電解(jiě)電源IGBT管是(shi)什麼
電解(jiě)電源MOSFET管具(jù)有開關速(sù)度快，電壓(ya)控制的優(yōu)點，缺點是(shì)導通電壓(yā)✍️降稍大，電(dian)流、電壓容(rong)量不大;雙(shuāng)極型晶體(ti)管，卻與它(tā)的優🈚點、缺(quē)點互易，因(yīn)🙇♀️而就産生(shēng)了使它們(men)複合的思(sī)想;控制時(shi)有MOS-FFT管的🈲特(te)點，導通時(shi)具🌐有雙極(ji)型晶體管(guan)特點🔅，這就(jiu)産生IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor)管研(yan)制的動機(ji)，在线播❌放真实国产乱子伦🌈該管稱為(wei)絕緣♈栅雙(shuāng)極晶體管(guǎn)。下面由小(xiǎo)編為您詳(xiáng)細介紹電(diàn)解電源IGBT管(guan)。
一(yī)、IGBT結構與工(gōng)作原理
GBT結(jie)構上與MOSFET十(shí)分類似，隻(zhī)是多了一(yī)個P’層，引出(chū)作為發射(shè)極MOSFET完全相(xiang)似。按其緩(huan)沖區不同(tong)分對稱型(xing)和非對稱(cheng)型。栅極、集(ji)電極與有(yǒu)阻斷能力(lì);非對稱型(xing)，正向有阻(zu)斷能力對(duì)稱型具有(yǒu)正、反向特(tè)性對✏️稱，都(dōu)電流拖尾(wěi)小，均屬💋優(yōu)點，反向👨❤️👨阻(zǔ)斷能力低(di)，但它的正(zhèng)向導通壓(ya)降小，關斷(duan)得快，而對(dui)稱型卻沒(méi)有這些優(yōu)點。簡化👈等(deng)效電路及(ji)常🍓用符号(hao)示于圖💘4一(yi)25中，集電極(jí)、發💋射極，分(fèn)别用C.E表示(shì)。溝道IGBT的工(gōng)作原理:IGBT由(yóu)栅極電壓(ya)正、負來🤩控(kong)制。當加上(shang)正栅極電(diàn)壓時，絕緣(yuán)栅下形成(chéng)，MOSFE T導通，相當(dang)于凡接到(dào)E，為PNP晶體管(guan)提供了流(liu)動的基極(jí)電流(即整(zheng)個IGBT)導通。當(dāng)加上負栅(shan)極電壓時(shi)，IGBT工作過程(chéng)相反，形成(chéng)關斷。從而(ér)使PNP管
二、IGBT的(de)靜态工作(zuò)特性
靜态(tai)工作特性(xing)有圖伏安(ān)特性示。轉(zhuan)移特性和(he)開關🤟特性(xing)✌️，伏安特☁️性(xìng)與雙極型(xíng)功率晶體(tǐ)管相似。随(sui)着控制電(dian)壓Vg。的☔增加(jia)，特性㊙️曲線(xian)上移。每一(yi)條特性曲(qu)線分😍飽和(he)區、放大區(qu)和擊穿💘區(qū)。Vge=o時，k值很小(xiao)，為截止狀(zhuang)态。開關電(dian)源中的IGBT,通(tōng)過Vge電平的(de)變化，使其(qí)在飽和與(yu)截止兩種(zhǒng)狀态交替(ti)工作。轉移(yi)特性是(k一(yī)Vge)關系的描(miáo)述。k與🌐V二大(dà)部分是線(xian)性的，隻在(zai)V，很小時，才(cai)是非線性(xing)。有一個開(kai)啟電壓Vge(th) , Vge < Vge(th)時(shi)，k=o為關斷狀(zhuàng)态。使用中(zhōng)vg, ` 15V為好。開關(guān)特性是(k一(yī)Vice)曲線。可以(yǐ)看成🔞開通(tong)時基本與(yu)縱軸重合(hé)，關斷時與(yu)橫軸🔴重合(he)。體現開通(tōng)時壓降小(xiao)(1000v的管子隻(zhī)🆚有2-3V，相🌈對MOSFET來(lái)說較小)關(guan)斷時漏電(dian)流很小，與(yu)場效應管(guǎn)相當。
三、IGBT的(de)動态特性(xìng)
動态特性(xing)主要指開(kāi)通、關斷二(er)個過程有(you)關的特性(xìng)，如電流、電(diàn)⁉️壓與時間(jian)的關系。一(yi)般用典型(xíng)值或曲線(xian)來表示。圖(tú)🏃♀️4一29表示開(kai)通動态特(te)性，開通過(guo)程包括ta(o.) (開(kai)通延遲時(shi)間)Nt.(電流上(shàng)升時間)、ttvt(MOSFE’I，單(dān)獨工作時(shi)的電壓下(xia)降時間)、tfv2 (MOSFE’I，與(yu)PNP兩器件同(tong)時工作時(shí)🐆的電壓下(xià)降時間)四(si)個時間之(zhi)和。由圖可(kě)知各時間(jiān)定義範🈚圍(wéi)。當td(.) +‘後集電(diàn)🈚極電流已(yǐ)達☎️Ic，此後vc。才(cai)開始下降(jiàng)，下降分二(èr)個階段，完(wan)後v，再指數(shù)上升外加(jiā)Vge值。二個階(jie)段中t2由MOSFET的(de)栅一漏電(dian)容以及晶(jīng)體管的從(cong)放大到飽(bao)和狀态兩(liang)個因素影(ying)🤟響。
