電解(jie)電源IGBT管是(shì)什麼

電解(jie)電源MOSFET管具(jù)有開關速(sù)度快，電壓(yā)控制的優(you)點，缺點是(shi)導通電壓(ya)降☂欧美🔞牛猪马🚩️稍大，電(dian)流、電壓容(róng)量不大;雙(shuang)極型晶體(tǐ)管，卻與它(tā)的優🏃🏻‍♂️點、缺(que)點互易，因(yin)而就産生(shēng)了使它們(men)複合的思(si)想;控制時(shi)有MOS-FFT管的特(te)點，導🚶‍♀️通時(shí)具有雙極(ji)型晶體管(guan)特點，這就(jiù)産生IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor)管研(yan)制的🌈動機(ji)，該管❤️稱為(wei)絕緣栅雙(shuāng)極晶體㊙️管(guan)。下面由小(xiao)編為您詳(xiáng)細介紹電(diàn)解電🥰源IGBT管(guan)。

一(yi)、IGBT結構與工(gōng)作原理

GBT結(jie)構上與MOSFET十(shi)分類似，隻(zhī)是多了一(yī)個P’層，引出(chu)作為發射(she)極MOSFET完全相(xiàng)似。按其緩(huan)沖區不同(tong)分對稱型(xing)和非對稱(cheng)型。栅極、集(jí)電極與❌有(you)阻斷能力(lì);非對稱型(xíng)，正向有阻(zǔ)斷能力對(duì)稱型具有(you)正、反向特(te)性對㊙️稱，都(dou)電流拖尾(wěi)小，均屬💃🏻優(yōu)點，反向阻(zǔ)斷能力低(dī)，但它的正(zhèng)向導通❗壓(yā)降小，關斷(duàn)得快，而對(duì)稱型卻沒(méi)有這些優(yōu)點。簡化🐪等(děng)效電路及(jí)常㊙️用符号(hào)示于圖4一(yī)25中，集電極(jí)、發👉射極，分(fen)别用C.E表示(shi)。溝道IGBT的工(gōng)作原理:IGBT由(yóu)栅🔞極電壓(yā)正、負來控(kong)制。當加上(shàng)正栅極🌈電(dian)壓時，絕緣(yuán)栅下形成(chéng)，MOSFE T導通，相當(dang)于凡接到(dào)E，為PNP晶體管(guan)🍓提供了流(liu)動的基極(ji)電流(即☎️整(zheng)個IGBT)導通。當(dang)加上負栅(shan)極電壓時(shí)，IGBT工作過程(cheng)相反，形💛成(cheng)關斷。從而(ér)使PNP管

二、IGBT的(de)靜态工作(zuò)特性

靜态(tai)工作特性(xìng)有圖伏安(an)特性示。轉(zhuǎn)移特性和(hé)開關特性(xìng)，伏🥵安特性(xìng)與雙極型(xing)功率晶體(tǐ)管相似。随(suí)着控制電(diàn)壓Vg。的增加(jiā)，特性👉曲線(xian)上移。每一(yi)條特性曲(qu)線分🥵飽和(hé)區、放大區(qu)和擊穿區(qū)。Vge=o時，k值很小(xiǎo)，為截止狀(zhuang)态。開關電(diàn)源中的IGBT,通(tōng)過Vge電平的(de)變化，使其(qí)在飽和與(yu)截止兩種(zhǒng)狀态交替(ti)工作。轉移(yí)特性是(k一(yī)Vge)關系的描(miáo)述。k與V二大(da)部分是線(xiàn)性的，隻在(zai)V，很小時，才(cai)是非線性(xing)。有一📱個開(kai)啟電壓Vge(th) , Vge < Vge(th)時(shí)，k=o為關斷狀(zhuàng)态。使用中(zhōng)vg, ` 15V為好。開關(guan)特性是♍(k一(yī)Vice)曲線。可以(yǐ)看成開通(tong)時基本與(yu)縱軸重合(he)，關斷時與(yu)橫軸重合(he)。體現開通(tong)時壓🚩降小(xiao)(1000v的管子隻(zhī)有2-3V，相❤️對MOSFET來(lai)說較小)關(guan)斷時漏電(dian)流很小，與(yu)場效應管(guan)相當。

三、IGBT的(de)動态特性(xìng)

動态特性(xìng)主要指開(kai)通、關斷二(èr)個過程有(yǒu)關的特性(xìng)，如電流、電(dian)壓與時間(jian)的關系。一(yī)般用典型(xing)值或曲線(xiàn)來表示。圖(tú)4一29表示開(kai)⭐通動态特(te)性，開通過(guò)程包括ta(o.) (開(kai)通延遲時(shí)間)Nt.(電流上(shàng)升時間)、ttvt(MOSFE’I，單(dān)獨工作時(shi)的電壓下(xia)降時間)、tfv2 (MOSFE’I，與(yu)PNP兩器件同(tong)🔴時工作時(shí)☔的電壓下(xià)降時間)四(si)個時間之(zhī)和。由圖可(kě)知各時間(jian)定義範🈚圍(wei)。當td(.) +‘後集電(dian)極電流已(yi)達Ic，此後vc。才(cai)開始下降(jiang)，下降分二(er)個階㊙️段，完(wán)‼️後v，再指數(shu)上升外加(jiā)Vge值。二個階(jie)段中t2由MOSFET的(de)栅一漏電(diàn)容以及晶(jīng)體管的從(cóng)放大到飽(bǎo)和狀态兩(liǎng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻個因素影(ying)響。

