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                        IGBT模块

                        [10-21 14:25:09]   来源http://www.mkld.icu  电路基础   阅读9999

                        概要和电压低开关频率高可达20kHz的特性最近西门子公司新推出的低饱和压降2.2V的NPTIGBT?#38405;?#26356;佳是继东芝富士IR摩?#26032;?#25289;等公司开发研制的新?#20998;? IGBT的发展趋势是高耐压大电流高速度低压降高可靠性低成本在高压变频器的发展方面简化其主电路减少使用器件提高可靠性降低制造成本简化调试工作等都与IGBT的应用有关所以世界各大器件公司都在努力研究开发预计23年内会有突破性的进展目前适用于高压变频器的有电压型HVICBTIGCT电流型SGCT等 2关断浪涌电压 关断浪涌电压是在关断?#24067;?#27969;过IGBT的电流被切断而产生的瞬时电压它是因电动机感性负载L及电路?#26032;?#30005;感Lp而产生的在极端情况下关断浪涌电压将导致器件的损坏电路中的漏电感Lp由器件制造结构而定因此要尽可能减小电感L如合理分布排列缩短导线长度适当?#28044;?#20943;厚铜排尺寸等 3恢复浪涌电压 续流二极管是为当ICBT下臂关断时电感性电流在上臂续流提供通路这时处正向导通它将减小didt的值防止产生过电压但当下臂导通时续流二极管反向恢复变为负值而关断电流将要下降为零值这时因Lp存在要产生浪涌电压阻止电流的下降尤其当使用硬恢复二极管

                        IGBT模块,http://www.mkld.icu
                        1IGBT的主要用途 IGBT是先进的第三代功率模块工作频率为120kHz主要应用在变频器的主电路逆变器及一切逆变电路即DCAC变换中如电动汽车伺服控制器UPS开关电?#30784;?#26025;波电?#30784;?#26080;轨电车等问世迄今有十多年历史?#36127;?#24050;替代一切其他功率器件如SCRGTOGTRMOSFET双极型达林顿晶体管等如今功率可高达1MW的低频应用中单个器件电压可达4.0kYPT结构至6.5kVNPT结构电流可达1.5kA是较为理想的功率模块
                         
                        IGBT是电压型控制器件具有输人阻抗高驱动功率小控制电路简单开关损耗小通断速度快工作频率高功率容量大等优点实质是个复合功率器件它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体又因先进的加工技术使其具有通态饱和电压低开关频率高可达20kHz的特性最近西门子公司新推出的低饱和压降2.2V的NPTIGBT?#38405;?#26356;佳是继东芝富士IR摩?#26032;?#25289;等公司开发研制的新?#20998;?br/> 
                        IGBT的发展趋势是高耐压大电流高速度低压降高可靠性低成本在高压变频器的发展方面简化其主电路减少使用器件提高可靠性降低制造成本简化调试工作等都与IGBT的应用有关所以世界各大器件公司都在努力研究开发预计23年内会有突破性的进展目前适用于高压变频器的有电压型HVICBTIGCT电流型SGCT等
                         
                        2关断浪涌电压 关断浪涌电压是在关断?#24067;?#27969;过IGBT的电流被切断而产生的瞬时电压它是因电动机感性负载L及电路?#26032;?#30005;感Lp而产生的在极端情况下关断浪涌电压将导致器件的损坏电路中的漏电感Lp由器件制造结构而定因此要尽可能减小电感L如合理分布排列缩短导线长度适当?#28044;?#20943;厚铜排尺寸等
                         
                        3恢复浪涌电压 续流二极管是为当ICBT下臂关断时电感性电流在上臂续流提供通路这时处正向导通它将减小didt的值防止产生过电压但当下臂导通时续流二极管反向恢复变为负值而关断电流将要下降为零值这时因Lp存在要产生浪涌电压阻止电流的下降尤其当使用硬恢复二极管时将产生较高的反向恢复的didt值可导致很高的瞬时电压出现
                         
                        4缓冲电路 缓冲电路是用以控制关断浪涌电压和恢复

                        浪涌电压减少模块的开关损耗及瞬时过电压值的虽然IGBT具有强大的开关安全工作区但仍需控制瞬时电压值而缓冲电路在每次开关循?#20998;?#37117;可通过IGBT放电虽有?#27426;?#21151;耗产生但能确保使用的安全常用的几种IGBT缓冲电路如图2 26所?#23613;?/P>

                        图a中缓冲电路仅由一个低电容量的电容器组成对小功率单元模块可接在C和E之间对六合一封装模块可接P和N之间此电路对减小瞬变电压有效简单成本低适用小功率器件
                         
                        图b中缓冲电路使用快速二极管可钳位瞬变电压从而抑制与母线间的寄生电感作减幅振?#30784;ѽRC为时间常数设为开关周期T的13?#22788;?T313fz适用于中功率器件
                         
                        图c类似于图2b但具有更小的回路电感直接于每个IGBT的C极和E极并使用一个小型RCD阻容二极管效果较好能抑制缓冲电路的寄生振荡适用于大功率器件缓冲电路的具体推荐?#23548;?#34920;2 14

                        表2 14推荐的缓冲电路和功率电路设计

                        在直流母线电压较高的情况下也许有必要对这些大电流双单元模块采用图c所示的缓冲电路在这种情况下可选用对单元模块给出的推荐组合
                         
                        5减小功率电路的电感 浪涌电压的能量与12LpI成正比因此减小导线Lp是主要?#27169;?#36208;线可选用多层正?#33322;?#21449;宽扁形叠层母线如大功率变频器的?#27010;?#31561;一般都采用上述方法例如罗克韦尔A B公司等变频器就是用这样的方法来减小

                        功率电路的电感
                         
                        6接地回路?#38382;?当栅极G驱动或控制信号与主电路共用一个电流路径时会导致产生接地回路这可能出现本应是接地的电位而?#23548;?#26377;几伏的电位值使本来偏置截止的器件可能导通而造成误动作因此在大功率IGBT应用中或didt很高时应避免接地回路噪声故对不同容量的器件有下述三种电路如图2所?#23613;?/P>

                        图2a是存在共地回路电位问题?#27169;?#23427;的栅极电源地线与主电路母线相通适用于小于100A的六合一封装器件但仍要高反偏置电压515V
                         
                        图2b对下半臂器件选用独立栅极电源供电采用辅助发射极和就近驱动电源退耦电容的方法能使接地回路噪声得到最好抑制适用200A以下模块
                         
                        图2c对下半臂每一个栅极驱动电路都采用了分离绝缘电源以消除接地回路的噪声问题效果更好适用不

                        小于300A的模块
                         
                        7IGBT的损耗 损耗指IGBT在开通或关断过渡过程期间的功率损耗当PWM信号频率大于5kHz时开关损耗会非常显著因此在使用变频器时必须正确地选择载波频率值载波频率的大小与器件的开关损耗器件的发热电流的波形干扰的大小电动机的噪声和振动等有关因此按照不同功率的电动机和现场条件来正确选择载波频率值也是变频器调试中的一个主要?#26041;ڡ?br/>

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