電解(jie)電源(yuan)MOSFET管具(ju)有開(kai)關速(su)度快(kuai)，電壓(ya)控制(zhi)的優(you)點，缺(que)點是(shi)導通(tong)電👿壓(ya)降稍(shao)大，電(dian)流、電(dian)壓容(rong)量不(bu)大;雙(shuang)極型(xing)晶體(ti)管，卻(que)😮💨與它(ta)的優(you)點、缺(que)點互(hu)易，因(yin)而就(jiu)産生(sheng)了使(shi)它們(men)複合(he)的思(si)想;控(kong)制時(shi)有MOS-FFT管(guan)的特(te)點，導(dao)通時(shi)具有(you)雙極(ji)型晶(jing)體管(guan)✍🏻欧美三级视频🏊🏿♀️特點(dian)，這就(jiu)産生(sheng)IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor)管研(yan)制的(de)動機(ji)，該管(guan)😥稱為(wei)絕緣(yuan)栅雙(shuang)極晶(jing)體管(guan)。下面(mian)由小(xiao)編為(wei)您詳(xiang)細介(jie)紹電(dian)解電(dian)源IGBT管(guan)。 一(yi)、IGBT結構(gou)與工(gong)作原(yuan)理
GBT結(jie)構上(shang)與MOSFET十(shi)分類(lei)似，隻(zhi)是多(duo)了一(yi)個P’層(ceng)，引出(chu)作為(wei)發🙈射(she)極MOSFET完(wan)全相(xiang)似。按(an)其緩(huan)沖區(qu)不同(tong)分對(dui)稱型(xing)和非(fei)對稱(cheng)型。栅(shan)極、集(ji)電極(ji)與有(you)阻斷(duan)能力(li);非對(dui)稱型(xing)，正向(xiang)有阻(zu)斷能(neng)力對(dui)稱型(xing)具有(you)正、反(fan)向特(te)性對(dui)稱，都(dou)電流(liu)拖尾(wei)小，均(jun)屬優(you)點，反(fan)向阻(zu)斷能(neng)力低(di)，但它(ta)的正(zheng)向導(dao)通🧛🏾♀️壓(ya)降小(xiao)，關斷(duan)得快(kuai)，而對(dui)稱型(xing)卻沒(mei)有這(zhe)些優(you)點。簡(jian)化👋等(deng)效電(dian)路及(ji)常用(yong)符号(hao)示于(yu)圖4一(yi)25中，集(ji)電極(ji)、發射(she)極，分(fen)别用(yong)C.E表示(shi)。溝道(dao)IGBT的工(gong)作原(yuan)理:IGBT由(you)栅🤶🏾極(ji)電壓(ya)正、負(fu)來控(kong)制。當(dang)加上(shang)正栅(shan)極👋電(dian)壓時(shi)，絕緣(yuan)栅下(xia)形成(cheng)，MOSFE T導通(tong)，相當(dang)于凡(fan)接到(dao)E，為PNP晶(jing)體管(guan)提供(gong)了流(liu)動的(de)基極(ji)電流(liu)(即整(zheng)個IGBT)導(dao)通。當(dang)加上(shang)負栅(shan)極電(dian)壓時(shi)，IGBT工作(zuo)過程(cheng)相反(fan)，形成(cheng)關斷(duan)。從而(er)使PNP管(guan)
二、IGBT的(de)靜态(tai)工作(zuo)特性(xing)
