IGBT模塊驅(qū)動(dòng)及保護(hù)技術(shù)1.引言IGBT是MOSFET和雙極晶體管的復(fù)合器件。它既有MOSFET易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，又具有功率晶體管高電壓、電流大等優(yōu)點(diǎn)。其特性發(fā)揮出MOSFET和功率晶體管各自的優(yōu)點(diǎn)，正常情況下可工作于幾十kHz的頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率應(yīng)用范圍中，其中中、大功率應(yīng)用占據(jù)了主導(dǎo)地位。IGBT是電壓控制型器件，在它的柵極發(fā)射極之間施加十幾V的直流電壓，只有μA級(jí)的電流流過(guò)，基本上不消耗功率。但I(xiàn)GBT的柵極發(fā)射極之間存在較大的寄生電容（幾千至上萬(wàn)pF），在驅(qū)動(dòng)脈沖的上升和下降沿需要提供數(shù)A級(jí)的充放電電流，才能滿足開(kāi)通和關(guān)斷的動(dòng)態(tài)要求，這使得它的驅(qū)動(dòng)電路也必須輸出一定的峰值電流。IGBT作為一種大功率的復(fù)合器件，存在著過(guò)流時(shí)可能發(fā)生閉鎖現(xiàn)象而造成損壞的問(wèn)題。在過(guò)流時(shí)如采取一定的速度***柵極電壓，過(guò)高的電流變化會(huì)引起過(guò)電壓，需要采用軟關(guān)斷技術(shù)，因此掌握好IGBT的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)特性對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)是十分必要的。2．IGBT的柵極特性IGBT的柵極通過(guò)氧化膜和發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離。由于氧化膜很薄，其擊穿電壓一般只能達(dá)到20到30V，因此柵極擊穿是IGBT**常見(jiàn)的失效原因之一。在應(yīng)用中有時(shí)雖然保證了柵極驅(qū)動(dòng)電壓沒(méi)有超過(guò)**大額定柵極電壓。二極管導(dǎo)通后兩端的正向電壓稱(chēng)為正向壓降（或管壓降），且?guī)缀鹾愣?。硅管的管壓降約為0.7V。山東模塊直銷(xiāo)價(jià)
即檢測(cè)輸入端或直流端的總電流，當(dāng)此電流超過(guò)設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，***所有IGBT輸入驅(qū)動(dòng)脈沖，使輸出電流降為零。這種過(guò)載過(guò)流保護(hù)，一旦動(dòng)作后,要通過(guò)復(fù)位才能恢復(fù)正常工作。IGBT能夠承受很短時(shí)間的短路電流，能夠承受短路電流的時(shí)間與該IGBT的飽和導(dǎo)通壓降有關(guān)，隨著飽和導(dǎo)通壓降的增加而延長(zhǎng)。如飽和壓降小于2V的IGBT允許的短路時(shí)間小于5μS，而飽和壓降為3V的IGBT的允許短路時(shí)間可達(dá)15μS，4～5V時(shí)可達(dá)到30μS以上。存在以上的關(guān)系是由于隨著飽和導(dǎo)通壓降的降低，IGBT的阻抗也降低，短路電流同時(shí)增大，短路時(shí)的功耗隨著電流的平方增大，造成承受短路時(shí)間迅速減小。通常采取的保護(hù)措施有軟關(guān)斷和降柵壓兩種。軟關(guān)斷是指在過(guò)流和短路時(shí)，直接關(guān)斷IGBT。但是，軟關(guān)斷抗干擾能力差，一旦檢測(cè)到過(guò)流信號(hào)就關(guān)斷，很容易發(fā)生誤動(dòng)作。為增加保護(hù)電路的抗干擾能力，可在故障信號(hào)和保護(hù)動(dòng)作之間加一延時(shí)，不過(guò)故障電流會(huì)在這個(gè)延時(shí)時(shí)間內(nèi)急劇上升，**增加了故障損耗，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致器件的di/dt過(guò)大。所以往往是保護(hù)電路啟動(dòng)了，器件依然損壞了。降柵壓旨在檢測(cè)到器件過(guò)流時(shí)，馬上降低柵壓，但器件仍維持導(dǎo)通。降柵壓后，設(shè)有固定延時(shí)，故障電流在這一段時(shí)間內(nèi)被限制在一個(gè)較小的值。上海哪些是模塊進(jìn)貨價(jià)IGBT模塊采用預(yù)涂熱界面材料（TIM），能讓電力電子應(yīng)用實(shí)現(xiàn)一致性的散熱性能。
