科技信息o機(jī)械與電子SCTENCE TECHNOLOGY INFORMATION2012年筇3期IGBT原理及應(yīng)用歐陽(yáng)志紅(湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)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(diǎn),控制方便、開(kāi)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(jí)的不斷提高,lGBT成為了大功率開(kāi)關(guān)電源、變頻調(diào)速和有源濾波器等裝置的理想功率開(kāi)關(guān)器件,在電力屯子裝置中得到非常廣泛的應(yīng)用,已逐步取代晶閘管或CTO,本丈將重點(diǎn)介紹IGBT原理及實(shí)際應(yīng)用【關(guān)鍵詞】GBT;原理;應(yīng)用1GBT的結(jié)構(gòu)及工作原理(8)采用集成模塊式驅(qū)動(dòng)CBT是由 MOSFE和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種新器件,其3保護(hù)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(diǎn)既具有MOSFET器件驅(qū)動(dòng)功率小和開(kāi)關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn),又具有雙極型器件飽1GBT的保護(hù)技術(shù)幾乎都是通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這和壓降低而容量大的優(yōu)點(diǎn)其頻率特性介于 MOSFET與功率晶體管之二點(diǎn)更突現(xiàn)出驅(qū)動(dòng)技術(shù)的重要。典型的保護(hù)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(hù)(過(guò)壓與欠壓)集電極過(guò)流保護(hù)、輸人聯(lián)鎖保護(hù)短路保護(hù)及系統(tǒng)起來(lái)越廣泛的應(yīng)用在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位過(guò)熱保護(hù)各種保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)方法因CT的應(yīng)用場(chǎng)合各有不同,如其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的電路符號(hào)如下圖所示在變頻器應(yīng)用中,短路保護(hù)和控制信號(hào)低電壓保護(hù)可通過(guò)P側(cè)IGT的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn),而過(guò)流保護(hù)、控制信號(hào)異常保護(hù)、系統(tǒng)過(guò)熱保護(hù)可通過(guò)N側(cè)IGBT驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外、為了實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)時(shí)的軟關(guān)斷,可用過(guò)流警告信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)型4|GBT的并聯(lián)使用IGBT并聯(lián)使用時(shí)突出的問(wèn)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(guò)15%,闊值電壓偏差不要超過(guò)10%,跨導(dǎo)也要近可能接近。此外,驅(qū)動(dòng)電阻應(yīng)分立,以防止PNP型出現(xiàn)振蕩,驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射極的彌散電感對(duì)并聯(lián)影響尤其重要,應(yīng)盡C可能地對(duì)稱(chēng)。并聯(lián)的IGBT應(yīng)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(wèn)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(hào)IGBT電流額定值應(yīng)有一定的降額,其計(jì)算方法可參照下式進(jìn)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(guò)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(duì)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(dòng)正電壓,則 MOSFET導(dǎo)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(dǎo)通;5發(fā)展趨勢(shì)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(duì)器件提出的綜合要求除了具有低損耗、高開(kāi)關(guān)速度、高反向2驅(qū)動(dòng)方式與驅(qū)動(dòng)要求耐壓、高dvd耐量、安全工作區(qū)寬等特點(diǎn)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(jìn)一步要求lGBT的驅(qū)動(dòng)方式從易到繁分直接驅(qū)動(dòng)、電流源驅(qū)動(dòng)、雙電源驅(qū)IGBT技術(shù)在過(guò)去的十幾年內(nèi)經(jīng)歷了快速發(fā)展階段。目前芯片技動(dòng)隔離驅(qū)動(dòng)(又分變壓器隔離與光電隔離)集成模塊式驅(qū)動(dòng)在需要術(shù)的主要特點(diǎn)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(kāi)通功能時(shí)多采用光電隔離驅(qū)動(dòng)或集成模塊驅(qū)動(dòng)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(lái)、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的一般要求有以下幾點(diǎn):INFINEON和 MITSUBISHI近來(lái)Si材料lGBT芯片的綜合性能將有進(jìn)(1)柵極驅(qū)動(dòng)電路必須能夠傳送一個(gè)與總的柵極電荷乘以開(kāi)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(yīng)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(shí)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(wù)是解決散出用于關(guān)斷的負(fù)電平熱熱疲勞和對(duì)自身的干擾問(wèn)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(yīng)在柵極串聯(lián)一個(gè)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(jiàn)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(yīng)設(shè)計(jì)齊納二極管,并盡可能近地同該器件相【參考文獻(xiàn)】(4)驅(qū)動(dòng)電路布線必須采用適當(dāng)?shù)慕拥仳?qū)動(dòng)電流導(dǎo)線盡可能短;(1]張國(guó)均電子技術(shù)基礎(chǔ)M湖南科學(xué)技術(shù)出版社,199,10(5)避免主回路導(dǎo)電條與驅(qū)動(dòng)電路混合或相交[2]王照清維修電工高級(jí)技師M中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2008,116)驅(qū)動(dòng)器電源兩端須有高頻旁路方式并盡可能接近驅(qū)動(dòng)電路;(7)必要時(shí)具有高壓電平偏轉(zhuǎn)功能和單電源驅(qū)動(dòng)用自舉功能[責(zé)任編輯:湯靜]上接第570頁(yè))蔬菜能及時(shí)有效的進(jìn)行防治提供了科學(xué)依據(jù)。本研2 Alasdair McAndrew.究具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和開(kāi)發(fā)前景,有待進(jìn)一步改進(jìn)和完慶重慶大學(xué)出版社,20中國(guó)煤化工"wMm的重[3]曹樂(lè)平基于周長(zhǎng)HHCNMHG別U農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)【參考文賕】200,262):351-355[!]龍滿(mǎn)生,何東健玉米苗期雜草的計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)研究門(mén)農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2007,230):139-144[貴任編輯:周娜