全橋逆變電路IGBT模塊的實(shí)用驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)作者：海飛樂(lè)技術(shù)時(shí)間：2017-04-2116:311.前言全僑式逆變電路應(yīng)用***，國(guó)內(nèi)外許多廠家的焊機(jī)都采用此主電路結(jié)構(gòu)。全橋式電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出功率較大，要求功率開(kāi)關(guān)管耐壓較低，便于選管。在硬開(kāi)關(guān)僑式電路中，IGBT在高壓下導(dǎo)通，在大電流下關(guān)斷，處于強(qiáng)迫開(kāi)關(guān)過(guò)程，功率器件IGBT能否正?？煽渴褂闷鹬陵P(guān)重要的作用。驅(qū)動(dòng)電路的作用就是將控制電路輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行功率放大，滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)IGBT的要求。其性能直接關(guān)系到IGBT的開(kāi)關(guān)速度和功耗、整機(jī)效率和可靠性。隨著開(kāi)關(guān)工作頻率的提高，驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)更為重要。2.硬開(kāi)關(guān)全橋式電路工作過(guò)程分析全橋式逆變主電路由功率開(kāi)關(guān)管IGBT和中頻變壓器等主要元器件組成，如圖1所示快速恢復(fù)二極管VD1~VD4與lGBT1～I(xiàn)GBT4反向并聯(lián)、承受負(fù)載產(chǎn)生的反向電流以保護(hù)IGBT。IGBT1和IGBT4為一組，IGBT2和IGBT3為一組，每組IGBT同時(shí)導(dǎo)通與關(guān)斷，當(dāng)激勵(lì)脈沖信號(hào)輪流驅(qū)動(dòng)IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3時(shí)，逆變主電路把直流高壓轉(zhuǎn)換為20kHz的交流電壓送到中頻變壓器，經(jīng)降壓整流濾波輸出。圖1全橋式逆變電路全橋式逆變器的一大缺陷就是存在中頻變壓器偏磁問(wèn)題，正常工作情況下。集電極和發(fā)射極是導(dǎo)通端子，柵極是控制開(kāi)關(guān)操作的控制端子。江蘇有什么模塊量大從優(yōu)
功率開(kāi)關(guān)器件在工作前半周與后半周導(dǎo)***寬相等，飽和壓降相等，前后半周交替通斷，變壓器磁心中沒(méi)有剩磁。但是，如果IGBT驅(qū)動(dòng)電路輸出脈寬不對(duì)稱(chēng)或其他原因，就會(huì)產(chǎn)生正負(fù)半周不平衡問(wèn)題，此時(shí)，變壓器內(nèi)的磁心會(huì)在某半周積累剩磁，出現(xiàn)“單向偏磁”現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)幾個(gè)脈沖，就可以使變壓器單向磁通達(dá)到飽和，變壓器失去作用，等效成短路狀態(tài)。這對(duì)于IGBT來(lái)說(shuō)，極其危險(xiǎn)，可能引發(fā)。橋式電路的另一缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生直通現(xiàn)象。直通現(xiàn)象是指同橋臂的IGBT在前后半周導(dǎo)通區(qū)間出現(xiàn)重疊，主電路板路，巨大的加路電流瞬時(shí)通過(guò)IGBT。針對(duì)上述兩點(diǎn)不足，從驅(qū)動(dòng)的角度出發(fā)、設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路必須滿(mǎn)足四路驅(qū)動(dòng)的波形完全對(duì)稱(chēng)，嚴(yán)格限制比較大工作脈寬，保證死區(qū)時(shí)間足夠，，其驅(qū)動(dòng)與MOSFET驅(qū)動(dòng)相似，是電壓控制器件，驅(qū)動(dòng)功率小。