電鍍(du)電源(yuan)靜态(tai)工作(zuo)特性(xing)有圖(tu)伏安(an)特性(xing)示。轉(zhuan)移特(te)性和(he)開關(guan)特性(xing)，伏安(an)特性(xing)與雙(shuang)極型(xing)功率(lü)晶體(ti)管相(xiang)似。随(sui)着控(kong)🔞制電(dian)壓Vg。的(de)增加(jia)，特性(xing)曲線(xian)上移(yi)。每一(yi)條特(te)性曲(qu)線分(fen)✍🏻飽和(he)區🏊🏾♀️、放(fang)大區(qu)和擊(ji)穿區(qu)。Vge=o時，k值(zhi)很小(xiao)，為截(jie)止狀(zhuang)态。開(kai)關電(dian)源中(zhong)的IGBT,通(tong)過Vge電(dian)👺平的(de)變化(hua)，使其(qi)在飽(bao)和與(yu)截止(zhi)兩種(zhong)狀态(tai)交✍🏻替(ti)工作(zuo)。轉移(yi)特性(xing)是(k一(yi)Vge)關系(xi)的描(miao)述。k與(yu)V二大(da)部分(fen)是線(xian)性的(de)，隻在(zai)V，很小(xiao)🚶🏾♀️➡️時，才(cai)是非(fei)線性(xing)。有一(yi)個開(kai)啟電(dian)壓Vge(th) , Vge < Vge(th)時(shi)，k=o為關(guan)斷狀(zhuang)态。使(shi)用中(zhong)vg, ` 15V為好(hao)。開關(guan)特性(xing)是(k一(yi)Vice)曲線(xian)。可以(yi)看成(cheng)💌開通(tong)時基(ji)本與(yu)縱軸(zhou)重合(he)，關斷(duan)時與(yu)橫軸(zhou)重合(he)。體現(xian)開通(tong)時壓(ya)降小(xiao)(1000v的管(guan)子隻(zhi)♌️有2-3V，相(xiang)對MOSFET來(lai)說較(jiao)小)關(guan)斷時(shi)漏電(dian)流很(hen)小，與(yu)場效(xiao)應管(guan)相當(dang)。 三、IGBT的(de)動态(tai)特性(xing)
動态(tai)特性(xing)主要(yao)指開(kai)通、關(guan)斷二(er)個過(guo)程有(you)關的(de)特性(xing)，如電(dian)流、電(dian)壓與(yu)時間(jian)的關(guan)系。一(yi)般用(yong)典型(xing)值或(huo)曲線(xian)♌️來表(biao)👼🏾示。圖(tu)4一29表(biao)示開(kai)通動(dong)态特(te)性，開(kai)通過(guo)程包(bao)括ta(o.) (開(kai)通延(yan)遲時(shi)間)Nt.(電(dian)🤶🏾流上(shang)升時(shi)間)、ttvt(MOSFE’I，單(dan)獨工(gong)作✋時(shi)的電(dian)壓下(xia)降時(shi)間)、tfv2 (MOSFE’I，與(yu)👨🦰PNP兩器(qi)件同(tong)時工(gong)作時(shi)的電(dian)壓下(xia)降時(shi)間)四(si)個時(shi)間之(zhi)和。由(you)圖可(ke)知各(ge)🙂↕️時間(jian)定義(yi)範圍(wei)。當td(.) +‘後(hou)集電(dian)極電(dian)流已(yi)達Ic，此(ci)後vc。才(cai)開始(shi)下降(jiang)，下降(jiang)分二(er)個階(jie)段，完(wan)後v，再(zai)指數(shu)上升(sheng)外加(jia)Vge值。二(er)個階(jie)段中(zhong)😥t2由MOSFET的(de)栅一(yi)漏電(dian)💕容🧑🏽🎄以(yi)及晶(jing)體管(guan)的從(cong)放大(da)到飽(bao)和狀(zhuang)态兩(liang)個因(yin)素影(ying)響。
