電(diàn)解電源IGBT管是(shi)什麼

電解電(diàn)源MOSFET管具有開(kāi)關速度快，電(diàn)壓控制的優(you)點，缺點是導(dao)通電壓🌈降稍(shao)大，電流、電壓(yā)容量不大;雙(shuang)極型晶體管(guan)，卻與它的優(you)點、缺點互易(yi)，因而就産生(sheng)了使它們複(fu)合的思想;控(kong)制時有MOS-FFT管的(de)特點，導通時(shi)具有雙極型(xing)晶體管特點(dian)，這就産生IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor)管(guan)研制的動機(jī)，該管稱為絕(jué)緣🔞栅雙極晶(jīng)體管。下面由(yóu)小編為您詳(xiáng)細介紹電解(jiě)電源IGBT管。

一、IGBT結構與工(gōng)作原理

GBT結構(gòu)上與MOSFET十分類(lei)似，隻是多了(le)一個P’層，引出(chu)作為發射極(ji)MOSFET完全相似。按(an)其緩沖區不(bu)同分對稱型(xing)和非對稱型(xing)。栅極、集電極(ji)與有阻斷能(neng)力;非對稱型(xing)，正向有阻斷(duan)能力對稱型(xíng)具有正、反向(xiàng)特性對稱，都(dou)電流拖🐇尾小(xiǎo)，均屬🥰優點，反(fǎn)向🛀🏻阻斷能力(lì)低，但它的正(zhèng)向導通壓降(jiàng)小，關斷得快(kuài)，而對稱㊙️型卻(què)沒有這些優(yōu)點。簡化等效(xiao)電路及常用(yòng)符号示于圖(tú)4一25中，集電極(ji)、發射極，分别(bie)用C.E表示。溝道(dào)❗IGBT的工作原理(li):IGBT由栅🎯極電壓(ya)正、負來控制(zhì)。當加上正栅(shan)極電壓時，絕(jué)緣栅下形成(chéng)，MOSFE T導通，相當于(yu)凡接到E，為PNP晶(jīng)體管提供了(le)流動的基極(jí)電🆚流(即整個(ge)IGBT)導通。當加上(shang)💘負栅極電壓(yā)時，IGBT工作過程(cheng)相反，形成關(guān)斷。從而使PNP管(guan)

靜态工(gōng)作特性有圖(tu)伏安特性示(shi)。轉移特性和(hé)開關🏃‍♀️特性，伏(fu)安特性與雙(shuāng)極型功率晶(jing)體管相似。随(suí)着控制電壓(ya)Vg。的增加，特性(xing)曲線👌上移。每(mei)一條特性曲(qǔ)線分飽和區(qu)、放大區和擊(ji)穿🙇🏻區。Vge=o時，k值很(hen)小，為截止狀(zhuang)态。開關電源(yuán)中💘的IGBT,通過Vge電(dian)平的變化，使(shi)其在飽和與(yǔ)截止兩種狀(zhuang)态交替工作(zuo)。轉移特性是(shi)(k一Vge)關🔞系的描(miao)述。k與V二大部(bù)分是線性的(de)，隻在V，很小時(shi)，才是非線性(xing)。有一個開啟(qǐ)電壓Vge(th) , Vge < Vge(th)時，k=o為👉關(guān)斷狀态。使用(yòng)中vg, ` 15V為好。開關(guan)特性🤩是(k一Vice)曲(qǔ)線。可以看成(chéng)開通時基本(ben)與縱軸重合(hé)，關斷時與橫(heng)軸重合。體現(xiàn)開通時壓降(jiang)小(1000v的管子隻(zhī)有2-3V，相💰對MOSFET來說(shuō)較小)關斷時(shi)漏電流很小(xiao)，與場效應管(guǎn)相當。

三、IGBT的動(dòng)态特性

動态(tài)特性主要指(zhǐ)開通、關斷二(èr)個過程有關(guān)的特性，如電(diàn)流👄、電壓與時(shí)間的關系。一(yi)般用典型值(zhi)或曲線來表(biao)示。圖4一29表示(shì)開通動态特(tè)性，開通過程(cheng)包括ta(o.) (開通延(yan)遲時間)Nt.(電流(liú)上升時間)、ttvt(MOSFE’I，單(dan)💘獨工作✂️時的(de)電壓下‼️降時(shí)間)、tfv2 (MOSFE’I，與PNP兩器件(jian)同時工作時(shí)的電壓下降(jiang)時間)四個時(shí)間之和。由圖(tu)可知各時間(jiān)定義範圍。當(dāng)td(.) +‘後集電極電(dian)流已達Ic，此🈲後(hou)vc。才開始下降(jiang)，下降分二個(ge)階段，完💔後v，再(zài)指數上升外(wai)加Vge值。二個階(jiē)段中t2由MOSFET的栅(shān)一漏電☎️容以(yi)及晶體管的(de)從放大到飽(bǎo)和狀态兩個(ge)因素影響。

