電(dian)解電源MOSFET管具有開(kāi)關速度快，電壓控(kòng)制的優點，缺點是(shì)導通電壓降稍大(da)，電流、電壓容量不(bú)大;雙極型晶體管(guan)，卻與它的優🤞宝🚩贝乖把腿张开让你爽动态图㊙️點、缺(que)點互易，因而就産(chan)生了使它們複合(hé)的思想;控制時有(you)MOS-FFT管的特點，導通時(shí)具有雙極型晶體(ti)管特點，這就産生(sheng)IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor)管研制的💃🏻動機，該(gāi)管🚶稱為絕緣⚽栅雙(shuang)極晶體管。下面由(yóu)小編為您詳細介(jie)紹電解電源IGBT管。 一(yi)、IGBT結構與工作原理(li)
GBT結構上與MOSFET十分類(lei)似，隻是多了一個(gè)P’層，引出作為發射(she)極MOSFET完🔞全相似。按其(qi)緩沖區不同分對(dui)稱型和非對稱型(xíng)。栅極、集電極與有(you)阻斷能力;非對稱(chēng)型，正向有♋阻斷能(néng)力對稱型具有正(zhèng)、反向特性對稱，都(dōu)電流拖尾小，均屬(shǔ)📐優點，反向阻斷能(neng)力低，但它的正向(xiàng)導通壓降小，關斷(duàn)得快，而對稱型卻(què)沒有這🏃🏻些優點。簡(jiǎn)化🌍等效電路及常(chang)🤟用符号示于圖4一(yī)25中，集電極、發射極(ji)，分别用C.E表示。溝道(dao)IGBT的工作原理:IGBT由栅(shan)極電壓正、負來控(kòng)制。當加上正栅極(ji)♻️電壓時，絕緣栅下(xia)✂️形成，MOSFE T導通，相當于(yú)凡接🌈到E，為PNP晶體管(guǎn)提供了流動的基(jī)極電流(即整個IGBT)導(dao)通。當加上🐪負栅極(ji)電壓時，IGBT工作過程(chéng)相反，形🌐成關斷。從(cóng)而使PNP管
二、IGBT的靜态(tai)工作特性
電鍍電(dian)源靜态工作特性(xing)有圖伏安特性示(shi)。轉移特性和開關(guān)特♈性，伏安💋特性與(yu)雙極型功率晶體(ti)管相似。随着控制(zhì)電壓Vg。的增加，特性(xing)曲線上移。每一條(tiáo)特性曲線分飽和(he)區、放大區和擊穿(chuān)區。Vge=o時，k值很小，為截(jie)止狀态。開關電源(yuan)中的IGBT,通過Vge電🙇♀️平的(de)變化，使其在飽和(hé)與截止兩種狀态(tài)交替工作。轉移特(te)性是(k一Vge)關系的描(miáo)述。k與V二大部分是(shì)線性的，隻在V，很小(xiao)時，才是非線性。有(yǒu)一個開啟電⛷️壓Vge(th) , Vge < Vge(th)時(shí)，k=o為關斷狀🧑🏾🤝🧑🏼态。使用(yong)中vg, ` 15V為好。開關特性(xing)是(k一Vice)曲線。可以看(kàn)成⭕開通時基本與(yu)縱♈軸✂️重合，關斷時(shí)與橫軸重合。體現(xiàn)開通時壓降小(1000v的(de)管子隻有2-3V，相對MOSFET來(lái)說較小)關斷📞時漏(lou)電流很小，與場效(xiào)❄️應管相當。 三、IGBT的動(dong)态特性
動态特性(xing)主要指開通、關斷(duàn)二個過程有關的(de)特性，如電🤞流、電壓(ya)🥰與時間的關系。一(yi)般用典型值或曲(qu)線來表示。圖4一29表(biǎo)示開通動态特性(xing)，開通過程包括ta(o.) (開(kai)通延遲🐉時間)Nt.(電流(liu)上升時間)、ttvt(MOSFE’I，單獨工(gōng)作時的電壓下降(jiang)時間)、tfv2 (MOSFE’I，與PNP兩器件同(tong)時工作時的電壓(ya)下降時間)四💁個時(shi)間之和。由圖可知(zhī)各📐時間定義範圍(wéi)。當td(.) +‘後集電✔️極電流(liu)已達Ic，此後vc。才開始(shi)下降，下降分二個(gè)階段，完後v，再指數(shù)上升外加Vge值。二個(gè)階段中t2由MOSFET的栅一(yi)漏電容以及晶體(tǐ)管的從放大到飽(bao)和狀态兩個因素(sù)影🐕響。
