科技信息o機械與電子SCTENCE TECHNOLOGY INFORMATION2012年筇3期IGBT原理及應用歐陽志紅(湖南化工職業(yè)技術(shù)學院湖南株洲412011)【摘要】BT是一種新型的電力電子器件,它綜合了GTR和 MOSFET的優(yōu)點,控制方便、開關(guān)速度快、工作頻率高、安全工作區(qū)大。隨著電壓、電流等級的不斷提高,lGBT成為了大功率開關(guān)電源、變頻調(diào)速和有源濾波器等裝置的理想功率開關(guān)器件,在電力屯子裝置中得到非常廣泛的應用,已逐步取代晶閘管或CTO,本丈將重點介紹IGBT原理及實際應用【關(guān)鍵詞】GBT;原理;應用1GBT的結(jié)構(gòu)及工作原理(8)采用集成模塊式驅(qū)動CBT是由 MOSFE和雙極型晶體管復合而成的一種新器件,其3保護技術(shù)輸入極為 MOSFET,輸出為晶體管,它融合了兩種器件的優(yōu)點既具有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關(guān)速度快的優(yōu)點,又具有雙極型器件飽1GBT的保護技術(shù)幾乎都是通過對驅(qū)動信號的控制來實現(xiàn)的,這和壓降低而容量大的優(yōu)點其頻率特性介于 MOSFET與功率晶體管之二點更突現(xiàn)出驅(qū)動技術(shù)的重要。典型的保護技術(shù)包含了控制電壓異常間,可正常工作于幾十kHx頻率范圍內(nèi)在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到保護(過壓與欠壓)集電極過流保護、輸人聯(lián)鎖保護短路保護及系統(tǒng)起來越廣泛的應用在較高頻率的大、中功率應用中占據(jù)了主導地位過熱保護各種保護功能的實現(xiàn)方法因CT的應用場合各有不同,如其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及對應的電路符號如下圖所示在變頻器應用中,短路保護和控制信號低電壓保護可通過P側(cè)IGT的驅(qū)動電路來實現(xiàn),而過流保護、控制信號異常保護、系統(tǒng)過熱保護可通過N側(cè)IGBT驅(qū)動電路來實現(xiàn)。此外、為了實現(xiàn)過流保護時的軟關(guān)斷,可用過流警告信號來控制驅(qū)動信號型4|GBT的并聯(lián)使用IGBT并聯(lián)使用時突出的問題是均流,影響均流的直流參數(shù)是VcE(h)、c和vcE(on),飽和壓降偏差不要超過15%,闊值電壓偏差不要超過10%,跨導也要近可能接近。此外,驅(qū)動電阻應分立,以防止PNP型出現(xiàn)振蕩,驅(qū)動電路、發(fā)射極的彌散電感對并聯(lián)影響尤其重要,應盡C可能地對稱。并聯(lián)的IGBT應使用同一散熱器。盡管采取了以上的措施,并聯(lián)器件的不均流問題始終是不能完全排除的,因此、并聯(lián)使用的結(jié)構(gòu)圖電路符號IGBT電流額定值應有一定的降額,其計算方法可參照下式進行電流額定值降額比=[-1)(1-x)n(1+x)+1/×100%由上圖可知,輸入管的漏極通過一只電阻與輸出管的基極相連輸入管的源極與輸出管的集電極并接在一起構(gòu)成GBT管的發(fā)射極015、1000120V器件取0.3,600V器件取O00V以上器件取E,輸人管的柵極仍為IGBT管柵極G輸出管的發(fā)射極成為ICBT管不推薦使用不同廠家的產(chǎn)品并聯(lián)使用,這樣可以基本排除交流參的集電極數(shù)對均流的不良影響。若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動正電壓,則 MOSFET導通,這樣晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導通;5發(fā)展趨勢若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V則MOST截止,切斷PNP功率電路的發(fā)展要求仍然是高頻化高輸出功率、高效和低噪聲晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。由此而對器件提出的綜合要求除了具有低損耗、高開關(guān)速度、高反向2驅(qū)動方式與驅(qū)動要求耐壓、高dvd耐量、安全工作區(qū)寬等特點外,在低噪聲(芯片技術(shù)與封裝技術(shù)結(jié)合)和抗干擾方面有更進一步要求lGBT的驅(qū)動方式從易到繁分直接驅(qū)動、電流源驅(qū)動、雙電源驅(qū)IGBT技術(shù)在過去的十幾年內(nèi)經(jīng)歷了快速發(fā)展階段。目前芯片技動隔離驅(qū)動(又分變壓器隔離與光電隔離)集成模塊式驅(qū)動在需要術(shù)的主要特點是四種技術(shù)共存的局面,其中5PT技術(shù)正逐步取代NPr有延遲開通功能時多采用光電隔離驅(qū)動或集成模塊驅(qū)動方式綜合起技術(shù)成為主流技術(shù)。已能批量提供SF技術(shù)芯片的廠家是ABB來、驅(qū)動設(shè)計的一般要求有以下幾點:INFINEON和 MITSUBISHI近來Si材料lGBT芯片的綜合性能將有進(1)柵極驅(qū)動電路必須能夠傳送一個與總的柵極電荷乘以開關(guān)頻步完善(UFS選型),芯片技術(shù)的另一發(fā)展方向是SiC材料的應用率相等的平均電流,它也必須能夠傳送2到3A的峰值電流。同時能輸GBT技術(shù)發(fā)的另一研究領(lǐng)域是封裝技術(shù),主要任務是解決散出用于關(guān)斷的負電平熱熱疲勞和對自身的干擾問題。目前在大電流模塊封裝技術(shù)方面改Qs,(2)為使瞬變和振蕩堿到最小,應在柵極串聯(lián)一個低值的電阻(幾善熱疲勞性能的途徑是采用新型的基板材料:A203AN→ASC大到幾百』不等,見廠家推薦的數(shù)值或圖表容量選型)。種(3)柵-發(fā)射極之間應設(shè)計齊納二極管,并盡可能近地同該器件相【參考文獻】(4)驅(qū)動電路布線必須采用適當?shù)慕拥仳?qū)動電流導線盡可能短;(1]張國均電子技術(shù)基礎(chǔ)M湖南科學技術(shù)出版社,199,10(5)避免主回路導電條與驅(qū)動電路混合或相交[2]王照清維修電工高級技師M中國勞動社會保障出版社,2008,116)驅(qū)動器電源兩端須有高頻旁路方式并盡可能接近驅(qū)動電路;(7)必要時具有高壓電平偏轉(zhuǎn)功能和單電源驅(qū)動用自舉功能[責任編輯:湯靜]上接第570頁)蔬菜能及時有效的進行防治提供了科學依據(jù)。本研2 Alasdair McAndrew.究具有較強的實用價值和開發(fā)前景,有待進一步改進和完慶重慶大學出版社,20中國煤化工"wMm的重[3]曹樂平基于周長HHCNMHG別U農(nóng)業(yè)工程學報【參考文賕】200,262):351-355[!]龍滿生,何東健玉米苗期雜草的計算機識別技術(shù)研究門農(nóng)業(yè)工程學報2007,230):139-144[貴任編輯:周娜