1.IGBT的基礎知識

IGBT是電壓控制型器件，它只有開關特性（通和斷兩種狀態），沒有放大特性。由IGBT等效電路可知，它是以晶體管為主導元件，以MOS管為驅動元件的達林頓結構。當柵極電壓Uge達到開啟電壓，IGBT導通，當Uge=0或者負電壓時（負電壓作用：可靠關斷），IGBT斷開。

常見的有IGBT單管和IGBT模塊兩種結構。

晶體管、MOS管、IGBT比較

2.IGBT主要參數

士蘭微某款IGBT規格書

士蘭微某款IGBT規格書

①集電極—射極電壓（VCE）：截止狀態下集電極與發射極之間能夠承受的最大電壓。

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

③集電極電流（IC）：IGBT在飽和導通狀態下，允許持續通過的最大電流。

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

⑤開關時間：它包括導通時間ton和關系時間toff。導通時間ton又包含導通延遲時間td和上升時間tr。關斷時間toff又包含關斷延遲時間td和下降時間tf。

3.IGBT驅動電路

由于功率IGBT在電力電子設備中多用于高壓場合，所以驅動電路必須與整個控制電路在電位上完全隔離，主要的途徑及其優缺點如下表所示。

驅動電路與控制電路隔離的途徑及優缺點

脈沖變壓器驅動電路

說明：V1～V4組成脈沖變壓器一次側驅動電路，通過控制V1、V4和V2、V3的輪流導通，將驅動脈沖加至變壓器的一次側，二次側通過電阻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上并聯的二極管為加速二極管，用以提高IGBT5的開關速度，穩壓二極管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。柵射電壓一般不應超過20V。

光耦驅動電路

說明：由于IGBT是高速器件，所選用的光耦必須是小延時的高速型光耦，由PWM控制器輸出的方波信號加在三極管V1的基極，V1驅動光耦將脈沖傳遞至整形放大電路IC1，經IC1放大后驅動由V2、V3組成的對管（V2、V3應選擇β》100的開關管）。對管的輸出經電阻R1驅動IGBT4，R3為柵射結保護電阻，R2與穩壓管VS1構成負偏壓產生電路，VS1通常選用1W/5.1V的穩壓管。此電路的特點是只用1組供電就能輸出正負驅動脈沖，使電路比較簡潔。

IGBT模塊驅動典型電路

說明：應用成品驅動模塊電路來驅動IGBT，具備過流軟關斷、高速光耦隔離、欠壓鎖定、故障信號輸出等功能。由于這類模塊具有保護功能完善、免調試、可靠性高的優點，所以應用這類模塊驅動IGBT可以縮短產品開發周期，提高產品可靠性。
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