關(guan)斷時(shi)間也(ye)包括(kuo)td(o0)(關斷(duan)延遲(chi))、‘(電壓(ya)上升(sheng)), tfil (MOSFE’I，電流(liu)下降(jiang))和👋tf2(PNP管(guan)電流(liu)下降(jiang))四個(ge)時間(jian)和。吮(shun)包括(kuo)了晶(jing)體管(guan)存儲(chu)電荷(he)恢複(fu)後👽期(qi)時👧🏾間(jian)，一👩🏽🐰👩🏿般(ban)較長(zhang)一些(xie)，因此(ci)，對應(ying)損耗(hao)也大(da)。常希(xi)望變(bian)小些(xie)，以減(jian)⛹🏻♀️小功(gong)耗🙂↔️，提(ti)高開(kai)關頻(pin)率。這(zhe)時，往(wang)往又(you)引🏃🏿♀️➡️起(qi)通态(tai)壓降(jiang)增加(jia)的問(wen)題。上(shang)述八(ba)個時(shi)間🙂↕️實(shi)際應(ying)用中(zhong)常隻(zhi)給出(chu)四✋個(ge)時間(jian):tom,trIt0ff和tf。圖(tu)4一30給(gei)出一(yi)個25A,1000v的(de)典型(xing)曲線(xian)。圖中(zhong)ton = td(on) + ti “ tr = tfvl + tfv2 “ toff = td(off) + trv “ tf = tfil + tfi2 0
這些(xie)參數(shu)還與(yu)工作(zuo)集電(dian)極電(dian)流、栅(shan)極電(dian)阻、及(ji)結的(de)溫度(du)有關(guan)。應用(yong)時可(ke)參考(kao)器件(jian)的特(te)性線(xian)。四個(ge)參數(shu)中toff增(zeng)加，原(yuan)因是(shi)存儲(chu)電荷(he)恢複(fu)時間(jian)引起(qi)的。
四(si)、IGBT的栅(shan)極驅(qu)動及(ji)其方(fang)法
IGBT的(de)栅極(ji)驅動(dong)需特(te)别關(guan)注。它(ta)的正(zheng)偏栅(shan)壓、負(fu)偏栅(shan)壓(土(tu)Vge)及栅(shan)極👾串(chuan)聯電(dian)阻R。對(dui)開通(tong)、關斷(duan)時間(jian)•損耗(hao)、承受(shou)短路(lu)電流(liu)能👀力(li)及🙈dV/dt都(dou)有密(mi)切的(de)關系(xi)。在合(he)理範(fan)圍内(nei)變化(hua)V，和Rg時(shi)其關(guan)系。在(zai)掌握(wo)👼🏾IGBT的特(te)性曲(qu)線和(he)參數(shu)後可(ke)以設(she)計栅(shan)極的(de)驅動(dong)電路(lu)。MOSFEI，管的(de)特🔞性(xing)。因此(ci)，用于(yu)MOSFET管的(de)驅動(dong)電路(lu)均可(ke)應用(yong)。
1.直接(jie)驅動(dong)法
前(qian)面介(jie)紹驅(qu)動MOSFEI，均(jun)有參(can)考價(jia)值。原(yuan)則上(shang)，因它(ta)的輸(shu)人特(te)性是(shi)例如(ru)有如(ru)下幾(ji)種方(fang)法:如(ru)果要(yao)士Vge偏(pian)壓，則(ze)可參(can)照圖(tu)4一32(a)示(shi)出變(bian)壓器(qi)隔離(li)驅動(dong)電路(lu)，圖(b)示(shi)出光(guang)電禍(huo)合隔(ge)離驅(qu)動電(dian)路。圖(tu)(b)是雙(shuang)電👿源(yuan)供電(dian)的驅(qu)動電(dian)路。當(dang)V。使發(fa)光二(er)極管(guan)有😝電(dian)流流(liu)過👨🏻🏭時(shi)，光電(dian)禍👽合(he)器HU的(de)三😁極(ji)管導(dao)通，R，上(shang)有電(dian)流流(liu)過，場(chang)效應(ying)管T1關(guan)🏃🏿♀️➡️斷，在(zai)v。