关于IGBT的讨论

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关于 IGBT 的讨论 IGBT 的基本结构 IGBT 的工作原理和工作特性 IGBT 的擎住效应和安全工作区 IGBT 的驱动与保护技术集成 IGBT 驱动电路 EXB841 EXB841 原理分析使用 IGBT 中的注意事项和 EXB841 典型应用电路 IGBT 的基本结构绝缘栅双极晶体管本质上是一个场效应晶体管, 只是在漏极和漏区之间多了一个 P 型层根据国际电工委员会 IEC

1 关于 IGBT 的讨论 IGBT 的基本结构 IGBT 的工作原理和工作特性 IGBT 的擎住效应和安全工作区 IGBT 的驱动与保护技术集成 IGBT 驱动电路 EXB841 EXB841 原理分析使用 IGBT 中的注意事项和 EXB841 典型应用电路 IGBT 的基本结构绝缘栅双极晶体管本质上是一个场效应晶体管, 只是在漏极和漏区之间多了一个 P 型层根据国际电工委员会 IEC / TC ( CO ) 文件建议, 其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名图 2-53 所示为一个 N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构, N + 区称为源区, 附于其上的电极称为源极 N + 区称为漏区器件的控制区为栅区, 附于其上的电极称为栅极沟道在紧靠栅区边界形成在漏源之间的 P 型区 ( 包括 P + 和一 P 区 )( 沟道在该区域形成 ), 称为亚沟道区 ( Subchannel region ) 而在漏区另一侧的 P + 区称为漏注入区 ( Drain injector ), 它是 IGBT 特有的功能区, 与漏区和亚沟道区一起形成 PNP 双极晶体管, 起发射极的作用, 向漏极注入空穴, 进行导电调制, 以降低器件的通态电压附于漏注入区上的电极称为漏极 Zeon PDF Driver Trial

2 为了兼顾长期以来人们的习惯, IEC 规定 : 源极引出的电极端子 ( 含电极端 ) 称为发射极端 ( 子 ), 漏极引出的电极端 ( 子 ) 称为集电极端 ( 子 ) 这又回到双极晶体管的术语了但仅此而已 IGBT 的结构剖面图如图 2-53 所示它在结构上类似于 MOSFET, 其不同点在于 IGBT 是在 N 沟道功率 MOSFET 的 N + 基板 ( 漏极 ) 上增加了一个 P + 基板 ( IGBT 的集电极 ), 形成 PN 结 j 1, 并由此引出漏极栅极和源极则完全与 MOSFET 相似由图可以看出, IGBT 相当于一个由 MOSFET 驱动的厚基区 GTR, 其简化等效电路如图 2-55 所示图中 R dr 是厚基区 GTR 的扩展电阻 IGBT 是以 GTR 为主导件 MOSFET 为驱动件的复合结构 N 沟道 IGBT 的图形符号有两种, 如图 2-56 所示实际应用时, 常使用图 2-5 6b 所示的符号对于 P 沟道, 图形符号中的箭头方向恰好相反, 如图 2-57 所示 IGBT 的开通和关断是由栅极电压来控制的当栅极加正电压时, MOSFET 内形成沟道, 并为 PNP 晶体管提供基极电流, 从而使 IGBT 导通, 此时, 从 P + 区注到一 N 区进行电导调制, 减少一 N 区的电阻 R dr 值, 使高耐压的 IGBT 也具有低的通态压降在栅极上加负电压时, MOSFET 内的沟道消失, PNP 晶体管的基极电流被切断, IGBT 即关断正是由于 IGBT 是在 N 沟道 MOSFET 的 N + 基板上加一层 P + 基板, 形成了四层结构, 由 PNP - NPN 晶体管构成 IGBT 但是, NPN 晶体管和发射极由于铝电极短路, 设计时尽可能使 NPN 不起作用所以说,IGBT 的基本工作与 NPN

