IGBT 系統(tǒng)設(shè)計(jì)全攻略【詳細(xì)】

詳解IGBT系統(tǒng)[圖文]

　　IGBT，中文名字為絕緣柵雙極型晶體管，它是由MOSFET（輸入級）和PNP晶體管（輸出級）復(fù)合而成的一種器件，既有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關(guān)速度快的特點(diǎn)（控制和響應(yīng)），又有雙極型器件飽和壓降低而容量大的特點(diǎn)（功率級較為耐用），頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常 工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)。

　　理想等效電路與實(shí)際等效電路如圖所示：

　　IGBT 的靜態(tài)特性一般用不到，暫時不用考慮，重點(diǎn)考慮動態(tài)特性（開關(guān)特性）。

　　動態(tài)特性的簡易過程可從下面的表格和圖形中獲取：

　　IGBT的開通過程

　　IGBT 在開通過程中，分為幾段時間

　　1.與MOSFET類似的開通過程，也是分為三段的充電時間

　　2.只是在漏源DS電壓下降過程后期，PNP晶體管由放大區(qū)至飽和過程中增加了一段延遲時間。

　　在上面的表格中，定義了了：開通時間Ton，上升時間Tr和Tr.i

　　除了這兩個時間以外，還有一個時間為開通延遲時間td.on:td.on=Ton-Tr.i

　　IGBT在關(guān)斷過程

　　IGBT在關(guān)斷過程中，漏極電流的波形變?yōu)閮啥巍?/P>

功率器件在綠色節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用【IGBT、MOSFET】

　　功率器件是功率電子技術(shù)的核心器件，特別是IGBT模塊和MOSFET器件被廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備、汽車電子、家電等領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域的節(jié)能提供了幫助。在世界都需要節(jié)能的情況下，功率器件的重要性將日益提高，發(fā)展前景將更加光明。本專題為你呈現(xiàn)功率器件的最新資訊及其主要應(yīng)用領(lǐng)域中的節(jié)能設(shè)計(jì)方案。

關(guān)于IGBT保護(hù)電路設(shè)計(jì)必知問題

　　摘要：全面論述了IGBT的過流保護(hù)、過壓保護(hù)與過熱保護(hù)的有關(guān)問題，并從實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)出各種保護(hù)方法，這些方法實(shí)用性強(qiáng)，保護(hù)效果好。

　　1 引言

　　IGBT（絕緣柵雙極性晶體管）是一種用MOS來控制晶體管的新型電力電子器件，具有電壓高、電流大、頻率高、導(dǎo)通電阻小等特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用在變頻器的逆變電路中。但由于IGBT的耐過流能力與耐過壓能力較差，一旦出現(xiàn)意外就會使它損壞。為此，必須但對IGBT進(jìn)行相關(guān)保護(hù) 本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，總結(jié)出了過流、過壓與過熱保護(hù)的相關(guān)問題和各種保護(hù)方法，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用效果好。

　　圖1 IGBT的過流檢測

采用IGBT設(shè)計(jì)UPS的技術(shù)方案

在UPS 中使用的功率器件有雙極型功率晶體管、功率MOSFET、可控硅和IGBT，IGBT既有功率MOSFET易于驅(qū)動、控制簡單、開關(guān)頻率高的優(yōu)點(diǎn)，又有功率晶體管的導(dǎo)通電壓低，通態(tài)電流大的優(yōu)點(diǎn)、使用IGBT成為UPS功率設(shè)計(jì)的首選，只有對IGBT的特性充分了解和對電路進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，才能發(fā)揮IGBT 的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹UPS中的IGBT 的應(yīng)用情況和使用中的注意事項(xiàng)。

采用優(yōu)化高電壓IGBT設(shè)計(jì)高效率太陽能逆變器

隨著綠色電力運(yùn)動勢頭不減，包括家電、照明和電動工具等應(yīng)用，以至其他工業(yè)用設(shè)備都在盡可能地利用太陽能的優(yōu)點(diǎn)。為了有效地滿足這些產(chǎn)品的需求，電源設(shè)計(jì)師正通過最少數(shù)量的器件、高度可靠性和耐用性，以高效率把太陽能源轉(zhuǎn)換成所需的交流或者直流電壓。

要為這些應(yīng)用以高效率生產(chǎn)所需的交流輸出電壓和電流，太陽能逆變器就需要控制、驅(qū)動器和輸出功率器件的正確組合。要達(dá)到這個目標(biāo)，在這里展示了一個針對500W功率輸出進(jìn)行優(yōu)化，并且擁有120V及60Hz頻率的單相正弦波的直流到交流逆變器設(shè)計(jì)。在這個設(shè)計(jì)中，有一個DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器連接到光伏電池板，為這個功率轉(zhuǎn)換器提供200V直流輸入。不過在這里沒有提供太陽能電池板的詳細(xì)資料，因?yàn)槟欠矫娌皇俏覀冇懻摰闹攸c(diǎn)

IGBT高壓大功率驅(qū)動和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方案

IGBT在以變頻器及各類電源為代表的電力電子裝置中得到了廣泛應(yīng)用。IGBT集雙極型功率晶體管和功率MOSFET的優(yōu)點(diǎn)于一體，具有電壓控制、輸入阻抗大、驅(qū)動功率小、控制電路簡單、開關(guān)損耗小、通斷速度快和工作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。

　　但是，IGBT和其它電力電子器件一樣，其應(yīng)用還依賴于電路條件和開關(guān)環(huán)境。因此，IGBT的驅(qū)動和保護(hù)電路是電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，是整個裝置運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