IGBT與MOSFET的開(kāi)關(guān)速度比較因功率MOSFET具有開(kāi)關(guān)速度快，峰值電流大，容易驅(qū)動(dòng)，安全工作區(qū)寬，dV/dt耐量高等優(yōu)點(diǎn)，在小功率電子設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。但是由于導(dǎo)通特性受和額定電壓的影響很大，而且工作電壓較高時(shí)，MOSFET固有的反向二極管導(dǎo)致通態(tài)電阻增加，因此在大功率電子設(shè)備中的應(yīng)用受至限制。IGBT是少子器件，它不但具有非常好的導(dǎo)通特性，而且也具有功率MOSFET的許多特性，如容易驅(qū)動(dòng)，安全工作區(qū)寬，峰值電流大，堅(jiān)固耐用等，一般來(lái)講，IGBT的開(kāi)關(guān)速度低于功率MOSET，但是IR公司新系列IGBT的開(kāi)關(guān)特性非常接近功率MOSFET，而且導(dǎo)通特性也不受工作電壓的影響。由于IGBT內(nèi)部不存在反向二極管，用戶可以靈活選用外接恢復(fù)二極管，這個(gè)特性是優(yōu)點(diǎn)還是缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)工作頻率，二極管的價(jià)格和電流容量等參數(shù)來(lái)衡量。IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，電路符號(hào)及等效電路如圖1所示。可以看出，2020-08-30開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)：何時(shí)選擇BJT優(yōu)于MOSFET開(kāi)關(guān)電源電氣可靠性設(shè)計(jì)1供電方式的選擇集中式供電系統(tǒng)各輸出之間的偏差以及由于傳輸距離的不同而造成的壓差降低了供電質(zhì)量，而且應(yīng)用單臺(tái)電源供電，當(dāng)電源發(fā)生故障時(shí)可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。分布式供電系統(tǒng)因供電單元靠近負(fù)載，改善了動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
供應(yīng)富士IGBT模塊富士電機(jī)作為IGBT硅片生產(chǎn)**廠家,**早將IGBT模塊引入中國(guó)。經(jīng)過(guò)十幾年的不斷發(fā)展,半導(dǎo)體器件已在國(guó)內(nèi)UPS、電鍍電源、變頻器領(lǐng)域得到了***應(yīng)用，已成為經(jīng)典使用器件。U4系列IGBT為變頻器優(yōu)先模塊，極具性?xún)r(jià)比。武漢新瑞科電氣技術(shù)有限公司成立于1996年，有著十多年功率半導(dǎo)體的銷(xiāo)售經(jīng)驗(yàn),為富士功率半導(dǎo)體器件在中國(guó)區(qū)域的授權(quán)代理商，負(fù)責(zé)富士功率半導(dǎo)體在中國(guó)市場(chǎng)的推廣和銷(xiāo)售工作,可以提供強(qiáng)大的技術(shù)支持,常備大量現(xiàn)貨，歡迎選購(gòu)！以下型號(hào)我公司常備現(xiàn)貨：7MBR10SA1207MBR15SA1207MBR25SA1207MBR35SB1207MBR50SB1207MBR50UA1207MBR75U4B1207MBR100U4B1202MBI75U4A-1202MBI100U4A-1202MBI150U4A-1202MBI150U4B-1202MBI150U4H-1202MBI200U4H-1202MBI300U4H-1202MBI400U4H-1206MBI75U4B-1206MBI100U4B-1206MBI150U4B-1206MBI225U4-1206MBI300U4-1206MBI450U4-1202MBI225VN-1202MBI300VN-1202MBI450VN-1202MBI600VN-1207MBP75RA1207MBP150RA120另外變頻器上常用器件日本瑞薩（RENESAS）高壓MOSFET，性能優(yōu)越，價(jià)格便宜，2SK2225在通用變頻器上得到***的應(yīng)用，2SK1317在高壓變頻器上應(yīng)用***，歡迎廣大客戶選用我公司代理的產(chǎn)品。外加正向電壓較小時(shí)，二極管呈現(xiàn)的電阻較大，正向電流幾乎為零。