3 晶体管无关, 可以认为是将 N 沟道 MOSFET 作为输入极, PNP 晶体管作为输出极的单向达林顿管采取这样的结构可在 N 一层作电导率调制, 提高电流密度这是因为从 P + 基板经过 N + 层向高电阻的 N -- 层注入少量载流子的结果 IGBT 的设计是通过 PNP - NPN 晶体管的连接形成晶闸管 IGBT 的工作原理和工作特性 IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道, 给 PNP 晶体管提供基极电流, 使 IGBT 导通反之, 加反向门极电压消除沟道, 流过反向基极电流, 使一 IGBT 关断 IGBT 的驱动方法和 MOSFET 基本相同, 只需控制输入极 N 沟道 MOSFET, 所以具有高输入阻抗特性当 MOSFET 的沟道形成后, 从 P + 一基极注入到 N 层的空穴 ( 少子 ), 一一对 N 层进行电导调制, 减小 N 层的电阻, 使 IGBT 在高电压时, 也具有低的通态电压 IGBT 的工作特性包括静态和动态两类 : 1. 静态特性 IGBT 的静态特性主要有伏安特性转移特性和开关特性 IGBT 的伏安特性是指以栅源电压 U gs 为参变量时, 漏极电流与栅极电压之间的关系曲线输出漏极电流比受栅源电压 U gs 的控制, U gs 越高, I d 越大它与 GTR 的输出特性相似. 也可分为饱和区 1 放大区 2 和击穿特性 3 部分在截止状态下的 IGBT, 正向电压由 J 2 结承担, 反向电压由 J 1 结承担如果无 N + 缓冲区, 则正反向阻断电压可以做到同样水平, 加入 N + 缓冲区后, 反向关断电压只能达到几十伏水平, 因此限制了 IGBT 的某些应用范围 IGBT 的转移特性是指输出漏极电流 I d 与栅源电压 U gs 之间的关系曲线它与 MOSFET 的转移特性相同, 当栅源电压小于开启电压 U gs(th) 时, IGBT 处于关断状态在 IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内, I d 与 U gs 呈线性关系最高栅源电压受最大漏极电流限制, 其最佳值一般取为 15V 左右 IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系 IGBT 处于导通态时, 由于它的 PNP 晶体管为宽基区晶体管, 所以其 B 值极低尽管等效电路为达林顿结构, 但流过 MOSFET 的电流成为 IGBT 总电流的主要部分此时, 通态电压 U ds(on) 可用下式表示 U ds(on) = U j1 + U dr + I droh ( 2-14 )

4 式中 U j1 J I 结的正向电压, 其值为 0.7 ~1V ; U dr 扩展电阻 R dr 上的压降 ; R oh 沟道电阻通态电流 I ds 可用下式表示 : I ds =(1+B pnp )I mos (2-15 ) 式中 I mos 流过 MOSFET 的电流由于 N + 区存在电导调制效应, 所以 IGBT 的通态压降小, 耐压的 IGBT 通态压降为 2 ~ 3V IGBT 处于断态时, 只有很小的泄漏电流存在 1000V 2. 动态特性 IGBT 在开通过程中, 大部分时间是作为 MOSFET 来运行的, 只是在漏源电压 U ds 下降过程后期, PNP 晶体管由放大区至饱和, 又增加了一段延迟时间 t d(on) 为开通延迟时间, t ri 为电流上升时间实际应用中常给出的漏极电流开通时间 t on 即为 t d (on) t ri 之和漏源电压的下降时间由 t fe1 和 t fe2 组成, 如图 2-58 所示