關斷時(shi)間也包括(kuo)td(o0)(關斷延遲(chí))、‘(電壓上升(shēng)), tfil (MOSFE’I，電流下降(jiang))和🌈tf2(PNP管電流(liu)下降)四個(ge)時間和。吮(shǔn)包括了晶(jīng)體管存儲(chǔ)電荷恢複(fu)後期時間(jian)，一般較長(zhǎng)一些，因此(cǐ)，對應損耗(hao)也大。常希(xī)望變小些(xiē)，以減小功(gong)耗，提高開(kai)♍關頻率。這(zhe)時，往往又(you)引起通态(tai)壓降增加(jiā)的問題。上(shang)述八個時(shí)間實際應(yīng)用中常隻(zhī)給出四個(gè)時間:tom,trIt0ff和tf。圖(tu)4一30給出一(yī)個25A,1000v的典型(xing)曲線。圖😘中(zhōng)ton = td(on) + ti “ tr = tfvl + tfv2 “ toff = td(off) + trv “ tf = tfil + tfi2 0
這些參數(shu)還與工作(zuò)集電極電(dian)流、栅極電(diàn)阻、及結的(de)溫度有關(guān)。應用時可(ke)參考器件(jian)的特性線(xiàn)。四個參數(shu)中toff增加，原(yuán)因是存儲(chǔ)電荷🚩恢複(fú)時間引起(qǐ)的。
四、IGBT的栅(shan)極驅動及(ji)其方法
IGBT的(de)栅極驅動(dong)需特别關(guan)注。它的正(zheng)偏栅壓、負(fù)偏栅壓(土(tǔ)Vge)及栅極💰串(chuan)❄️聯電阻R。對(dui)開通、關斷(duàn)時間•損耗(hao)、承受短路(lu)電流能力(lì)及dV/dt都有密(mi)切的關系(xi)。在合理範(fan)圍内變👈化(huà)V，和Rg時其關(guan)系。在掌握(wo)💘IGBT的特性💞曲(qǔ)線和💃🏻參數(shù)後可以設(she)計栅極的(de)驅動電路(lù)。MOSFEI，管的特性(xing)。因此，用于(yú)MOSFET管的驅🤞動(dong)電路均可(ke)應用。
1.直接(jiē)驅動法
前(qián)面介紹驅(qu)動MOSFEI，均有參(can)考價值。原(yuan)則上，因它(ta)的輸人特(tè)性是例如(ru)㊙️有如下幾(ji)種方法:如(ru)果要士Vge偏(piān)壓，則可參(can)照圖4一32(a)示(shì)出變壓器(qì)隔離驅動(dòng)電路，圖(b)示(shì)出光電禍(huò)合隔離驅(qu)動🤟電路。圖(tú)(b)是雙電💋源(yuan)供電的驅(qū)動電路。當(dang)V。使發光二(er)極管有電(diàn)流流過時(shí)，光電禍合(hé)器HU的三極(ji)管導通，R，上(shàng)有電流流(liú)過，場效應(yīng)管T1關斷，在(zài)v。作用下，經(jing)電阻R2, T2管的(de)基一發極(jí)有了偏流(liú)，T2迅速導通(tōng)，經🌈R。栅極電(dian)阻，IGBT得到正(zhèng)偏壓💔而導(dao)通。當幾沒(mei)有脈沖電(diàn)壓時，發光(guang)二極管不(bú)發光時，作(zuò)用過程相(xiàng)反，T1導通使(shǐ)T3導通，一❌V。經(jing)栅極電🔴阻(zu)R。加在IGBT的栅(shan)一發極♊之(zhi)間，使IGBT迅速(su)關斷。
2.集成(cheng)模塊驅動(dong)電路
鍍整(zhěng)流器目前(qian)較多使用(yong)EXB系列集成(chéng)模塊驅動(dòng)IGBT。它比分立(lì)元件的🈚驅(qū)動電路有(yǒu)體積小，效(xiao)率高，可靠(kào)性高的優(you)點。它🌐是十(shí)六腳型封(feng)🌈裝塊。内部(bù)結構為其(qí)典型應用(yong)電路。EXB840能驅(qū)動75A, 1200V的IGBT管。加(jiā)直流20V作為(wéi)集成塊工(gong)作電源。開(kai)關頻率在(zai)40千赫以下(xia)，整個驅動(dòng)電路動作(zuo)快，信号延(yan)時不超過(guò)1.5微秒。内部(bù)利用穩壓(ya)二極管産(chan)生一5V的電(dian)壓，除供内(nei)部應用外(wài)，也為👌外用(yong)提供負偏(piān)壓。集成塊(kuai)采用高速(sù)光禍輸人(ren)隔離，并有(you)🌈過流檢測(ce)及過⚽載慢(màn)速關栅等(deng)控制功能(neng)。
