大功率IGBT模塊及驅動技術電力電子技術在當今急需節(jié)能降耗的工業(yè)領域里起到了不可替代的作用;而igbt在諸如變頻器、大功率開關電源等電力電子技術的能量變換與管理應用中，越來越成為各種主回路的優(yōu)先功率開關器件，因此如何安全可靠地驅動igbt工作，也成為越來越多的設計工程師面臨需要解決的課題。在使用igbt構成的各種主回路之中，大功率igbt驅動保護電路起到弱電控制強電的終端界面(接口)作用。因其重要性，所以可以將該電路看成是一個相對的“子系統(tǒng)”來研究、開發(fā)及設計。大功率igbt驅動保護電路一直伴隨igbt技術的發(fā)展而發(fā)展，現(xiàn)在市場上流行著很多種類非常成熟的大功率igbt驅動保護電路產品，成為大多數(shù)設計工程師的優(yōu)先;也有許多的工程師根據(jù)其電路的特殊要求，自行研制出各種的大功率igbt驅動保護電路。本文對這些大功率igbt驅動保護電路進行分類，并對該電路需要達到的一些功能進行闡述，展望此電路的發(fā)展。此外本文所述大功率igbt驅動保護電路是指應用于直流母線電壓在650v～1000v范圍、輸出電流的交流有效值在100a～600a范圍的場合。交流傳動技術是現(xiàn)代軌道交通的，交流傳動系統(tǒng)中牽引變流器是關鍵部件，是牽引變流器的器件之一。優(yōu)勢富士IGBT報價
墓他3組上橋臂的控制信號輸入電路與圖2相同，但3組15V直流電源應分別供電，而下橋臂的4組則共用一個15V直流電源。圖2控制信號輸入電路(2)緩沖電路緩沖電路（阻容吸收電路）主要用于抑制模塊內部的IGBT單元的過電壓和du/出或者過電流和di/dt，同時減小IGBT的開關損耗。由于緩沖電路所需的電阻、電容的功率、體積都較大，所以在IGBT模塊內部并沒有專門集成該部分電路，因此，在實際的系統(tǒng)中一定要設計緩沖電路，通過緩沖電路的電容可把過電壓的電磁能量變成靜電能量儲存起來。緩沖電路的電阻可防止電容與電感產生諧振。如果沒有緩沖電路，器件在開通時電流會迅速上升，di/dt也很大，關斷時du/dt很大，并會出現(xiàn)很高的過電壓，極易造成模塊內部IGBT器件損壞。圖3給出了一個典型的緩沖電路；有關阻值與電容大小的設計可根據(jù)具體系統(tǒng)來設定不同的參數(shù)。遼寧加工富士IGBT供應從用電端來看，家用白電、 微波爐、 LED照明驅動等都對IGBT有大量的需求。
可控硅可控硅簡稱SCR，是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優(yōu)點。在自動控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅動器件，實現(xiàn)用小功率控件控制大功率設備。它在交直流電機調速系統(tǒng)、調功系統(tǒng)及隨動系統(tǒng)中得到了的應用?？煽毓璺謫蜗蚩煽毓韬碗p向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡稱TRIAC。雙向可控硅在結構上相當于兩個單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向導通功能。其通斷狀態(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖（或負脈沖）可使其正向（或反向）導通。這種裝置的優(yōu)點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合做交流無觸點開關使用。IGBTIGBT絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅動功率小而飽和壓降低。IGBT非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