5 IGBT 在关断过程中, 漏极电流的波形变为两段因为 MOSFET 关断后, PNP 晶体管的存储电荷难以迅速消除, 造成漏极电流较长的尾部时间, t d(off) 为关断延迟时间, t rv 为电压 U ds(f) 的上升时间实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间 T f 由图 2-59 中的 t (f1) 和 t (f2) 两段组成, 而漏极电流的关断时间 t (off) =t d(off) +t rv 十 t (f) ( 2-16 ) 式中, t d(off) 与 t rv 之和又称为存储时间 IGBT 的擎住效应与安全工作区擎住效应在分析擎住效应之前, 我们先回顾一下 IGBT 的工作原理 ( 这里假定不发生擎住效应 ) 1. 当 U ce < 0 时, J 3 反偏, 类似反偏二极管, IGBT 反向阻断 ; 2. 当 U ce > 0 时, 在 U c <U th 的情况下, 沟道未形成, IGBT 正向阻断 ; 在 U g> U th 情况下, 栅极的沟道形成, N + 一区的电子通过沟道进入 N 漂移一一区, 漂移到 J 3 结, 此时 J 3 结是正偏, 也向 N 区注入空穴, 从而在 N 区产生电导调制, 使 IGBT 正向导通 3. IGBT 的关断在 IGBT 处于导通状态时, 当栅极电压减至为零, 此时 U g = 0 < U th, 沟道消失, 通过沟道的电子电流为零, 使 I c 有一个突一降但由于 N 区注入大量电子空穴对, I C 不会立刻为零, 而有一个拖尾时间 IGBT 为四层结构, 体内存在一个奇生晶体管, 其等效电路如图 2-60 所示在 V 2 的基极与发射极之间并有一个扩展电阻 R br, 在此电阻上 P 型体区的横向空穴会产生一定压降, 对 J 3 结来说, 相当于一个正偏置电压在规定的漏极电流范围内, 这个正偏置电压不大, V2 不起作用, 当 I d 大到一定程度时, 该正偏置电压足以使 V2 开通, 进而使 V2 和 V3 处于饱和状态, 于是寄生晶体管开通, 栅极失去控制作用, 这就是所谓的擎住效应.IGBT 发生擎住效应后, 漏极电流增大, 造成

6 过高功耗, 导致损坏可见, 漏极电流有一个临界值 I dm, 当 I d 会产生擎住效应 > I dm 时便在 IGBT 关断的动态过程中, 假若 du ds / dt 过高, 那么在 J 2 结中引起的位移电流 C j2 ( du ds /d t ) 会越大, 当该电流流过体区扩展电阻 R br 时, 也可产生足以使晶体管 V2 开通的正向偏置电压, 满足寄生晶体管开通擎住的条件, 形成动态擎住效应使用中必须防止 IGBT 发生擎住效应, 为此可限制 I dm 值, 或者用加大栅极电阻 R g 的办法延长 IGBT 关断时间, 以减少 d U ds /d t 值值得指出的是, 动态擎住所允许的漏极电流比静态擎住所允许的要小, 故生产厂家所规定的 I d 值是按动态擎住所允许的最大漏极电流来确定的安全工作区安全工作区 ( SO A ) 反映了一个晶体管同时承受一定电压和电流的能力 IGBT 开通时的正向偏置安全工作区 ( FBSOA ), 由电流电压和功耗三条边界极限包围而成最大漏极电流 I dm 是根据避免动态擎住而设定的, 最大漏源电压 U dsm 是由 IGBT 中晶体管 V3 的击穿电压所确定, 最大功耗则是由最高允许结温所决定导通时间越长, 发热越严重, 安全工作区则越窄, 如图 2-61 所示 IGBT 的反向偏置安全工作区 ( RBSOA) 如图 2-61b 所示, 它随 IGBT 关断时的 duds/ dt 而改变, duds/ dt 越高, RBSOA 越窄

7 IGBT 的驱动与保护技术 1. IGBT 的驱动条件驱动条件与 IGBT 的特性密切相关设计栅极驱动电路时, 应特别注意开通特性负载短路能力和 du ds / dt 引起的误触发等问题正偏置电压 U ge 增加, 通态电压下降, 开通能耗 E on 也下降, 分别如图 2-62 a 和 b 所示由图中还可看出, 若 +U ge 固定不变时, 导通电压将随漏极电流增大而增高, 开通损耗将随结温升高而升高负偏电压 -U ge 直接影响 IGBT 的可靠运行, 负偏电压增高时漏极浪涌电流明显下降, 对关断能耗无显著影响,-Uge 与集电极浪涌电流和关断能耗 E off 的关系分别如图 2-63 a 和 b 所示门极电阻 R g 增加, 将使 IGBT 的开通与关断时间增加 ; 因而使开通与关断能耗均增加而门极电阻减少, 则又使 di/dt 增大, 可能引发 IGBT 误导通,