關斷時間也(ye)包括td(o0)(關斷延遲)、‘(電(dian)壓上升), tfil (MOSFE’I，電流下降(jiang))和👌tf2(PNP管電🐪流下降)四(si)個時間和。吮包括(kuò)了晶體管存儲電(diàn)荷恢🔴複後🐇期時間(jian)，一般較長一些，因(yin)此，對應損耗也大(dà)。常希望變小些，以(yǐ)減小功耗，提高開(kai)😄關頻率。這時🔞，往往(wang)又引起通态壓🐕降(jiang)增加的♋問題。上述(shù)八個時間實際應(yīng)用中常隻給出四(sì)個時間:tom,trIt0ff和tf。圖4一30給(gei)出一個25A,1000v的典型曲(qu)線。圖中ton = td(on) + ti “ tr = tfvl + tfv2 “ toff = td(off) + trv “ tf = tfil + tfi2 0
這些參數(shu)還與工作集電極(jí)電流、栅極電阻、及(jí)結的溫❓度有關。應(ying)用時可參考器件(jian)的特性線。四個參(cān)數中toff增加，原😘因是(shi)存儲電荷㊙️恢複時(shi)間引起的。
四、IGBT的栅(shān)極驅動及其方法(fǎ)
IGBT的栅極驅動需特(te)别關注。它的正偏(pian)栅壓、負偏栅壓(土(tu)Vge)及栅極串聯電阻(zu)R。對開通、關斷時間(jian)•損耗、承受短🧑🏽🤝🧑🏻路電(diàn)❗流能力及dV/dt都有密(mi)切的關系。在合理(lǐ)範圍内變化V，和Rg時(shi)☀️其關系。在掌握IGBT的(de)特性曲線和參數(shu)後可以設計栅極(jí)的驅動電路。MOSFEI，管的(de)特性。因此，用🆚于MOSFET管(guǎn)的驅㊙️動電路均可(ke)應用。
1.直接驅動法(fǎ)
前面介紹驅動MOSFEI，均(jun1)有參考價值。原則(zé)上，因它的輸人特(tè)性是例如有如下(xià)幾種方法:如果要(yao)士Vge偏壓，則可參照(zhao)圖4一32(a)示出變壓器(qi)隔📱離驅動電路，圖(tu)(b)示出光電禍合隔(ge)離驅動電路。圖(b)是(shì)雙電源供電🚶♀️的驅(qu)動電路。當V。使發光(guāng)二極管有電流流(liú)過時，光電禍合器(qì)HU的三🚩極管導通，R，上(shang)有電流流過，場效(xiao)應管T1關斷，在v。作用(yòng)下🍉，經電阻R2, T2管的基(ji)一發極有了偏流(liú)，T2迅速導通，經R。栅極(jí)👅電阻，IGBT得到正偏壓(yā)而導通。當幾沒有(yǒu)🔞脈沖電壓時，發光(guāng)二極管不發光時(shí)🚩，作用過程相反，T1導(dao)通使T3導通，一V。經栅(shan)極電阻R。加在IGBT的栅(shan)㊙️一發極☔之間，使IGBT迅(xun)速關斷。
2.集成模塊(kuài)驅動電路
鍍整流(liu)器目前較多使用(yòng)EXB系列集成模塊驅(qū)動IGBT。它比分立元件(jiàn)的驅動電路有體(tǐ)積小，效率高，可靠(kào)性高的優點。它是(shì)十六腳型封裝塊(kuai)。内部結構為其典(diǎn)型應用電路。EXB840能驅(qū)♊動75A, 1200V的IGBT管。加直流20V作(zuo)為集成塊工作電(diàn)源。開關頻率在40千(qiān)赫👅以下，整個驅動(dong)電路動作快，信号(hào)延時不超過1.5微秒(miǎo)。内部利用穩壓二(er)極管産生一💃🏻5V的電(dian)壓，除供⛱️内部應用(yòng)外，也為外用提供(gong)負偏壓。集成塊采(cǎi)用高速光禍輸人(ren)🔴隔離，并有💞過流檢(jiǎn)測及過載慢速關(guan)栅等控制功能。
高(gao)頻開關電源圖4一(yi)34為有過流檢測輸(shu)人和過流保護輸(shu)出❌的一種典型應(yīng)用。當IGBT出現過流時(shí)，腳5出現低電平，光(guāng)禍Sol有輸☔出，對PWM信号(hào)🏃提供一個封鎖信(xìn)号，該信号使PWM驅動(dong)脈沖輸出轉化成(chéng)一系列窄脈沖，對(dui)EXB840實行軟關斷。此電(diàn)路中具有記憶、封(fēng)鎖保護功能外，還(hái)具🙇♀️有較強的抗幹(gàn)擾能力，在真正過(guò)流時(即信号持續(xù)IO廬以上)才發生控(kong)制動作，關斷IGBT0在要(yao)求有較高的負🏃🏻偏(pian)壓輸出，例如一15V時(shi)，對原3腳與9腳的一(yi)5V進行簡.單改接。