但I(xiàn)GBT的柵極與發(fā)射極之間、柵極與集電極之間存在著結(jié)間電容，在它的射極回路中存在著漏電感，由于這些分布參數(shù)的影響，使得IGBT的驅(qū)動(dòng)波形與理想驅(qū)動(dòng)波形產(chǎn)生較大的變化，并產(chǎn)生了不利于IGBT開(kāi)通和關(guān)斷的因素。IGBT開(kāi)關(guān)等效電路如圖2a所示。E是驅(qū)動(dòng)信號(hào)源，R是驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)陰，Rg為柵極串聯(lián)電阻Cge、Cgc分別為柵極與發(fā)射極、集電極之間的寄生電容。新疆推廣模塊我們家中插座里的市電交流電電壓是220V，而薄如紙張的IGBT芯片能承受的電壓比較高可達(dá)6500V。
因此在驅(qū)動(dòng)電路的輸出端給柵極加電壓保護(hù)，并聯(lián)電阻Rge以及反向串聯(lián)限幅穩(wěn)壓管，如圖4所示。圖4柵極保護(hù)電路柵極串聯(lián)電阻Rg對(duì)IGBT開(kāi)通過(guò)程影響較大。Rg小有利于加快關(guān)斷速度，減小關(guān)斷損耗，但過(guò)小會(huì)造成di/dt過(guò)大，產(chǎn)生較大的集電極電壓尖峰。根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體要求，Rg選取Ω。柵極連線(xiàn)的寄生電感和柵極與射極間的寄生電容耦合，會(huì)產(chǎn)生振蕩電壓，所以柵極引線(xiàn)應(yīng)采用雙絞線(xiàn)傳送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并盡可能短，比較好不超過(guò)m，以減小連線(xiàn)電感。四路驅(qū)動(dòng)電路光耦與PWM兩路輸出信號(hào)的接線(xiàn)如圖5所示。圖5四路驅(qū)動(dòng)電路光耦與PWM的兩路輸出信號(hào)的接線(xiàn)實(shí)驗(yàn)波形如圖6所示。圖6a是柵極驅(qū)動(dòng)四路輸出波形。同時(shí)測(cè)四路驅(qū)動(dòng)波形時(shí)，要在未接通主電路條件下檢測(cè)。因?yàn)槭褂枚噗櫴静ㄆ鳈z測(cè)時(shí)，只允許一只探頭的接地端接參考電位，防止發(fā)生短路燒壞示波器。只有檢測(cè)相互間電路隔離的電路信號(hào)時(shí)，才可以同時(shí)使用接地端選擇公共參考電位。圖6b是IGBT上集-射極電壓Uce波形。由于全橋式逆變電路中IGBT相互間的電路信號(hào)是非隔離的，不能用普通探頭進(jìn)行多蹤示波，該電壓波形是用高壓隔離探頭測(cè)得，示波器讀數(shù)為實(shí)際數(shù)值的1/50。由波形可知，lGBT工作正常。在橋式逆變電路中影響Uce波形的。
圖2是引腳的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)記為：1、鋁層；2、絕緣層；3、銅層；4、錫層；5、芯片；6、鍵合線(xiàn)；7、塑封體；8、引腳；801、***連接部；802、第二連接部；803、第三連接部。具體實(shí)施方式下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解，并有助于其實(shí)施。需要說(shuō)明的是，在下述的實(shí)施方式中，所述的“***”、“第二”和“第三”并不**結(jié)構(gòu)和/或功能上的***區(qū)分關(guān)系，也不**先后的執(zhí)行順序，而**是為了描述的方便。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種igbt模塊，包括鋁基板、芯片5、塑封體7和引腳8，鋁基板設(shè)置于塑封體7的內(nèi)部，芯片5焊接在鋁基板上。引腳8包括與鋁基板焊接的***連接部801、與***連接部801連接的第二連接部802和與第二連接部802連接且與***連接部801相平行的第三連接部803，***連接部801的長(zhǎng)度l為，第二連接部802與第三連接部803之間的夾角α為120°。具體地說(shuō)，如圖1和圖2所示，鋁基板包括鋁層1、設(shè)置于鋁層1上的絕緣層2和設(shè)置于絕緣層2上的銅層3，***連接部801與銅層3焊接，鋁層1材質(zhì)為鋁，銅層3材質(zhì)為銅。硅片加工工藝：外延生長(zhǎng)技術(shù)、區(qū)熔硅單晶。