8 同时 Rg 上的损耗也有所增加具体关系如图 2-64 由上述不难得知 : IGBT 的特性随门极驱动条件的变化而变化, 就象双极型晶体管的开关特性和安全工作区随基极驱动而变化一样但是 IGBT 所有特性不能同时最佳化双极型晶体管的开关特性随基极驱动条件 ( I b1, I b2 ) 而变化然而, 对于 IGBT 来说, 正如图 2-63 和图 2-64 所示, 门极驱动条件仅对其关断特性略有影响因此, 我们应将更多的注意力放在 IGBT 的开通短路负载容量上对驱动电路的要求可归纳如下 :

9 l ) IGBT 与 MOSFET 都是电压驱动, 都具有一个 2. 5 ~ 5V 的阈值电压, 有一个容性输入阻抗, 因此 IGBT 对栅极电荷非常敏感故驱动电路必须很可靠, 要保证有一条低阻抗值的放电回路, 即驱动电路与 IGBT 的连线要尽量短 2 ) 用内阻小的驱动源对栅极电容充放电, 以保证栅极控制电压 Uge, 有足够陡的前后沿, 使 IGBT 的开关损耗尽量小另外, IGBT 开通后, 栅极驱动源应能提供足够的功率, 使 IGBT 不退出饱和而损坏 3 ) 驱动电路要能传递几十 khz 的脉冲信号 4 ) 驱动电平 +U ge 也必须综合考虑 +U ge 增大时, IGBT 通态压降和开通损耗均下降, 但负载短路时的 I c 增大, IGBT 能承受短路电流的时间减小, 对其安全不利, 因此在有短路过程的设备中 U ge 应选得小些, 一般选 12 ~ 15V 5 ) 在关断过程中, 为尽快抽取 PNP 管的存储电荷, 须施加一负偏压 U ge, 但它受 IGBT 的 G E 间最大反向耐压限制, 一般取 -1v -10V 6 ) 在大电感负载下, IGBT 的开关时间不能太短, 以限制出 di/dt 形成的尖峰电压, 确保 IGBT 的安全 7 ) 由于 IGBT 在电力电子设备中多用于高压场合, 故驱动电路与控制电路在电位上应严格隔离 8 ) IGBT 的栅极驱动电路应尽可能简单实用, 最好自身带有对 IGBT 的保护功能, 有较强的抗干扰能力

10 集成化 IGBT 专用驱动器 EXB841 现在, 大电流高电压的 IGBT 已模块化, 它的驱动电路除上面介绍的由分立元件构成之外, 现在已制造出集成化的 IGBT 专用驱动电路其性能更好, 整机的可靠性更高及体积更小集成化驱动电路的构成及性能下面以富士电机公司 EXB 系列驱动器为例加以介绍 EXB850 ( 851 ) 为标准型 ( 最大 10kHz 运行 ), 其内部电路框图如图 2-65 所示 EXB840 ( 841 ) 是高速型 ( 最大 40kHz 运行 ), 其内部电路框图如图 2-65b 所示它为直插式结构, 额定参数和运行条件可参考其使用手册 EXB 系列驱动器的各引脚功能如下 : 脚 1 : 连接用于反向偏置电源的滤波电容器 ; 脚 2 : 电源 ( + 20V ); 脚 3 : 驱动输出 ; 脚 4 : 用于连接外部电容器, 以防止过流保护电路误动作 ( 大多数场合不需要该电容器 ); 脚 5 : 过流保护输出 ; 脚 6 : 集电极电压监视 ; 脚 7 8 : 不接 ; 脚 9 : 电源 ; 脚 : 不接 ; 脚 : 驱动信号输入 (-,+); 由于本系列驱动器采用具有高隔离电压的光耦合器作为信号隔离, 因此能用于交流 3 80V 的动力设备上

