IGBT原理及应用

科技信息o机械与电子SCTENCE TECHNOLOGY INFORMATION2012年筇3期IGBT原理及应用欧阳志红(湖南化工职业技术学院湖南株洲412011)【摘要】BT是一种新型的电力电子器件,它综合了GTR和 MOSFET的优点,控制方便、开关速度快、工作频率高、安全工作区大。随着电压、电流等级的不断提高,lGBT成为了大功率开关电源、变频调速和有源滤波器等裝置的理想功率开关器件,在电力屯子装置中得到非常广泛的应用,已逐步取代晶闸管或CTO,本丈将重点介绍IGBT原理及实际应用【关键词】GBT;原理;应用1GBT的结构及工作原理(8)采用集成模块式驱动CBT是由 MOSFE和双极型晶体管复合而成的一种新器件,其3保护技术输入极为 MOSFET,输出为晶体管,它融合了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1GBT的保护技术几乎都是通过对驱动信号的控制来实现的,这和压降低而容量大的优点其频率特性介于 MOSFET与功率晶体管之二点更突现出驱动技术的重要。典型的保护技术包含了控制电压异常间,可正常工作于几十kHx频率范围内在现代电力电子技术中得到保护(过压与欠压)集电极过流保护、输人联锁保护短路保护及系统起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过热保护各种保护功能的实现方法因CT的应用场合各有不同,如其内部结构及对应的电路符号如下图所示在变频器应用中,短路保护和控制信号低电压保护可通过P侧IGT的驱动电路来实现,而过流保护、控制信号异常保护、系统过热保护可通过N侧IGBT驱动电路来实现。此外、为了实现过流保护时的软关断,可用过流警告信号来控制驱动信号型4|GBT的并联使用IGBT并联使用时突出的问题是均流,影响均流的直流参数是VcE(h)、c和vcE(on),饱和压降偏差不要超过15%,阔值电压偏差不要超过10%,跨导也要近可能接近。此外,驱动电阻应分立,以防止PNP型出现振荡,驱动电路、发射极的弥散电感对并联影响尤其重要,应尽C可能地对称。并联的IGBT应使用同一散热器。尽管采取了以上的措施,并联器件的不均流问题始终是不能完全排除的,因此、并联使用的结构图电路符号IGBT电流额定值应有一定的降额,其计算方法可参照下式进行电流额定值降额比=[-1)(1-x)n(1+x)+1/×100%由上图可知,输入管的漏极通过一只电阻与输出管的基极相连输入管的源极与输出管的集电极并接在一起构成GBT管的发射极015、1000120V器件取0.3,600V器件取O00V以上器件取E,输人管的栅极仍为IGBT管栅极G输出管的发射极成为ICBT管不推荐使用不同厂家的产品并联使用,这样可以基本排除交流参的集电极数对均流的不良影响。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;5发展趋势若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V则MOST截止,切断PNP功率电路的发展要求仍然是高频化高输出功率、高效和低噪声晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。由此而对器件提出的综合要求除了具有低损耗、高开关速度、高反向2驱动方式与驱动要求耐压、高dvd耐量、安全工作区宽等特点外,在低噪声(芯片技术与封装技术结合)和抗干扰方面有更进一步要求lGBT的驱动方式从易到繁分直接驱动、电流源驱动、双电源驱IGBT技术在过去的十几年内经历了快速发展阶段。目前芯片技动隔离驱动(又分变压器隔离与光电隔离)集成模块式驱动在需要术的主要特点是四种技术共存的局面,其中5PT技术正逐步取代NPr有延迟开通功能时多采用光电隔离驱动或集成模块驱动方式综合起技术成为主流技术。已能批量提供SF技术芯片的厂家是ABB来、驱动设计的一般要求有以下几点:INFINEON和 MITSUBISHI近来Si材料lGBT芯片的综合性能将有进(1)栅极驱动电路必须能够传送一个与总的栅极电荷乘以开关频步完善(UFS选型),芯片技术的另一发展方向是SiC材料的应用率相等的平均电流,它也必须能够传送2到3A的峰值电流。同时能输GBT技术发的另一研究领域是封装技术,主要任务是解决散出用于关断的负电平热热疲劳和对自身的干扰问题。目前在大电流模块封装技术方面改Qs,(2)为使瞬变和振荡碱到最小,应在栅极串联一个低值的电阻(几善热疲劳性能的途径是采用新型的基板材料:A203AN→ASC大到几百』不等,见厂家推荐的数值或图表容量选型)。种(3)栅-发射极之间应设计齐纳二极管,并尽可能近地同该器件相【参考文献】(4)驱动电路布线必须采用适当的接地驱动电流导线尽可能短;(1]张国均电子技术基础M湖南科学技术出版社,199,10(5)避免主回路导电条与驱动电路混合或相交[2]王照清维修电工高级技师M中国劳动社会保障出版社,2008,116)驱动器电源两端须有高频旁路方式并尽可能接近驱动电路;(7)必要时具有高压电平偏转功能和单电源驱动用自举功能[责任编辑:汤静]上接第570页)蔬菜能及时有效的进行防治提供了科学依据。本研2 Alasdair McAndrew.究具有较强的实用价值和开发前景,有待进一步改进和完庆重庆大学出版社,20中国煤化工"wMm的重[3]曹乐平基于周长HHCNMHG别U农业工程学报【参考文赇】200,262):351-355[!]龙满生,何东健玉米苗期杂草的计算机识别技术研究门农业工程学报2007,230):139-144[贵任编辑:周娜