隨集電極-發(fā)射極電壓的升高而增強(qiáng)（請(qǐng)參見(jiàn)等式（8））。低阻抗（即，低雜散電感）柵極驅(qū)動(dòng)電路，也可比較大限度地降低發(fā)生寄生導(dǎo)通事件的風(fēng)險(xiǎn)。開(kāi)關(guān)時(shí)間數(shù)據(jù)表中給出的開(kāi)關(guān)時(shí)間，為確定半橋配置中的互補(bǔ)器件的接通與關(guān)斷之間的恰當(dāng)空載時(shí)間，提供了有用信息。關(guān)于設(shè)置恰當(dāng)?shù)目蛰d時(shí)間的更多信息，請(qǐng)參閱參考資料[1]。數(shù)據(jù)表中給出的開(kāi)關(guān)時(shí)間的定義如下，如圖14中的示意圖所示。?接通延時(shí)（tdon）：10%柵極-發(fā)射極電壓，至10%集電極電流?升高時(shí)間（tr）：10%集電極電流，至90%集電極電流?關(guān)斷延時(shí)（tdoff）：90%柵極-發(fā)射極電壓，至90%集電極電流?下降時(shí)間（tf）：90%集電極電流，至10%集電極電流開(kāi)關(guān)時(shí)間不能提供關(guān)于開(kāi)關(guān)損耗的可靠信息，因?yàn)殡妷荷邥r(shí)間和下降時(shí)間以及電流拖尾均未確定。因此，每個(gè)脈沖造成的功率損耗需單獨(dú)確定。圖14開(kāi)關(guān)波形示意圖以及開(kāi)關(guān)時(shí)間和功率損耗定義在數(shù)據(jù)表中，將每個(gè)脈沖造成的開(kāi)關(guān)損耗定義為如下積分：積分范圍t1和t2為：?每個(gè)脈沖造成的接通功率損耗（Eon）：10%集電極電流，至2%集電極-發(fā)射極電壓?每個(gè)脈沖造成的關(guān)斷功率損耗（Eoff）：10%集電極-發(fā)射極電壓，至2%集電極電流這樣，開(kāi)關(guān)時(shí)間和每個(gè)脈沖造成的功率損耗。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制，Ugs 越高， Id 越大。自動(dòng)化模塊工業(yè)化
封裝后的IGBT模塊直接應(yīng)用于變頻器、UPS不間斷電源等設(shè)備上。江蘇有什么模塊量大從優(yōu)
在西門(mén)康IGBT得到大力發(fā)展之前，功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET被用于需要快速開(kāi)關(guān)的中低壓場(chǎng)合，晶閘管、GTO被用于中高壓領(lǐng)域。MOSFET雖然有開(kāi)關(guān)速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn);但是，在200V或更高電壓的場(chǎng)合，MOSFET的導(dǎo)通電阻隨著擊穿電壓的增加會(huì)迅速增加，使得其功耗大幅增加，存在著不能得到高耐壓、大容量元件等缺陷。雙極晶體管具有優(yōu)異的低正向?qū)▔航堤匦?，雖然可以得到高耐壓、大容量的元件，但是它要求的驅(qū)動(dòng)電流大，控制電路非常復(fù)雜，而且交換速度不夠快。江蘇有什么模塊量大從優(yōu)
江蘇芯鉆時(shí)代電子科技有限公司位于昆山開(kāi)發(fā)區(qū)朝陽(yáng)東路109號(hào)億豐機(jī)電城北樓A201，是一家專(zhuān)業(yè)的一般項(xiàng)目：技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)咨詢(xún)、技術(shù)交流、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)推廣；電子元器件批發(fā)；電子元器件零售；電子元器件與機(jī)電組件設(shè)備銷(xiāo)售；電力電子元器件銷(xiāo)售；電子設(shè)備銷(xiāo)售；電子測(cè)量?jī)x器銷(xiāo)售；機(jī)械電氣設(shè)備銷(xiāo)售；風(fēng)動(dòng)和電動(dòng)工具銷(xiāo)售；電氣設(shè)備銷(xiāo)售；光電子器件銷(xiāo)售；集成電路芯