資源描述：
《igbt模塊驅(qū)動(dòng)及保護(hù)技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、IGBT模塊驅(qū)動(dòng)及保護(hù)技術(shù)上網(wǎng)時(shí)間：2008-11-05??作者：蔣懷剛李喬何志偉中心論題：·深入了解IGBT的柵極特性，對(duì)設(shè)計(jì)模塊的驅(qū)動(dòng)保護(hù)技術(shù)是十分重要的·柵極串聯(lián)電阻和驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻抗對(duì)IGBT的開(kāi)通過(guò)程影響較大，對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖的波形也有影響·IGBT驅(qū)動(dòng)電路必須具備控制電路－柵極的電隔離和提供合適的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖的功能·采用慢降壓柵技術(shù)實(shí)現(xiàn)IGBT的過(guò)流保護(hù)電路·?解決方案：·設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)讓柵極電路的阻抗足夠低以盡量消除集電極－柵極寄生電容密勒效應(yīng)的負(fù)面影響·設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮柵極串聯(lián)電阻和驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻抗對(duì)IGBT的開(kāi)通過(guò)程及驅(qū)動(dòng)脈沖的波形的影響·采用慢降
2、柵壓技術(shù)來(lái)控制故障電流的下降速率，達(dá)到短路保護(hù)的目的?！けM量減小主電路的布線電感，采用低感型吸收電容器以減小關(guān)斷過(guò)電壓引言IGBT是MOSFET與雙極晶體管的復(fù)合器件。它既有MOSFET易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，又具有功率晶體管電壓、電流容量大等優(yōu)點(diǎn)。其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。IGBT是電壓控制型器件，在它的柵極－發(fā)射極間施加十幾V的直流電壓，只有μA級(jí)的漏電流流過(guò)，基本上不消耗功率。但I(xiàn)GBT的柵極－發(fā)射極間存在著較大的寄生電容（幾千至上萬(wàn)pF），在驅(qū)動(dòng)脈沖電壓
3、的上升及下降沿需要提供數(shù)A的充放電電流，才能滿足開(kāi)通和關(guān)斷的動(dòng)態(tài)要求，這使得它的驅(qū)動(dòng)電路也必須輸出一定的峰值電流。IGBT作為一種大功率的復(fù)合器件，存在著過(guò)流時(shí)可能發(fā)生鎖定現(xiàn)象而造成損壞的問(wèn)題。在過(guò)流時(shí)如采用一般的速度封鎖柵極電壓，過(guò)高的電流變化率會(huì)引起過(guò)電壓，為此需要采用軟關(guān)斷技術(shù)，因而掌握好IGBT的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)特性是十分必要的。柵極特性IGBT的柵極通過(guò)一層氧化膜與發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般只能達(dá)到20～30V，因此柵極擊穿是IGBT失效的常見(jiàn)原因之一。在應(yīng)用中有時(shí)雖然保證了柵極驅(qū)動(dòng)電壓沒(méi)有超過(guò)柵極最大額定電壓，但柵極連
4、線的寄生電感和柵極－集電極間的電容耦合，也會(huì)產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此。通常采用絞線來(lái)傳送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以減小寄生電感。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。由于IGBT的柵極－發(fā)射極和柵極－集電極間存在著分布電容Cge和Cgc，以及發(fā)射極驅(qū)動(dòng)電路中存在有分布電感Le，這些分布參數(shù)的影響，使得IGBT的實(shí)際驅(qū)動(dòng)波形與理想驅(qū)動(dòng)波形不完全相同，并產(chǎn)生了不利于IGBT開(kāi)通和關(guān)斷的因素。這可以用帶續(xù)流二極管的電感負(fù)載電路（見(jiàn)圖1）得到驗(yàn)證。ShenLongbaolookintheeyes,forachancetokillhim.ShenLongbao
5、behindsmarttokeepgendarmes,pickedupabrickreservoirincottonvest,walkedintoasmallalleycorner,seeingfourweeksnobodywillstepupandpulledoutbricksAsahionmilitarypoliceknockeddown.UnsuspectingJapanesemilitarypolicewasflaccidparalysis.ShenLongbaopickedtheJapanesemilitarypolicegunincot
6、tonvest,leave圖1IGBT開(kāi)關(guān)等效電路和開(kāi)通波形在t0時(shí)刻，柵極驅(qū)動(dòng)電壓開(kāi)始上升，此時(shí)影響柵極電壓uge上升斜率的主要因素只有Rg和Cge，柵極電壓上升較快。在t1時(shí)刻達(dá)到IGBT的柵極門檻值，集電極電流開(kāi)始上升。從此時(shí)開(kāi)始有2個(gè)原因?qū)е聈ge波形偏離原有的軌跡。首先，發(fā)射極電路中的分布電感Le上的感應(yīng)電壓隨著集電極電流ic的增加而加大，從而削弱了柵極驅(qū)動(dòng)電壓，并且降低了柵極－發(fā)射極間的uge的上升率，減緩了集電極電流的增長(zhǎng)。其次，另一個(gè)影響柵極驅(qū)動(dòng)電路電壓的因素是柵極－集電極電容Cgc的密勒效應(yīng)。t2時(shí)刻，集電極電流達(dá)到最大值，進(jìn)而柵
7、極－集電極間電容Cgc開(kāi)始放電，在驅(qū)動(dòng)電路中增加了Cgc的容性電流，使得在驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻抗上的壓降增加，也削弱了柵極驅(qū)動(dòng)電壓。顯然，柵極驅(qū)動(dòng)電路的阻抗越低，這種效應(yīng)越弱，此效應(yīng)一直維持到t3時(shí)刻，uce降到零為止。它的影響同樣減緩了IGBT的開(kāi)通過(guò)程。在t3時(shí)刻后，ic達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，影響柵極電壓uge的因素消失后，uge以較快的上升率達(dá)到最大值。由圖1波形可看出，由于Le和Cgc的存在，在IGBT的實(shí)際運(yùn)行中uge的上升速率減緩了許多，這種阻礙驅(qū)動(dòng)電壓上升的效應(yīng)，表現(xiàn)為對(duì)集電極電流上升及開(kāi)通過(guò)程的阻礙。為了減緩此效應(yīng)，應(yīng)使IGBT模塊的Le和Cgc及柵
8、極驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)阻盡量小，以獲得較快的開(kāi)通速度。IGBT關(guān)斷時(shí)的波形如圖2所示。t0時(shí)刻?hào)艠O驅(qū)動(dòng)電壓開(kāi)始下降，在t1時(shí)刻達(dá)到