三相逆變器中IGBT的幾種驅(qū)動電路的分析

電力電子變換技術(shù)的發(fā)展，使得各種各樣的電力電子器件得到了迅速的發(fā)展。20世紀(jì)80年代，為了給高電壓應(yīng)用環(huán)境提供一種高輸入阻抗的器件，有人提出了絕緣門極雙極型晶體管（IGBT）［1］。在IGBT中，用一個MOS門極區(qū)來控制寬基區(qū)的高電壓雙極型晶體管的電流傳輸，這就產(chǎn)生了一種具有功率MOSFET的高輸入阻抗與雙極型器件優(yōu)越通態(tài)特性相結(jié)合的非常誘人的器件，它具有控制功率小、開關(guān)速度快和電流處理能力大、飽和壓降低等性能。在中小功率、低噪音和高性能的電源、逆變器、不間斷電源（UPS）和交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，它是目前最為常見的一種器件。

實(shí)用IGBT焊接電源方案及炸管對策

實(shí)用IGBT焊接電源方案及炸管對策！逆變電焊機(jī)=逆變焊接電源+焊接裝置。只要做好逆變焊接電源，那么系列產(chǎn)品就迎刃而解。影響逆變焊接電源可靠性的主要問題是“炸管。為了研究“炸管“！

　　首先分析逆變焊接電源的構(gòu)成原理：

　　可以概括為：一個“橋路 “，和二個“回路“。

　　1.1一個“橋路 “;選取的方案有硬開關(guān)及軟開關(guān)電路，目前比較有實(shí)用價值的軟開關(guān)電路叫有限雙極性，但本人認(rèn)為其電路有一臂是軟開關(guān)，而另一臂是更加硬的硬開關(guān)，更易“炸管“！商品機(jī)當(dāng)前不易采用！

智能IGBT在汽車點(diǎn)火系統(tǒng)中的應(yīng)用

要產(chǎn)生火花，所需的器件包括電源、電池、變壓器（即點(diǎn)火線圈），以及用于控制變壓器初級電流的開關(guān)。電子學(xué)教科書告訴我們V=Ldi/dt。因此，如果線圈初級繞組中的電流發(fā)生瞬間變化（即di/dt值很大），初級繞組上將產(chǎn)生高壓。如果該點(diǎn)火線圈的匝比為N，就能按該繞線匝數(shù)比放大原邊電壓。結(jié)果是次級上將產(chǎn)生10kV到20kV的電壓，橫跨火花塞間隙。一旦該電壓超過間隙周圍空氣的介電常數(shù)，將擊穿間隙而形成火花。該火花會點(diǎn)燃燃油與空氣的混合物，從而產(chǎn)生引擎工作所需的能量（如圖1）。

　　圖1：汽車點(diǎn)火系統(tǒng)

合理選擇IGBT提高太陽能逆變器效能

如今市場上先進(jìn)功率元件的種類數(shù)不勝數(shù)，工程人員要為一項(xiàng)應(yīng)用選擇到合適的功率元件，的確是一項(xiàng)艱巨的工作。就以太陽能逆變器應(yīng)用來說，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)能比其他功率元件提供更多的效益，其中包括高載流能力、以電壓而非電流進(jìn)行控制，并能使逆并聯(lián)二極管與IGBT配合。本文將介紹如果利用全橋逆變器拓?fù)浼斑x用合適的IGBT，使太陽能應(yīng)用的功耗降至最低。

太陽能逆變器是一種功率電子電路，能把太陽能電池板的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓來驅(qū)動家用電器、照明及電機(jī)工具等交流負(fù)載。如圖1所示，太陽能逆變器的典型架構(gòu)一般采用四個開關(guān)的全橋拓?fù)?/P>

IGBT的一種驅(qū)動和過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

絕緣柵雙極晶體管（Insulated GateBipolarTramistor，IGBT）是MOSFET與GTR的復(fù)合器件，因此，它既具有MOSFET的工作速度快、開關(guān)頻率高、輸入阻抗高、驅(qū)動電路簡單、熱溫度性好的優(yōu)點(diǎn)，又包含了GTR的載流量大、阻斷電壓高等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)．是取代GTR的理想開關(guān)器件。IGBT目前被廣泛使用的具有自關(guān)斷能力的器件，廣泛應(yīng)用于各類固態(tài)電源中。IGBT的工作狀態(tài)直接影響整機(jī)的性能，所以合理的驅(qū)動電路對整機(jī)顯得很重要，但是如果控制不當(dāng)，它很容易損壞，其中一種就是發(fā)生過流而使IGBT損壞，本文主要研究了IGBT的驅(qū)動和短路保護(hù)問題，就其工作原理進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出具有過流保護(hù)功能的驅(qū)動電路，并進(jìn)行了仿真研究

CPLD在IGBT驅(qū)動設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，變頻調(diào)速裝置的應(yīng)用越來越廣泛。如何打破國外產(chǎn)品的壟斷，已成為一個嚴(yán)肅的課題擺在我國工程技術(shù)人員的面前。

　　在某型號大功率變頻調(diào)速裝置中，由于裝置的尺寸較大，考慮到結(jié)構(gòu)和散熱的條件，主控板上ＤＳＰ產(chǎn)生的ＰＷＭ信號需經(jīng)過較長的距離才能送到ＩＧＢＴ逆變單元中。為保證ＰＷＭ信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，必須解決以下幾個問題：首先是抗干擾問題變頻器工作時，ＩＧＢＴ的開關(guān)動作會產(chǎn)生高頻干擾信號　其次是如何保證ＰＷＭ信號的前、后沿質(zhì)量，減少ＩＧＢＴ開關(guān)動作的過渡過程最后是如何減少布線電感，盡可能縮短ＰＷＭ信號傳輸距離，避免過多的內(nèi)部連線