igbt模塊IGBT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(chǎng)效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。IGBT非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。圖1所示為一個(gè)N溝道增強(qiáng)型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)，N+區(qū)稱(chēng)為源區(qū)，附于其上的電極稱(chēng)為源極。N+區(qū)稱(chēng)為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱(chēng)為柵極。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在漏、源之間的P型區(qū)（包括P+和P一區(qū)）（溝道在該區(qū)域形成），稱(chēng)為亞溝道區(qū)（Subchannelregion）。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱(chēng)為漏注入?yún)^(qū)（Draininjector），它是IGBT特有的功能區(qū)，與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成PNP雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進(jìn)行導(dǎo)電調(diào)制，以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱(chēng)為漏極。IGBT的開(kāi)關(guān)作用是通過(guò)加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之。二極管被擊穿后電流過(guò)大將使管子損壞，因此除穩(wěn)壓管外，二極管的反向電壓不能超過(guò)擊穿電壓。家居模塊裝潢
隨外加電壓的增加正向電流迅速增加，如BC段特性曲線陡直，伏安關(guān)系近似線性，處于充分導(dǎo)通狀態(tài)。山東模塊直銷(xiāo)價(jià)
⑷在工作電流較大的情況下，為了減小關(guān)斷過(guò)電壓，應(yīng)盡量減小主電路的布線電感，吸收電容應(yīng)采用低感或無(wú)感型；⑸IGBT與MOSFET都是電壓驅(qū)動(dòng)，都具有一個(gè)～5V的閾值電壓，有一個(gè)容性輸入阻抗，因此IGBT對(duì)柵極電荷非常敏感故驅(qū)動(dòng)電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路，即驅(qū)動(dòng)電路與IGBT的連線要盡量短；⑹用內(nèi)阻小的驅(qū)動(dòng)源對(duì)柵極電容充放電，以保證柵極控制電壓Uge,有足夠陡的前后沿，使IGBT的開(kāi)關(guān)損耗盡量小。另外，IGBT開(kāi)通后，柵極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)能提供足夠的功率，使IGBT不退出飽和而損壞；⑺驅(qū)動(dòng)電平Uge也必須綜合考慮。Uge增大時(shí)，IGBT通態(tài)壓降和開(kāi)通損耗均下降，但負(fù)載短路時(shí)的Ic增大，IGBT能承受短路電流的時(shí)間減小，對(duì)其安全不利，因此在有短路過(guò)程的設(shè)備中Uge應(yīng)選得小些，一般選12～15V；在關(guān)斷過(guò)程中，為盡快抽取PNP管的存儲(chǔ)電荷，須施加一負(fù)偏壓Uge,但它受IGBT的G、E間**大反向耐壓限制，一般取1～10V；⑻在大電感負(fù)載下，IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)間不能太短，以限制出di/dt形成的尖峰電壓，確保IGBT的安全；⑼由于IGBT在電力電子設(shè)備中多用于高壓場(chǎng)合，故驅(qū)動(dòng)電路與控制電路在電位上應(yīng)嚴(yán)格隔離；⑽IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單實(shí)用，**好自身帶有對(duì)IGBT的保護(hù)功能。山東模塊直銷(xiāo)價(jià)
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