IGBT模塊驅(qū)動及保護技術(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)動的特點，又具有功率晶體管高電壓、電流大等優(yōu)點。其特性發(fā)揮出MOSFET和功率晶體管各自的優(yōu)點，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級的電流流過，基本上不消耗功率。但IGBT的柵極發(fā)射極之間存在較大的寄生電容（幾千至上萬pF），在驅(qū)動脈沖的上升和下降沿需要提供數(shù)A級的充放電電流，才能滿足開通和關(guān)斷的動態(tài)要求，這使得它的驅(qū)動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，存在著過流時可能發(fā)生閉鎖現(xiàn)象而造成損壞的問題。在過流時如采取一定的速度***柵極電壓，過高的電流變化會引起過電壓，需要采用軟關(guān)斷技術(shù)，因此掌握好IGBT的驅(qū)動和保護特性對于設(shè)計人員來說是十分必要的。2．IGBT的柵極特性IGBT的柵極通過氧化膜和發(fā)射極實現(xiàn)電隔離。由于氧化膜很薄，其擊穿電壓一般只能達到20到30V，因此柵極擊穿是IGBT**常見的失效原因之一。在應(yīng)用中有時雖然保證了柵極驅(qū)動電壓沒有超過**大額定柵極電壓。二極管導(dǎo)通后兩端的正向電壓稱為正向壓降（或管壓降），且?guī)缀鹾愣?。硅管的管壓降約為0.7V。山東模塊直銷價

    即檢測輸入端或直流端的總電流，當(dāng)此電流超過設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，***所有IGBT輸入驅(qū)動脈沖，使輸出電流降為零。這種過載過流保護，一旦動作后,要通過復(fù)位才能恢復(fù)正常工作。IGBT能夠承受很短時間的短路電流，能夠承受短路電流的時間與該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。如飽和壓降小于2V的IGBT允許的短路時間小于5μS，而飽和壓降為3V的IGBT的允許短路時間可達15μS，4～5V時可達到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，短路電流同時增大，短路時的功耗隨著電流的平方增大，造成承受短路時間迅速減小。通常采取的保護措施有軟關(guān)斷和降柵壓兩種。軟關(guān)斷是指在過流和短路時，直接關(guān)斷IGBT。但是，軟關(guān)斷抗干擾能力差，一旦檢測到過流信號就關(guān)斷，很容易發(fā)生誤動作。為增加保護電路的抗干擾能力，可在故障信號和保護動作之間加一延時，不過故障電流會在這個延時時間內(nèi)急劇上升，**增加了故障損耗，同時還會導(dǎo)致器件的di/dt過大。所以往往是保護電路啟動了，器件依然損壞了。降柵壓旨在檢測到器件過流時，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，故障電流在這一段時間內(nèi)被限制在一個較小的值。上海哪些是模塊進貨價IGBT模塊采用預(yù)涂熱界面材料（TIM），能讓電力電子應(yīng)用實現(xiàn)一致性的散熱性能。

    IGBT與MOSFET的開關(guān)速度比較因功率MOSFET具有開關(guān)速度快，峰值電流大，容易驅(qū)動，安全工作區(qū)寬，dV/dt耐量高等優(yōu)點，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，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，安全工作區(qū)寬，峰值電流大，堅固耐用等，一般來講，IGBT的開關(guān)速度低于功率MOSET，但是IR公司新系列IGBT的開關(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，這個特性是優(yōu)點還是缺點，應(yīng)根據(jù)工作頻率，二極管的價格和電流容量等參數(shù)來衡量。IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，電路符號及等效電路如圖1所示?？梢钥闯?，2020-08-30開關(guān)電源設(shè)計：何時選擇BJT優(yōu)于MOSFET開關(guān)電源電氣可靠性設(shè)計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)用單臺電源供電，當(dāng)電源發(fā)生故障時可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。分布式供電系統(tǒng)因供電單元靠近負載，改善了動態(tài)響應(yīng)特性。

    供應(yīng)富士IGBT模塊富士電機作為IGBT硅片生產(chǎn)**廠家,**早將IGBT模塊引入中國。經(jīng)過十幾年的不斷發(fā)展,半導(dǎo)體器件已在國內(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，極具性價比。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)體的銷售經(jīng)驗,為富士功率半導(dǎo)體器件在中國區(qū)域的授權(quán)代理商，負責(zé)富士功率半導(dǎo)體在中國市場的推廣和銷售工作,可以提供強大的技術(shù)支持,常備大量現(xiàn)貨，歡迎選購！以下型號我公司常備現(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，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（絕緣柵型場效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(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。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(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，驅(qū)動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、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。圖1所示為一個N溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)，N+區(qū)稱為源區(qū)，附于其上的電極稱為源極。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)（Subchannelregion）。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱為漏注入?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。二極管被擊穿后電流過大將使管子損壞，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)。山東模塊直銷價

    ⑷在工作電流較大的情況下，為了減小關(guān)斷過電壓，應(yīng)盡量減小主電路的布線電感，吸收電容應(yīng)采用低感或無感型；⑸IGBT與MOSFET都是電壓驅(qū)動，都具有一個～5V的閾值電壓，有一個容性輸入阻抗，因此IGBT對柵極電荷非常敏感故驅(qū)動電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路，即驅(qū)動電路與IGBT的連線要盡量短；⑹用內(nèi)阻小的驅(qū)動源對柵極電容充放電，以保證柵極控制電壓Uge,有足夠陡的前后沿，使IGBT的開關(guān)損耗盡量小。另外，IGBT開通后，柵極驅(qū)動源應(yīng)能提供足夠的功率，使IGBT不退出飽和而損壞；⑺驅(qū)動電平Uge也必須綜合考慮。Uge增大時，IGBT通態(tài)壓降和開通損耗均下降，但負載短路時的Ic增大，IGBT能承受短路電流的時間減小，對其安全不利，因此在有短路過程的設(shè)備中Uge應(yīng)選得小些，一般選12～15V；在關(guān)斷過程中，為盡快抽取PNP管的存儲電荷，須施加一負偏壓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；⑼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)嚴格隔離；⑽IGBT的柵極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能簡單實用，**好自身帶有對IGBT的保護功能。山東模塊直銷價

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