全橋逆變電路IGBT模塊的實用驅動電路設計作者：海飛樂技術時間：2017-04-2116:311.前言全僑式逆變電路應用***，國內外許多廠家的焊機都采用此主電路結構。全橋式電路的優(yōu)點是輸出功率較大，要求功率開關管耐壓較低，便于選管。在硬開關僑式電路中，IGBT在高壓下導通，在大電流下關斷，處于強迫開關過程，功率器件IGBT能否正常可靠使用起著至關重要的作用。驅動電路的作用就是將控制電路輸出的PWM信號進行功率放大，滿足驅動IGBT的要求。其性能直接關系到IGBT的開關速度和功耗、整機效率和可靠性。隨著開關工作頻率的提高，驅動電路的優(yōu)化設計更為重要。2.硬開關全橋式電路工作過程分析全橋式逆變主電路由功率開關管IGBT和中頻變壓器等主要元器件組成，如圖1所示快速恢復二極管VD1~VD4與lGBT1～IGBT4反向并聯、承受負載產生的反向電流以保護IGBT。IGBT1和IGBT4為一組，IGBT2和IGBT3為一組，每組IGBT同時導通與關斷，當激勵脈沖信號輪流驅動IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3時，逆變主電路把直流高壓轉換為20kHz的交流電壓送到中頻變壓器，經降壓整流濾波輸出。圖1全橋式逆變電路全橋式逆變器的一大缺陷就是存在中頻變壓器偏磁問題，正常工作情況下。集電極和發(fā)射極是導通端子，柵極是控制開關操作的控制端子。江蘇有什么模塊量大從優(yōu)

    功率開關器件在工作前半周與后半周導***寬相等，飽和壓降相等，前后半周交替通斷，變壓器磁心中沒有剩磁。但是，如果IGBT驅動電路輸出脈寬不對稱或其他原因，就會產生正負半周不平衡問題，此時，變壓器內的磁心會在某半周積累剩磁，出現“單向偏磁”現象，經過幾個脈沖，就可以使變壓器單向磁通達到飽和，變壓器失去作用，等效成短路狀態(tài)。這對于IGBT來說，極其危險，可能引發(fā)。橋式電路的另一缺點是容易產生直通現象。直通現象是指同橋臂的IGBT在前后半周導通區(qū)間出現重疊，主電路板路，巨大的加路電流瞬時通過IGBT。針對上述兩點不足，從驅動的角度出發(fā)、設計的驅動電路必須滿足四路驅動的波形完全對稱，嚴格限制比較大工作脈寬，保證死區(qū)時間足夠，，其驅動與MOSFET驅動相似，是電壓控制器件，驅動功率小。但IGBT的柵極與發(fā)射極之間、柵極與集電極之間存在著結間電容，在它的射極回路中存在著漏電感，由于這些分布參數的影響，使得IGBT的驅動波形與理想驅動波形產生較大的變化，并產生了不利于IGBT開通和關斷的因素。IGBT開關等效電路如圖2a所示。E是驅動信號源，R是驅動電路內陰，Rg為柵極串聯電阻Cge、Cgc分別為柵極與發(fā)射極、集電極之間的寄生電容。新疆推廣模塊我們家中插座里的市電交流電電壓是220V，而薄如紙張的IGBT芯片能承受的電壓比較高可達6500V。

    因此在驅動電路的輸出端給柵極加電壓保護，并聯電阻Rge以及反向串聯限幅穩(wěn)壓管，如圖4所示。圖4柵極保護電路柵極串聯電阻Rg對IGBT開通過程影響較大。Rg小有利于加快關斷速度，減小關斷損耗，但過小會造成di/dt過大，產生較大的集電極電壓尖峰。根據本設計的具體要求，Rg選取Ω。柵極連線的寄生電感和柵極與射極間的寄生電容耦合，會產生振蕩電壓，所以柵極引線應采用雙絞線傳送驅動信號，并盡可能短，比較好不超過m，以減小連線電感。四路驅動電路光耦與PWM兩路輸出信號的接線如圖5所示。圖5四路驅動電路光耦與PWM的兩路輸出信號的接線實驗波形如圖6所示。圖6a是柵極驅動四路輸出波形。同時測四路驅動波形時，要在未接通主電路條件下檢測。因為使用多蹤示波器檢測時，只允許一只探頭的接地端接參考電位，防止發(fā)生短路燒壞示波器。只有檢測相互間電路隔離的電路信號時，才可以同時使用接地端選擇公共參考電位。圖6b是IGBT上集-射極電壓Uce波形。由于全橋式逆變電路中IGBT相互間的電路信號是非隔離的，不能用普通探頭進行多蹤示波，該電壓波形是用高壓隔離探頭測得，示波器讀數為實際數值的1/50。由波形可知，lGBT工作正常。在橋式逆變電路中影響Uce波形的。

