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- IGBT 的驅(qū)動和保護(hù)進(jìn)行了分析,結(jié)合實際應(yīng)用,得出了如下幾點結(jié)論:
1. 柵極串聯(lián)電阻和驅(qū)動電路內(nèi)阻抗對 IGBT 的開通過程及驅(qū)動脈沖的波形都有很大影響。設(shè)計時應(yīng)綜合考慮。
2. 在大電感負(fù)載下,IGBT 的開關(guān)時間不能太短,以限制出 di/dt 形成的尖峰電壓,確保 IGBT 的安全。
3. 由于 IGBT 在電力電子設(shè)備中多用于高壓場合,故驅(qū)動電路與控制電路在電位上應(yīng)嚴(yán)格隔離,驅(qū)動電路與 IGBT 的連線要盡量短。
4. IGBT 的柵極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能簡單實用,最好自身帶有對 IGBT 的保護(hù)功能,有較強(qiáng)的抗干擾能力。
- 驅(qū)動功率不足或選擇錯誤可能會直接導(dǎo)致 IGBT 和驅(qū)動器損壞。以下總結(jié)了一些關(guān)于IGBT驅(qū)動器輸出性能的計算方法以供選型時參考。
igbt驅(qū)動電路是驅(qū)動igbt模塊以能讓其正常工作,并同時對其進(jìn)行保護(hù)的電路。
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)在今天的電力電子領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,在實際使用中除IGBT自身外,IGBT 驅(qū)動器的作用對整個換流系統(tǒng)來說同樣至關(guān)重要。驅(qū)動器的選擇及輸出功率的計算決定了換流系統(tǒng)的可靠性。
因此,在IGBT數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies值在實際應(yīng)用中僅僅只能作為一個參考值使用。
IGBT 的開關(guān)特性主要取決于IGBT的門極電荷及內(nèi)部和外部的電阻。 - N+ 區(qū)稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū),附于其上的電極稱為柵極。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),稱為亞溝道區(qū)( Subchannel region )。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+ 區(qū)稱為漏注入?yún)^(qū)( Drain injector ),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)上的電極稱為漏極。
IGBT的開關(guān)作用是通過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,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT 關(guān)斷。IGBT 的驅(qū)動方法和MOSFET 基本相同,只需控制輸入極N一溝道MOSFET ,所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET 的溝道形成后,從P+ 基極注入到N 一層的空穴(少子),對N 一層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制,減小N 一層的電阻,使IGBT 在高電壓時,也具有低的通態(tài)電壓。
- 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)在今天的電力電子領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,在實際使用中除IGBT自身外,IGBT 驅(qū)動器的作用對整個換流系統(tǒng)來說同樣至關(guān)重要。驅(qū)動器的選擇及輸出功率的計算決定了換流系統(tǒng)的可靠性。驅(qū)動器功率不足或選擇錯誤可能會直接導(dǎo)致 IGBT 和驅(qū)動器損壞。以下總結(jié)了一些關(guān)于IGBT驅(qū)動器輸出性能的計算方法以供選型時參考。
IGBT 的開關(guān)特性主要取決于IGBT的門極電荷及內(nèi)部和外部的電阻。圖1是IGBT 門極電容分布示意圖,其中CGE 是柵極-發(fā)射極電容、CCE 是集電極-發(fā)射極電容、CGC 是柵極-集電極電容或稱米勒電容(Miller Capacitor)。門極輸入電容Cies 由CGE 和CGC 來表示,它是計算IGBT 驅(qū)動器電路所需輸出功率的關(guān)鍵參數(shù)。該電容幾乎不受溫度影響,但與IGBT集電極-發(fā)射極電壓VCE 的電壓有密切聯(lián)系。在IGBT數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies 的值,在實際電路應(yīng)用中不是一個特別有用的參數(shù),因為它是通過電橋測得的,在測量電路中,加在集電極上C 的電壓一般只有25V(有些廠家為10V),在這種測量條件下,所測得的結(jié)電容要比VCE=600V 時要大一些。
- 絕緣柵器件(IGBT、MOSFET)的柵射(或柵源)極之間是容性結(jié)構(gòu),柵極回路的寄生電感又是不可避免的,如果沒有柵極電阻,那柵極回路在驅(qū)動器驅(qū)動脈沖的激勵下要產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩,因此必須串聯(lián)一個電阻加以迅速衰減。電容電感都是無功元件,如果沒有柵極電阻,驅(qū)動功率就將絕大部分消耗在驅(qū)動器內(nèi)部的輸出管上,使其溫度上升很多。柵極電阻小,開關(guān)器件通斷快,開關(guān)損耗小;反之則慢,同時開關(guān)損耗大。但驅(qū)動速度過快將使開關(guān)器件的電壓和電流變化率大大提高,從而產(chǎn)生較大的干擾,嚴(yán)重的將使整個裝置無法工作,因此必須統(tǒng)籌兼顧。