11 IGBT 通常只能承受 10us 的短路电流, 所以必须有快速保护电路 EXB 系列驱动器内设有电流保护电路, 根据驱动信号与集电极之间的关系检测过电流, 当集电极电压高时, 虽然加入信号也认为存在过电流, 但是如果发生过电流, 驱动器的低速切断电路就慢速关断 IGBT ( < 10Us 的过流不响应 ), 从而保证 1GBT 不被损坏如果以正常速度切断过电流, 集电极产生的电压尖脉冲足以破坏 IGBT, 关断时的集电极波形如图 2-6 6b 所示. IGBT 在开关过程中需要一个十 15V 电压以获得低开启电压, 还需要一个一 5V 关栅电压以防止关断时的误动作这两种电压 (+ 15V 和一 5V ) 均可由 20v 供电的驱动器内部电路产生, 如图 C 所示 EXB841 剖析为了更好地应用 IGBT, 有关专家对 EXB841 作了解剖, 经反复测试整理, 得到 EXB841 的原理图, 如图 2-67 所示图中参数均为实际测得, 引脚标号与实际封装完全相同 EXB841 由放大部分过流保护部分和 5V 电压基准部分组成放大部分由光耦合器 IS01 ( TLP550 ) V2 V4 V5 和 R1 C1 R2 R9 组成, 其中 IS01 起隔离作用, V2 是中间级, V4 和 V5 组成推挽输出过流保护部分由 V1 V3 VD6 VZI 和 C2 R3 R4 R5 R6 C3 R7 R8 C4 等组成它们实现过流检测和延时保护功能 EXB84l 的脚 6 通过快速二极管 VD7 接至 IGBT 的集电极, 显然它是通过检测电压 Uce 的高低来判断是否发生短路 5V 电压基准部分由 r10, VZ2 和 C5 组成, 既为驱动 IGBT 提供一 5V 反偏压, 同时也为输入光耦合器 IS01 提供副方电源

12 详细介绍理 : 1 ) 正常开通过程 EXB841 工作原当控制电路使 EXB841 输入端脚 14 和脚 15 有 10mA 的电流流过时, 光耦合器 IS0l 就会导通, A 点电位迅速下降至 0V, 使 V1 和 V 2 截止 ; V 2 截止使 D 点电位上升至 20V, V4 导通, V5 截止, EXB841 通过 V4 及栅极电阻 Rg 向 IGBT 提供电流使之迅速导通, Uc 下降至 3V 与此同时, V1 截止使 +20V 电源通 R 3 向电容 C 2 充电, 时间常数为 r 1 r 1 =R 3 C 2 =2.42us ( 2-17 ) 又使 B 点电位上升, 它由零升到 13V 的时间可用下式求得 : 13 = 20 ( 1 - e (-t/r 1) ( 2-18 )

13 t=2.54us ( 2-19 ) 然而由于 IGBT 约 lus 后已导通, U ce 下降至 3V, 从而将 EXB841 脚 6 电位箝制在 8V 左右, 因此 B 点和 C 点电位不会充到 13V, 而是充到 8V 左右, 这个过程时间为 1. 24us ; 又稳压管 VZ1 的稳压值为 13V, IGBT 正常开通时不会被击穿, V3 不通, E 点电位仍为 20V 左右, 二极管 VD6 截止, 不影响 V4 和 V5 的正常工作 2 ) 正常关断过程控制电路使 EXB841 输入端脚 14 和脚 15 无电流流过, 光耦合器 IS01 不通, A 点电位上升使 V1 和 V2 导通 ; V 2 导通使 V 4 截止, V 5 导通, IGBT 栅极电荷通过 V 5 迅速放电, 使 EXB841 的脚 3 电位迅速下降至 0V ( 相对于的 EXB841 脚 1 低 5V ), 使 IGBT 可靠关断, U ce 迅速上升, 使 EXB841 的脚 6 悬空与此同时 V1 导通, C2 通过 V1 更快放电, 将 B 点和 C 点电位箝在 0V, 使 VZ1 仍不通, 后继电路不会动作, IGBT 正常关断 3 ) 保护动作设 IGBT 已正常导通, 则 V1 和 V2 截止, V4 导通, V 5 截止, B 点和 C 点电位稳定在 8V 左右, VZ1 不被击穿, V3 不导通, E 点电位保持为 20V, 二极管 VD6 截止若此时发生短路, IGBT 承受大电流而退饱和, U ce 上升很多, 二极管 VD7 截止, 则 EXB841 的脚 6 悬空, B 点和 C 点电位开始由 8V 上升 ; 当上升至 13V 时, VZ1 被击穿, V 3 导通, C4 通过 R7 和 V 3 放电, E 点电位逐步下降, 二极管 VD 6 导通时 D 点电位也逐步下降, 从而使 EXB841 的脚 3 电位也逐步下降, 缓慢关断 IGBT B 点和 C 点电位由 8V 上升到 13V 的时间可用下式求得 13 = 20 ( 1--e (--t/r 1 ) --8e (--t/r 1 ) ( 2-20 ) t == l.3us (2-21 ) C3 与 R7 组成的放电时间常数为 r 2 =C 3 R 7 = 4.84uS ( 2-22 ) E 点由 2 0V 下降到 3.6V 的时间可用下式求得 3.6= 20e -t/r2 ( 2-23 )