作用(yong)下，經(jing)電阻(zu)R2, T2管的(de)基一(yi)發極(ji)有了(le)偏⛹🏻♂️流(liu)，T2迅速(su)導通(tong)，經R。栅(shan)極電(dian)阻，IGBT得(de)到正(zheng)偏壓(ya)而導(dao)通👀。當(dang)幾沒(mei)有脈(mo)沖電(dian)壓時(shi)，發光(guang)二極(ji)管不(bu)發光(guang)時，作(zuo)用過(guo)程相(xiang)反，T1導(dao)通使(shi)T3導通(tong)，一👱🏼♂️V。經(jing)栅極(ji)電💑🏾阻(zu)R。加在(zai)IGBT的栅(shan)🧛🏾♀️一發(fa)極🎅🏿之(zhi)間，使(shi)IGBT迅速(su)關斷(duan)。
2.集成(cheng)模塊(kuai)驅動(dong)電路(lu)
鍍整(zheng)流器(qi)目前(qian)較多(duo)使用(yong)EXB系列(lie)集成(cheng)模塊(kuai)驅動(dong)IGBT。它比(bi)分立(li)元件(jian)的驅(qu)動電(dian)路有(you)體積(ji)小，效(xiao)率高(gao)，可靠(kao)性高(gao)的優(you)點。它(ta)是十(shi)六腳(jiao)型封(feng)裝塊(kuai)。内部(bu)結構(gou)為其(qi)典型(xing)應用(yong)電路(lu)。EXB840能驅(qu)👩🏼❤️👨🏾動75A, 1200V的(de)IGBT管。加(jia)直流(liu)20V作為(wei)集成(cheng)塊工(gong)作電(dian)源。開(kai)關頻(pin)率在(zai)40千赫(he)以下(xia)，整個(ge)驅動(dong)電路(lu)動作(zuo)快，信(xin)号延(yan)時不(bu)超過(guo)1.5微秒(miao)。内部(bu)利用(yong)穩壓(ya)二極(ji)管産(chan)生一(yi)5V的電(dian)壓，除(chu)供内(nei)部應(ying)用外(wai)，也為(wei)外用(yong)提供(gong)負偏(pian)壓。集(ji)成塊(kuai)采用(yong)高速(su)光🧑🏽❤️💋🧑🏻禍(huo)輸人(ren)隔離(li)，并有(you)過流(liu)檢測(ce)及過(guo)載慢(man)速關(guan)栅等(deng)控制(zhi)功能(neng)。
高頻(pin)開關(guan)電源(yuan)圖4一(yi)34為有(you)過流(liu)檢測(ce)輸人(ren)和過(guo)流保(bao)👽護輸(shu)出的(de)一種(zhong)典型(xing)應用(yong)。當IGBT出(chu)現過(guo)流時(shi)，腳5出(chu)現低(di)😁電平(ping)，光禍(huo)Sol有輸(shu)出，對(dui)PWM信号(hao)提供(gong)一個(ge)封鎖(suo)信号(hao)，該信(xin)🚶🏾♀️➡️号使(shi)PWM驅動(dong)脈沖(chong)輸出(chu)轉化(hua)成一(yi)系列(lie)窄脈(mo)沖，對(dui)EXB840實行(hang)⛹🏻♂️軟關(guan)斷。此(ci)電路(lu)中具(ju)有記(ji)憶、封(feng)鎖保(bao)護功(gong)😵💫能外(wai)，還具(ju)有較(jiao)強的(de)抗幹(gan)擾能(neng)力，在(zai)真正(zheng)過流(liu)時(即(ji)信号(hao)持續(xu)IO廬以(yi)上)才(cai)發生(sheng)控制(zhi)動作(zuo)，關斷(duan)IGBT0在要(yao)求有(you)較高(gao)😍的負(fu)偏壓(ya)輸出(chu)，例如(ru)一15V時(shi)，對原(yuan)3腳與(yu)9腳的(de)🏊🏾♀️一5V進(jin)行簡(jian).單改(gai)接。