關(guan)斷時間也包(bao)括td(o0)(關斷延遲(chi))、‘(電壓上升), tfil (MOSFE’I，電(diàn)流下降)和🐪tf2(PNP管(guan)電流下🔱降)四(si)個時間和。吮(shun)包括了晶體(tǐ)管存儲電荷(hé)恢⚽複後🏃‍♀️期時(shi)間，一般較🏃長(zhang)一些，因此，對(duì)應損耗也大(dà)。常希望變小(xiao)些，以減⭐小功(gong)耗，提高開關(guān)頻率。這時，往(wǎng)往又引起通(tong)态壓降增加(jiā)的問題。上述(shù)八個時間實(shí)際應用中常(cháng)隻給出四個(gè)時間:tom,trIt0ff和tf。圖4一(yi)30給出一個25A,1000v的(de)典型曲線🔞。圖(tú)中ton = td(on) + ti “ tr = tfvl + tfv2 “ toff = td(off) + trv “ tf = tfil + tfi2 0

這些參數(shu)還與工作集(ji)電極電流、栅(shan)極電阻、及結(jié)的溫度有關(guān)😘。應用時可參(can)考器件的特(te)性線。四個參(cān)數中toff增加，原(yuán)因是存儲🔴電(diàn)荷恢複時間(jian)引起的。

四、IGBT的(de)栅極驅動及(ji)其方法

IGBT的栅(shān)極驅動需特(te)别關注。它的(de)正偏栅壓、負(fù)偏栅壓(土Vge)及(jí)栅☁️極串聯電(diàn)阻R。對開通、關(guān)斷時間•損耗(hao)、承受短路電(diàn)流能力及🍉dV/dt都(dou)有密切的關(guan)系。在合理範(fan)圍内變化V，和(hé)Rg時其關系。在(zai)掌握IGBT的特性(xìng)曲線和㊙️參數(shu)後可以設計(jì)栅極的驅動(dong)電路。MOSFEI，管的特(te)性。因此，用于(yú)MOSFET管的驅動電(dian)路均可👉應用(yòng)。

1.直接驅動法(fa)

前面介紹驅(qu)動MOSFEI，均有參考(kǎo)價值。原則上(shàng)，因它的輸人(ren)特性♌是例🍓如(ru)有如下幾種(zhǒng)方法:如果要(yào)士Vge偏壓，則可(kě)參照🈲圖4一32(a)示(shi)出變壓器隔(ge)離驅動電路(lu)，圖(b)示出光電(dian)🌐禍合隔🧡離驅(qū)動電路。圖💘(b)是(shi)雙電源供電(dian)的驅動電路(lù)。當V。使發光二(èr)極管有電流(liú)流過時，光電(dian)禍合器HU的三(san)🤟極管導通，R，上(shàng)🛀有電流流過(guo)，場效應管T1關(guan)斷，在v。作用下(xia)，經電阻R2, T2管的(de)🈚基一發極有(yǒu)了偏流，T2迅速(sù)導通，經R。栅極(jí)電阻，IGBT得到🤩正(zheng)偏壓🍓而導通(tong)。當幾沒有🌍脈(mo)沖電壓時，發(fa)🈚光二極管不(bú)發光時🐆，作用(yòng)過程相反，T1導(dao)通使T3導通，一(yi)V。經栅極電阻(zu)R。加在IGBT的栅一(yī)發極之間，使(shǐ)IGBT迅速關斷。

2.集(jí)成模塊驅動(dòng)電路

鍍整流(liú)器目前較多(duō)使用EXB系列集(jí)成模塊驅動(dòng)IGBT。它比分立元(yuán)🌈件的驅動電(diàn)路有體積小(xiao)，效率高，可靠(kào)性高的優點(dian)。它是十六腳(jiǎo)型封⛹🏻‍♀️裝塊。内(nei)部結構為其(qí)典型應用電(dian)路。EXB840能驅動75A, 1200V的(de)IGBT管。加直流20V作(zuo)為集成塊工(gong)作電源。開關(guan)頻率在40千赫(he)以下，整個驅(qū)動電路動作(zuò)快，信✌️号延時(shi)不超過1.5微秒(miǎo)。内部利用穩(wen)壓二極管産(chan)生一👉5V的電壓(yā)，除供内♈部應(yīng)用外，也為外(wai)用提供負偏(piān)壓。集成塊采(cai)用高速光禍(huò)輸人隔離，并(bing)有💰過流檢測(cè)及過✂️載慢速(sù)關栅等控制(zhì)功能。

高頻開(kai)關電源圖4一(yi)34為有過流檢(jian)測輸人和過(guo)流保♌護輸💃出(chū)的一❗種典型(xing)應用。當IGBT出現(xiàn)過流時，腳5出(chū)現低電平，光(guang)禍Sol有輸出，對(dui)🛀PWM信号提供一(yī)個封鎖信号(hao)，該信号使PWM驅(qu)👅動脈沖輸出(chu)轉化成一系(xi)列窄脈沖，對(dui)EXB840實行軟關斷(duan)。此電路中具(ju)有記憶、封鎖(suo)保護功能外(wai)，還具有較強(qiáng)的抗幹擾能(néng)力，在真正過(guò)流時(即信号(hào)持續IO廬以上(shang))才發生控制(zhi)動作，關斷IGBT0在(zai)要求有較高(gao)的負偏壓輸(shū)出，例如一15V時(shí)，對原3腳與9腳(jiǎo)的一5V進行簡(jiǎn).單改接。

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