14 t = 8.3uS ( 2-24 ) 此时慢关断过程结束, IGBT 栅极上所受偏压为 0oV ( 设 V3 管压降为 0. 3V, V6 和 V5 的压降为 0.7V ) 这种状态一直持续到控制信号使光电耦合器 IS0l 截止, 此时 V1 和 V 2 导通, V 2 导通使 D 点下降到 0V, 从而 V 4 完全截止, V 5 完全导通, IGBT 栅极所受偏压由慢关断时的 0V 迅速下降到一 5V, IGBT 完全关断 V1 导通使 C2 迅速放电 V 3 截止, 20V 电源通过 R8 对 C4 充电, RC 充电时间常数为 T3 = C4R8 = 48.4uS ( 2 25 ) 则 E 点由 3. 6V 充至 19V 的时间可用下式求得 : 19=20 ( l 一 e -t/r 3 )+ 3.6e t =13 5 us ( ) - t/r 3 ( 2-26 ) 则 E 点恢复到正常状态需 135us, 至此 EXB841 完全恢复到正常状态, 可以进行正常的驱动与前述的 IGBT 驱动条件和保护策略相对照, 以上所述说明 EXB841 确实充分考虑到 IGBT 的特点, 电路简单实用, 有如下特点 : 1 ) 模块仅需单电源十 20V 供电, 它通过内部 5 V 稳压管为 IGBT 提供了 +15V 和 -5V 的电平, 既满足了 IGBT 的驱动条件, 又简化了电路, 为整个系统设计提供了很大方便 2 ) 输入采用高速光耦隔离电路, 既满足了隔离和快速的要求, 又在很大程度上使电路结构简化 3 ) 通过精心设计, 将过流时降低 U ge 与慢关断技术综合考虑, 按前面所述, 短路时 EXB841 各引脚波形如图 2-68 所示可见一旦电路检测到短路后, 要延迟约 1.5 us ( VZ1 导通时, R4 会有压降 ) U ge 才开始降低, 再过约 8us 后 U ge 才降低到 0V( 相对 EXB841 的脚 1 ) 在这 10us 左右的时间内, 如果短路现象消失, U ge 会逐步恢复到正常值, 但恢复时间决定于时间常数 t 3, 时间是较长的

15 注意事项及 EXB841 典型应用电路根据以上分析, 有以下几个方面需要注意 : 1 ) EXB841 只有 1.5us 的延时, 慢关断动作时间约 8us, 与使用手册上标明的对 < 10us 的过电流不动作是有区别的 2 ) 由于仅有 1.5us 的延时, 只要大于 1.5 us 的过流都会使慢关断电路工作由于慢关断电路的放电时间常数 t 2 较小, 充电时间常数 t 3 较大, 后者是前者的 10 倍, 因此慢关断电路一旦工作, 即使短路现象很快消失, EXB841 中的脚 3 输出也难以达到 U ge =+ 15V 的正常值如果 EXB841 的 C4 已放电至终了值 ( 3.6V ), 则它被充电至 20v 的时间约为 140us, 与本

