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    大功率IGBT模块及驱动技术电力电子技术在当今急需节能降耗的工业领域里起到了不可替代的作用;而igbt在诸如变频器、大功率开关电源等电力电子技术的能量变换与管理应用中，越来越成为各种主回路的优先功率开关器件，因此如何安全可靠地驱动igbt工作，也成为越来越多的设计工程师面临需要解决的课题。在使用igbt构成的各种主回路之中，大功率igbt驱动保护电路起到弱电控制强电的终端界面(接口)作用。因其重要性，所以可以将该电路看成是一个相对的“子系统”来研究、开发及设计。大功率igbt驱动保护电路一直伴随igbt技术的发展而发展，现在市场上流行着很多种类非常成熟的大功率igbt驱动保护电路产品，成为大多数设计工程师的优先;也有许多的工程师根据其电路的特殊要求，自行研制出各种的大功率igbt驱动保护电路。本文对这些大功率igbt驱动保护电路进行分类，并对该电路需要达到的一些功能进行阐述，展望此电路的发展。此外本文所述大功率igbt驱动保护电路是指应用于直流母线电压在650v～1000v范围、输出电流的交流有效值在100a～600a范围的场合。IGBT是以GTR为主导元件，MOSFET为驱动元件的达林顿结构的复合器件。河北富士IGBT性价比

    大部分时间是作为MOSFET来运行的，只是在漏源电压Uds下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td(on)为开通延迟时间，tri为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton即为td(on)tri之和，漏源电压的下降时间由tfe1和tfe2组成。IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为IGBT栅极-发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，td(off)为关断延迟时间，trv为电压Uds(f)的上升时间。实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成，而漏极电流的关断时间t(off)=td(off)+trv十t(f)式中：td(off)与trv之和又称为存储时间。IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于GTR。 广东品质富士IGBT销售厂烧结取代焊接，压力接触取代引线键合的压接式封装工艺。

    图1单管，模块的内部等效电路多个管芯并联时，栅极已经加入栅极电阻，实际的等效电路如图2所示。不同制造商的模块，栅极电阻的阻值也不相同；不过，同一个模块内部的栅极电阻，其阻值是相同的。图2单管模块内部的实际等效电路图IGBT单管模块通常称为1in1模块，前面的“1”表示内部包含一个IGBT管芯，后面的“1”表示同一个模块塑壳之中。2.半桥模块，2in1模块半桥（Halfbridge）模块也称为2in1模块，可直接构成半桥电路，也可以用2个半桥模块构成全桥，3个半桥模块也构成三相桥。因此，半桥模块有时候也称为桥臂（Phase-Leg）模块。图3是半桥模块的内部等效。不同的制造商的接线端子名称也有所不同，如C2E1可能会标识为E1C2，有的模块只在等效电路图上标识引脚编号等。图3半桥模块的内部等效电路半桥模块的电流/电压规格指的均是其中的每一个模块单元。如1200V/400A的半桥模块，表示其中的2个IGBT管芯的电流/电压规格都是1200V/400A，即C1和E2之间可以耐受比较高2400V的瞬间直流电压。不仅半桥模块，所有模块均是如此标注的。3.全桥模块，4in1模块全桥模块的内部等效电路如图4所示。图4全桥模块内部等效电路全桥（Fullbridge）模块也称为4in1模块，用于直接构成全桥电路。

    IGBT模块上有一个“续流二极管”。它有什么作用呢？答：当PWM波输出的时候，它是维持电机内的电流不断用的。我在说明变频器逆变原理的时候，用的一个电阻做负载。电阻做负载，它上面的电流随着电压有通断而通断，上图所示的原理没有问题。但变频器实际是要驱动电机的，接在电机的定子上面，定子是一组线圈绕成的，就是“电感”。电感有一个特点：它的内部的电流不能进行突变。所以当采用PWM波输出电压波形时，加在电机上的电压就是“断断续续”的，这样电机内的电流就会“断断续续”的，这就给电机带来严重的后果：由于电感断流时，会产生反电动势，这个电动势加在IGBT上面，对IGBT会有损害。解决的办法：在IGBT的CE极上并联“续流二极管”。有了这个续流二极管，电机的电流就是连续的。具体怎么工作的呢？如下图，负载上换成了一个电感L。当1/4开通时，电感上会有电流流过。然后PWM波控制1/4关断，这样上图中标箭头的这个电路中就没有电流流过。由于电感L接在电路中，电感的特性，电流不能突然中断，所以电感中此时还有电流流过，同时因为电路上电流中断了，导致它会产生一个反电动势，这个反电动势将通过3的续流二极管加到正极上，由于正极前面有滤波电容。用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点。

    反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时，IGBT处于关断状态。在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。高栅源电压受大漏极电流限制，其佳值一般取为15V左右。动态特性动态特性又称开关特性，IGBT的开关特性分为两大部分：一是开关速度，主要指标是开关过程中各部分时间；另一个是开关过程中的损耗。IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on)可用下式表示：：Uds(on)=Uj1+Udr+IdRoh式中Uj1——JI结的正向电压，其值为～1V；Udr——扩展电阻Rdr上的压降；Roh——沟道电阻。通态电流Ids可用下式表示：Ids=(1+Bpnp)Imos式中Imos——流过MOSFET的电流。由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压1000V的IGBT通态压降为2～3V。IGBT处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。IGBT在开通过程中。 IGBT模块是由IGBT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。江西品质富士IGBT销售价格

IGBT器件已成为轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器的主流电力电子器件。河北富士IGBT性价比

    当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致IGBT模块发热，而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近IGBT模块的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止IGBT模块工作。三、IGBT驱动电路IGBT驱动电路的作用主要是将单片机脉冲输出的功率进行放大，以达到驱动IGBT功率器件的目的。在保证IGBT器件可靠、稳定、安全工作的前提，驱动电路起到至关重要的作用。IGBT的等效电路及符合如图1所示,IGBT由栅极正负电压来控制。当加上正栅极电压时,管子导通;当加上负栅极电压时,管子关断。IGBT具有和双极型电力晶体管类似的伏安特性,随着控制电压UGE的增加,特性曲线上移。开关电源中的IGBT通过UGE电平的变化,使其在饱和与截止两种状态交替工作。(1)提供适当的正反向电压,使IGBT能可靠地开通和关断。当正偏压增大时IGBT通态压降和开通损耗均下降,但若UGE过大,则负载短路时其IC随UGE增大而增大,对其安全不利,使用中选UGEν15V为好。负偏电压可防止由于关断时浪涌电流过大而使IGBT误导通,一般选UGE=-5V为宜。(2)IGBT的开关时间应综合考虑。快速开通和关断有利于提高工作频率,减小开关损耗。但在大电感负载下,IGBT的开频率不宜过大。河北富士IGBT性价比

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