當散熱風扇損壞中散熱片散熱不良時將導致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。因此對散熱風扇應定期進行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應器，當溫度過高時將報警或停止IGBT模塊工作。三、IGBT驅動電路IGBT驅動電路的作用主要是將單片機脈沖輸出的功率進行放大，以達到驅動IGBT功率器件的目的。在保證IGBT器件可靠、穩(wěn)定、安全工作的前提，驅動電路起到至關重要的作用。IGBT的等效電路及符合如圖1所示,IGBT由柵極正負電壓來控制。當加上正柵極電壓時,管子導通;當加上負柵極電壓時,管子關斷。IGBT具有和雙極型電力晶體管類似的伏安特性,隨著控制電壓UGE的增加,特性曲線上移。開關電源中的IGBT通過UGE電平的變化,使其在飽和與截止兩種狀態(tài)交替工作。(1)提供適當?shù)恼聪螂妷?使IGBT能可靠地開通和關斷。當正偏壓增大時IGBT通態(tài)壓降和開通損耗均下降,但若UGE過大,則負載短路時其IC隨UGE增大而增大,對其安全不利,使用中選UGEν15V為好。負偏電壓可防止由于關斷時浪涌電流過大而使IGBT誤導通,一般選UGE=-5V為宜。(2)IGBT的開關時間應綜合考慮?？焖匍_通和關斷有利于提高工作頻率,減小開關損耗。但在大電感負載下,IGBT的開頻率不宜過大。軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產業(yè)領域。
IGBT功率模塊是指采用IC驅動，利用的封裝技術將IGBT與驅動電路、控制電路和保護電路高度集成在一起的模塊。其類別從復合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。IGBT功率模塊的驅動電路元件較少，在短路故障時只要結溫不超過安全工作范圍，驅動電路仍可以繼續(xù)安全工作。IGBT在大電流時具有退飽和特性，可以在一定程度上保護器件過流，其它的電力電子開關器件則都不具備這種特性?？傊?，IGBT功率模塊具有驅動簡單、過壓過流保護實現(xiàn)容易、開關頻率高以及不需要緩沖電路等特性，非常適合應用在中壓驅動領域。常見的IGBT功率模塊的額定電壓等級有600V、1200V、1700V、2500V、3300V和4500V，額定電流則可以達到2400A。雖然有更高電壓等級的IGBT器件，但其電流等級卻大為下降。例如，額定電壓為6500V的IGBT器件的額定電流為650A。額定功率比較大的IGBT電壓電流參數(shù)為3600V/1700A和4500V/1200A。各中類別型號的IGBT功率模塊已經(jīng)運用到各中電子元件中，IPM除用于變頻調速外，600A/2000V的IPM已用于電力機車VVVF逆變器。平面低電感封裝技術是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB，用于艦艇上的導彈發(fā)射裝置。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術組裝PEBB。若柵-射極電壓UGE＜Uth，溝道不能形成，IGBT呈正向阻斷狀態(tài)。遼寧加工富士IGBT供應
2014年國內IGBT銷售額是88.7億元，約占全球市場的1∕3。優(yōu)勢富士IGBT報價
因為高速開斷和關斷會產生很高的尖峰電壓,及有可能造成IGBT自身或其他元件擊穿。(3)IGBT開通后，驅動電路應提供足夠的電壓、電流幅值，使IGBT在正常工作及過載情況下不致退出飽和而損壞。(4)IGBT驅動電路中的電阻RG對工作性能有較大的影響，RG較大，有利于抑制IGBT的電流上升率及電壓上升率，但會增加IGBT的開關時間和開關損耗；RG較小，會引起電流上升率增大，使IGBT誤導通或損壞。RG的具體數(shù)據(jù)與驅動電路的結構及IGBT的容量有關,一般在幾歐～幾十歐,小容量的IGBT其RG值較大。(5)驅動電路應具有較強的抗干擾能力及對IG2BT的保護功能。IGBT的控制、驅動及保護電路等應與其高速開關特性相匹配,另外,在未采取適當?shù)姆漓o電措施情況下,G—E斷不能開路。四、IGBT的結構IGBT是一個三端器件，它擁有柵極G、集電極c和發(fā)射極E。IGBT的結構、簡化等效電路和電氣圖形符號如圖所示。如圖所示為N溝道VDMOSFFT與GTR組合的N溝道IGBT(N-IGBT)的內部結構斷面示意圖。IGBT比VDMOSFET多一層P+注入?yún)^(qū)，形成丁一個大面積的PN結J1。由于IGBT導通時由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少子，因而對漂移區(qū)電導率進行調制，可仗IGBT具有很強的通流能力。介于P+注入?yún)^(qū)與N-漂移區(qū)之間的N+層稱為緩沖區(qū)。優(yōu)勢富士IGBT報價
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