    圖2是引腳的結構示意圖；圖中標記為：1、鋁層；2、絕緣層；3、銅層；4、錫層；5、芯片；6、鍵合線；7、塑封體；8、引腳；801、***連接部；802、第二連接部；803、第三連接部。具體實施方式下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的說明，目的是幫助本領域的技術人員對本實用新型的構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解，并有助于其實施。需要說明的是，在下述的實施方式中，所述的“***”、“第二”和“第三”并不**結構和/或功能上的***區(qū)分關系，也不**先后的執(zhí)行順序，而**是為了描述的方便。如圖1和圖2所示，本實用新型提供了一種igbt模塊，包括鋁基板、芯片5、塑封體7和引腳8，鋁基板設置于塑封體7的內部，芯片5焊接在鋁基板上。引腳8包括與鋁基板焊接的***連接部801、與***連接部801連接的第二連接部802和與第二連接部802連接且與***連接部801相平行的第三連接部803，***連接部801的長度l為，第二連接部802與第三連接部803之間的夾角α為120°。具體地說，如圖1和圖2所示，鋁基板包括鋁層1、設置于鋁層1上的絕緣層2和設置于絕緣層2上的銅層3，***連接部801與銅層3焊接，鋁層1材質為鋁，銅層3材質為銅。硅片加工工藝：外延生長技術、區(qū)熔硅單晶。

    隨集電極-發(fā)射極電壓的升高而增強（請參見等式（8））。低阻抗（即，低雜散電感）柵極驅動電路，也可比較大限度地降低發(fā)生寄生導通事件的風險。開關時間數據表中給出的開關時間，為確定半橋配置中的互補器件的接通與關斷之間的恰當空載時間，提供了有用信息。關于設置恰當的空載時間的更多信息，請參閱參考資料[1]。數據表中給出的開關時間的定義如下，如圖14中的示意圖所示。?接通延時（tdon）：10%柵極-發(fā)射極電壓，至10%集電極電流?升高時間（tr）：10%集電極電流，至90%集電極電流?關斷延時（tdoff）：90%柵極-發(fā)射極電壓，至90%集電極電流?下降時間（tf）：90%集電極電流，至10%集電極電流開關時間不能提供關于開關損耗的可靠信息，因為電壓升高時間和下降時間以及電流拖尾均未確定。因此，每個脈沖造成的功率損耗需單獨確定。圖14開關波形示意圖以及開關時間和功率損耗定義在數據表中，將每個脈沖造成的開關損耗定義為如下積分：積分范圍t1和t2為：?每個脈沖造成的接通功率損耗（Eon）：10%集電極電流，至2%集電極-發(fā)射極電壓?每個脈沖造成的關斷功率損耗（Eoff）：10%集電極-發(fā)射極電壓，至2%集電極電流這樣，開關時間和每個脈沖造成的功率損耗。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制，Ugs 越高， Id 越大。自動化模塊工業(yè)化

封裝后的IGBT模塊直接應用于變頻器、UPS不間斷電源等設備上。江蘇有什么模塊量大從優(yōu)

在西門康IGBT得到大力發(fā)展之前，功率場效應管MOSFET被用于需要快速開關的中低壓場合，晶閘管、GTO被用于中高壓領域。MOSFET雖然有開關速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、驅動電路簡單的優(yōu)點;但是，在200V或更高電壓的場合，MOSFET的導通電阻隨著擊穿電壓的增加會迅速增加，使得其功耗大幅增加，存在著不能得到高耐壓、大容量元件等缺陷。雙極晶體管具有優(yōu)異的低正向導通壓降特性，雖然可以得到高耐壓、大容量的元件，但是它要求的驅動電流大，控制電路非常復雜，而且交換速度不夠快。江蘇有什么模塊量大從優(yōu)

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