IGBT模塊驅動及保護技術1.引言IGBT是MOSFET和雙極晶體管的復合器件。它既有MOSFET易驅動的特點，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，故在較高頻率應用范圍中，其中中、大功率應用占據了主導地位。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），在驅動脈沖的上升和下降沿需要提供數A級的充放電電流，才能滿足開通和關斷的動態(tài)要求，這使得它的驅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合器件，存在著過流時可能發(fā)生閉鎖現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，需要采用軟關斷技術，因此掌握好IGBT的驅動和保護特性對于設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。在應用中有時雖然保證了柵極驅動電壓沒有超過**大額定柵極電壓。曲線OA段稱為不導通區(qū)或死區(qū)。一般硅管的死區(qū)電壓約為0.5伏。廣東模塊供應商

過零觸發(fā)型交流固態(tài)繼電器（AC-SSR）的內部電路。主要包括輸入電路、光電耦合器、過零觸發(fā)電路、開關電路（包括雙向晶閘管）、保護電路（RC吸收網絡）。當加上輸入信號VI（一般為高電平）、并且交流負載電源電壓通過零點時，雙向晶閘管被觸發(fā)，將負載電源接通。固態(tài)繼電器具有驅動功率小、無觸點、噪音低、抗干擾能力強，吸合、釋放時間短、壽命長，能與TTL＼CMOS電路兼容，可取代傳統(tǒng)的電磁繼電器。雙向可控硅可用于工業(yè)、交通、家用電器等領域，實現交流調壓、電機調速、交流開關、路燈自動開啟與關閉、溫度控制、臺燈調光、舞臺調光等多種功能，它還被用于固態(tài)繼電器（SSR）和固態(tài)接觸器電路中。模塊售價開關性能經過優(yōu)化，可以按串聯(lián)器件的數量輕松調整軟起動器，以適應不同的工作電壓。

    進而控制Uge的下降速度；當電容電壓上升至VZ2的擊穿電壓時，VZ2擊PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建江蘇宏微科技有限公司設計天地與應用指南穿，Uge被鉗位在一個固定的值上，慢降柵壓過程結束。同時驅動電路通過光耦輸出故障信號。如果在延時過程中，故障信號消失了，則a點電壓降低，VT1恢復截止，C1通過R2放電，d點電位升高，VT2也恢復截止，Uge上升，電路恢復正常工作狀態(tài)。，尤其是在短路故障的情況下，如不采取軟關斷措施，它的臨界電流下降率將達到kA/μS。極高的電壓下降率將會在主電路的分布電感上感應出很高的過電壓，導致IGBT關斷時電流電壓的運行軌跡超出安全工作區(qū)而損壞。所以從關斷的角度考慮，希望主電路的電感和電流下降率越小越好。但是對IGBT的開通來說，集電極電路的電感有利抑制反向二極管的反向恢復電流和電容器充放電造成的峰值電流，能減小開通損耗，承受較高的開通電流上升率。一般情況下，IGBT開關電路的集電極不需要串聯(lián)電感，其開通損耗可以通過改善柵極驅動條件加以控制。，通常都要給IGBT主電路設計關斷吸收緩沖電路。IGBT的關斷緩沖吸收電路可分為充放電型和放電阻止型。充放電型有RC吸收和RCD吸收兩種。

    IGBT與MOSFET的開關速度比較因功率MOSFET具有開關速度快，峰值電流大，容易驅動，安全工作區(qū)寬，dV/dt耐量高等優(yōu)點，在小功率電子設備中得到了廣泛應用。但是由于導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致通態(tài)電阻增加，因此在大功率電子設備中的應用受至限制。IGBT是少子器件，它不但具有非常好的導通特性，而且也具有功率MOSFET的許多特性，如容易驅動，安全工作區(qū)寬，峰值電流大，堅固耐用等，一般來講，IGBT的開關速度低于功率MOSET，但是IR公司新系列IGBT的開關特性非常接近功率MOSFET，而且導通特性也不受工作電壓的影響。由于IGBT內部不存在反向二極管，用戶可以靈活選用外接恢復二極管，這個特性是優(yōu)點還是缺點，應根據工作頻率，二極管的價格和電流容量等參數來衡量。IGBT的內部結構，電路符號及等效電路如圖1所示?？梢钥闯?，2020-08-30開關電源設計：何時選擇BJT優(yōu)于MOSFET開關電源電氣可靠性設計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量，而且應用單臺電源供電，當電源發(fā)生故障時可能導致系統(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)響應特性。覆蓋10 kW-10 GW的寬廣功率范圍，樹立了行業(yè)應用**。分立式硅或碳化硅（SiC）肖特基二極管的應用范圍。