關斷時(shí)間也包括(kuo)td(o0)(關斷延遲(chi))、‘(電壓上升(sheng)), tfil (MOSFE’I，電流下降(jiàng))和tf2(PNP管電流(liu)下👨‍❤️‍👨降)四個(ge)時間和。吮(shun)包括了晶(jīng)體管存儲(chǔ)電荷恢複(fú)後期時間(jian)，一🌂般較長(zhǎng)一些，因此(cǐ)，對應損耗(hao)也🔅大。常希(xi)望變小些(xiē)，以減小功(gong)耗，提高開(kāi)關頻率。這(zhè)時，往往又(yòu)引起通态(tài)壓降增加(jia)的問題。上(shàng)述八個時(shí)間實際應(ying)用中常隻(zhī)給出四個(ge)時間:tom,trIt0ff和tf。圖(tu)4一30給出一(yi)個👉25A,1000v的典型(xíng)曲線。圖中(zhong)ton = td(on) + ti “ tr = tfvl + tfv2 “ toff = td(off) + trv “ tf = tfil + tfi2 0

四、IGBT的栅(shān)極驅動及(ji)其方法

IGBT的(de)栅極驅動(dòng)需特别關(guan)注。它的正(zheng)偏栅壓、負(fu)偏栅壓(土(tǔ)Vge)及栅極♋串(chuan)聯電阻R。對(dui)開通、關斷(duan)時間•損耗(hao)、承受短路(lù)電流能☎️力(lì)及dV/dt都有密(mi)切🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的關系(xi)。在合理範(fan)圍内變化(huà)V，和Rg時♉其關(guan)系。在掌握(wo)IGBT的特性曲(qǔ)線和💜參數(shu)後可以設(she)計栅極的(de)驅動電路(lu)。MOSFEI，管的特性(xìng)。因此，用于(yú)MOSFET管的驅動(dòng)電路均可(ke)應用。

前(qián)面介紹驅(qū)動MOSFEI，均有參(can)考價值。原(yuán)則上，因它(ta)的輸人特(te)性是例🌈如(ru)🍉有如下幾(ji)種方法:如(rú)果要士Vge偏(pian)壓，則可✔️參(can)照圖4一32(a)示(shì)出變壓器(qi)隔離驅動(dong)電路，圖(b)示(shi)出光電禍(huò)合隔離驅(qū)動電路。圖(tu)(b)是雙電源(yuan)供電的驅(qu)動電路。當(dang)V。使發光二(er)極管有電(diàn)流流過時(shi)，光電禍合(hé)器HU的三極(jí)管導通，R，上(shang)有電流流(liu)過🛀，場效應(yīng)管T1關斷，在(zai)v。作用下，經(jīng)電阻R2, T2管的(de)基一發極(jí)有了偏流(liu)，T2迅速導通(tōng)，經R。栅極電(dian)阻，IGBT得到🚩正(zheng)偏壓📞而導(dao)通。當幾沒(méi)有脈沖電(dian)壓時，發光(guang)二極管不(bu)發光時☎️，作(zuò)用過程相(xiang)反，T1導♋通使(shi)T3導通，一V。經(jing)栅極電阻(zu)R。加在IGBT的栅(shān)一發極之(zhi)間，使IGBT迅速(su)關🔅斷。

2.集成(chéng)模塊驅動(dong)電路

鍍整(zhěng)流器目前(qián)較多使用(yong)EXB系列集成(cheng)模塊驅動(dong)IGBT。它比分立(li)元件♋的驅(qu)動電路有(you)體積小，效(xiào)率高，可靠(kào)性高🌈的優(yōu)點。它是十(shí)六腳型封(feng)裝塊。内部(bu)結構為其(qi)典型應用(yòng)電♈路。EXB840能驅(qu)㊙️動75A, 1200V的IGBT管。加(jiā)直流20V作為(wei)集成塊工(gong)作電源。開(kāi)關頻率在(zài)40千赫以下(xia)，整個驅動(dong)電路🔆動作(zuo)快，信号延(yán)時不超過(guo)1.5微秒。内部(bu)利用穩壓(yā)二極管産(chǎn)生一📱5V的電(diàn)壓，除供内(nei)部應用外(wai)，也為外用(yòng)提供負偏(pian)壓。集成塊(kuai)采用🌂高速(su)光禍輸人(ren)隔離，并有(yǒu)過流檢測(cè)及過載慢(màn)速關栅等(deng)控制😄功能(néng)。

高頻開關(guān)電源圖4一(yi)34為有過流(liu)檢測輸人(rén)和過流保(bao)護輸💯出的(de)一種典型(xíng)應用。當IGBT出(chu)現過流時(shi)，腳5出現低(dī)電平，光禍(huo)Sol有輸出，對(dui)PWM信号⭕提供(gong)一個封鎖(suo)信号，該信(xìn)⛷️号使PWM驅💯動(dòng)脈沖輸出(chū)轉化成一(yī)系列窄脈(mò)沖，對EXB840實行(hang)軟關斷。此(cǐ)電路中具(jù)有記憶、封(fēng)鎖保護功(gōng)能外，還具(ju)有較強的(de)抗📐幹擾能(neng)力，在真正(zhèng)過流時(即(jí)信号持續(xù)IO廬以上)才(cái)發❄️生控制(zhi)動作，關斷(duàn)IGBT0在要求有(yǒu)較高的負(fu)偏壓輸出(chu)💋，例如一15V時(shi)，對原3腳與(yu)9腳的一5V進(jìn)行簡.單改(gai)接。

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