16 脉冲关断时刻相距 140us 以内的所有后续脉冲正电平都不会达到 Uge= + 15V, 即慢关断不仅影响本脉冲, 而且可能影响后续的脉冲 3 ) 由图 2-67 可知光耦合器 IS01 由十 5V 稳压管供电, 这似乎简化了电路, 但由于 EXB841 的脚 1 接在 IGBT 的 E 极, IGBT 的开通和截止会造成其电位很大的跳动, 可能会有浪涌尖峰, 这无疑对 EXB841 可靠运行不利另外, 从其 PCB 实际走线来看, 光耦合器阴叮的脚 8 到稳压管 VZZ 的走线很长, 而且很靠近输出级 ( V4 V5 ), 易受干扰 4 ) IGBT 开通和关断时, 稳压管 VZ 2 易受浪涌电压和电流冲击, 易损坏另外, 从印刷电路板 PCB 实际走线看, VZ 2 的限流电阻 R10 两端分别接在 EXB841 的脚 1 和脚 2 上, 在实际电路测试时易被示波器探头等短路, 从而可能损坏 VZ2, 使 EXB841 不能继续使用 ( 3 ) 驱动器的应用 EXB850 和 EXB851 驱动器分别能驱动 150A / 600V 75A / 1200V 400A / 600V 300A / 1200V 的 IGBT, 驱动电路信号延迟 <4Us, 适用于高达 10kHz 的开关电路应用电路如图 2-69 所示如果 IGBT 集电极产生大的电压尖脉冲, 可增大 IGBT 栅极串联电阻 R g 来加以限制 EXB84O / EXB841 高速型驱动器分别能驱动 150A / 600V 75A / 1200V 400A / 600V 200A / 1200V 的 IGBT, 驱动电路信号延迟 < lus, 适用于高达 40kHz 的开关电路它的应用电路如图 2-70 所示 ( 4 ) 使用 EXB 系列驱动器应注意的问题 l ) 输入与输出电路应分开, 即输入电路 ( 光耦合器 ) 接线远离输出电路, 以保证有适当的绝缘强度和高的噪音阻抗 2 ) 使用时不应超过使用手册中给出的额定参数值如果按照推荐的运行条件工作, IGBT 工作情况最佳如果使用过高的驱动电压会损坏 IGBT, 而不足的驱动电压又会增加 IGBT 的通态压降过大的输入电流会增加驱动电路的信号延迟, 而不足的输入电流会增加 IGBT 和二极管的开关噪声 3 ) IGBT 的栅射极回路的接线长度一定要小于 lm, 且应使用双绞线 4 ) 电路中的电容器 C1 和 C2 用来平抑因电源接线阻抗引起的供电电压变化, 而不是作为电源滤波用 5 ) 增大 IGBT 的栅极串联电阻 Rg, 抑制 IGBT 集电极产生大的电压尖脉冲

17 最后, 再谈一下 IGBT 的保护问题因为 IGBT 是由 MOSFET 和 GTR 复合而成的, 所以 IGBT 的保护可按 GTR MOSFET 保护电路来考虑主要是栅源过压保护静电保护准饱和运行采用 R - C - VD 缓冲电路等等这些前面已经讲过, 故不再赘述另外应在 IGBT 电控系统中设置过压欠压过流和过热保护单元, 以保证安全可靠工作应该指出, 必须保证 IGBT 不发生擎住效应具体做法是, 实际中 IGBT 使用的最大电流不超过其额定电流图 2-70 EXB8 41 典型应用电路

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电子技术基础 ( 第版 ) 3. 图解单相桥式整流电路 ( 图 4-1-3) 电路名称电路原理图波形图整流电路的工作原理 1. 单相半波整流电路 u 1 u u sin t a t 1 u 0 A B VD I A VD R B 直流稳压电源第 4 章 4.1 整流电路及其应用学习目标 1. 熟悉单相整流电路的组成, 了解整流电路的工作原理. 掌握单相整流电路的输出电压和电流的计算方法, 并能通过示波器观察整流电路输出电压的波形 3. 能从实际电路中识读整流电路, 通过估算, 能合理选用整流元器件 4.1.1 认识整流电路 1. 图解单相半波整流电路 ( 图 4-1-1) 电路名称电路原理图波形图 4-1-1. 图解单相全波整流电路