    IGBT的Uge幅值也影響著飽和導通壓降：Uge增加，飽和導通壓降將減小。由于飽和導通壓降是IGBT發(fā)熱的主要原因之一，因此必須盡量減小。通常Uge為15至18V，若過高，容易造成柵極擊穿。一般取15V，IGBT關斷時給其柵極發(fā)射極加一負偏壓有利于提高IGBT的抗干擾的能力，通常取5到10V。、下降速率對IGBT的開通和關斷過程有著較大的影響。在高頻應用場合，驅動電壓的上升、下降速率應盡量快一些，以提高IGBT的開關速度，降低損耗。減小柵極串聯(lián)電阻，可以提高IGBT的開關速度，降低開關損耗，用戶可根據實際應用的頻率范圍，選擇合適的柵極驅動電阻，也可以選擇開通和關斷不同的柵極串聯(lián)電阻值。在正常情況下IGBT的開通速度越快，損耗越小。但在開通過程中如有續(xù)流二極管的反向恢復電流和吸收電容的放電電流，則開通的越快，IGBT承受的峰值電流越大，越容易導致IGBT損壞。因此應該降低柵極驅動電壓的上升速率,既增加柵極串聯(lián)電阻的阻值，抑制該電流的峰值。其代價是較大的開通損耗。利用此技術，開通過程的電流峰值可以控制在任意值。由以上分析可知，柵極串聯(lián)電阻和驅動電路內阻抗對IGBT開通過程影響較大，而對關斷過程影響小一些，串聯(lián)電阻小有利于加快關斷速度，減小關斷損耗。所有器件均具備很強的抗浪涌電流能力。開關性能經過優(yōu)化，可以按串聯(lián)器件的數量輕松調整軟起動器。家居模塊構件

二極管由管芯、管殼和兩個電極構成。管芯是一個PN結。廣東模塊供應商

    Le是射極回路漏電感，用電感L1與二極管VD并聯(lián)作為負載。圖2IGBT開通波形IGBT開通波形見圖2b。T0時刻，IGBT處于關斷狀態(tài)，柵極驅動電壓開始上升，Uge的上升斜率上要由Rg和Cgc決定，上升較快。到t1時刻。Uge達到柵極門檻值(約4~5V)，集電極電流開始上升。導致Uge波形偏離原有軌跡的因素主要有兩個：一是發(fā)射極電路中分布電感Le的負反饋作用；二是柵極-集電極電容Cgc的密勒效應。t2時刻，Ic達到比較大值，集射極電壓Uce下降，同時Cgc放電，驅動電路電流增大，使得Rg和R上分壓加大，也造成Uge下降。直到t3時刻，Uce降為0，Ic達到穩(wěn)態(tài)值，Uge才以較快的上升率達到比較大值。IGBT關斷波形如圖2c所示。T0時刻柵極驅動電壓開始下降，到t1時刻達到剛能維持Ic的水下，lGBT進入線性工作區(qū)，Uce開始上升，對Cgc、Cge充電，由于對兩個寄生電容的耦合充電作用，使得在t1~t2期間，Uge基本不變。在t3時刻，Uce上升結束，Uge和Ic以柵極-發(fā)射極間固有阻抗下降為0。通過以上分析可知，對IGBT開通關斷過程影響較大的因素是驅動電路的阻杭、Le和Cge。因此在設計驅動電路的時候，應選擇Cgc較小的IGBT，并通過合理布線、選擇合理電阻等方法改善開通與關斷的過程。，四路驅動電路完全相同。廣東模塊供應商

江蘇芯鉆時代電子科技有限公司是一家從事IGBT模塊，可控硅晶閘管，二極管模塊，熔斷器研發(fā)、生產、銷售及售后的貿易型企業(yè)。公司坐落在昆山開發(fā)區(qū)朝陽東路109號億豐機電城北樓A201，成立于2022-03-29。公司通過創(chuàng)新型可持續(xù)發(fā)展為重心理念，以客戶滿意為重要標準。在孜孜不倦的奮斗下，公司產品業(yè)務越來越廣。目前主要經營有IGBT模塊，可控硅晶閘管，二極管模塊，熔斷器等產品，并多次以電子元器件行業(yè)標準、客戶需求定制多款多元化的產品。我們以客戶的需求為基礎，在產品設計和研發(fā)上面苦下功夫，一份份的不懈努力和付出，打造了英飛凌,西門康,艾賽斯,巴斯曼產品。我們從用戶角度，對每一款產品進行多方面分析，對每一款產品都精心設計、精心制作和嚴格檢驗。江蘇芯鉆時代電子科技有限公司以市場為導向，以創(chuàng)新為動力。不斷提升管理水平及IGBT模塊，可控硅晶閘管，二極管模塊，熔斷器產品質量。本公司以良好的商品品質、誠信的經營理念期待您的到來！