片及產(chǎn)品銷(xiāo)售；半導(dǎo)體照明器件銷(xiāo)售；半導(dǎo)體器件設(shè)備銷(xiāo)售；半導(dǎo)體分立器件銷(xiāo)售；集成電路銷(xiāo)售；五金產(chǎn)品批發(fā)；五金產(chǎn)品零售；模具銷(xiāo)售；電器輔件銷(xiāo)售；電力設(shè)施器材銷(xiāo)售；電工儀器儀表銷(xiāo)售；電工器材銷(xiāo)售；儀器儀表銷(xiāo)售；辦公設(shè)備銷(xiāo)售；辦公設(shè)備耗材銷(xiāo)售；辦公用品銷(xiāo)售；日用百貨銷(xiāo)售；機(jī)械設(shè)備銷(xiāo)售；超導(dǎo)材料銷(xiāo)售；密封用填料銷(xiāo)售；密封件銷(xiāo)售；高性能密封材料銷(xiāo)售；橡膠制品銷(xiāo)售；塑料制品銷(xiāo)售；文具用品批發(fā)；文具用品零售；金屬材料銷(xiāo)售；金屬制品銷(xiāo)售；金屬工具銷(xiāo)售；環(huán)境保護(hù)設(shè)備銷(xiāo)售；生態(tài)環(huán)境材料銷(xiāo)售；集成電路設(shè)計(jì)；集成電路芯片設(shè)計(jì)及服務(wù)（除依法須經(jīng)批準(zhǔn)的項(xiàng)目外，憑營(yíng)業(yè)執(zhí)照依法自主開(kāi)展經(jīng)營(yíng)活動(dòng)）公司。致力于創(chuàng)造***的產(chǎn)品與服務(wù)，以誠(chéng)信、敬業(yè)、進(jìn)取為宗旨，以建英飛凌,西門(mén)康,艾賽斯,巴斯曼產(chǎn)品為目標(biāo)，努力打造成為同行業(yè)中具有影響力的企業(yè)。公司不僅*提供專(zhuān)業(yè)的一般項(xiàng)目：技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)咨詢(xún)、技術(shù)交流、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)推廣；電子元器件批發(fā)；電子元器件零售；電子元器件與機(jī)電組件設(shè)備銷(xiāo)售；電力電子元器件銷(xiāo)售；電子設(shè)備銷(xiāo)售；電子測(cè)量?jī)x器銷(xiāo)售；機(jī)械電氣設(shè)備銷(xiāo)售；風(fēng)動(dòng)和電動(dòng)工具銷(xiāo)售；電氣設(shè)備銷(xiāo)售；光電子器件銷(xiāo)售；集成電路芯片及產(chǎn)品銷(xiāo)售；半導(dǎo)體照明器件銷(xiāo)售；半導(dǎo)體器件設(shè)備銷(xiāo)售；半導(dǎo)體分立器件銷(xiāo)售；集成電路銷(xiāo)售；五金產(chǎn)品批發(fā)；五金產(chǎn)品零售；模具銷(xiāo)售；電器輔件銷(xiāo)售；電力設(shè)施器材銷(xiāo)售；電工儀器儀表銷(xiāo)售；電工器材銷(xiāo)售；儀器儀表銷(xiāo)售；辦公設(shè)備銷(xiāo)售；辦公設(shè)備耗材銷(xiāo)售；辦公用品銷(xiāo)售；日用百貨銷(xiāo)售；機(jī)械設(shè)備銷(xiāo)售；超導(dǎo)材料銷(xiāo)售；密封用填料銷(xiāo)售；密封件銷(xiāo)售；高性能密封材料銷(xiāo)售；橡膠制品銷(xiāo)售；塑料制品銷(xiāo)售；文具用品批發(fā)；文具用品零售；金屬材料銷(xiāo)售；金屬制品銷(xiāo)售；金屬工具銷(xiāo)售；環(huán)境保護(hù)設(shè)備銷(xiāo)售；生態(tài)環(huán)境材料銷(xiāo)售；集成電路設(shè)計(jì)；集成電路芯片設(shè)計(jì)及服務(wù)（除依法須經(jīng)批準(zhǔn)的項(xiàng)目外，憑營(yíng)業(yè)執(zhí)照依法自主開(kāi)展經(jīng)營(yíng)活動(dòng)），同時(shí)還建立了完善的售后服務(wù)體系，為客戶(hù)提供良好的產(chǎn)品和服務(wù)。誠(chéng)實(shí)、守信是對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)要求，也是我們做人的基本準(zhǔn)則。公司致力于打造***的IGBT模塊，可控硅晶閘管，二極管模塊，熔斷器。