驅(qū)動(dòng)模塊電路來驅(qū)動(dòng)IGBT，具備過流軟關(guān)斷、高速光耦隔離、欠壓鎖定、故障信號(hào)輸出等功能。由于這類模塊具有保護(hù)功能完善、免調(diào)試、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用這類模塊驅(qū)動(dòng)IGBT可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品可靠性。
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