柵極驅動電路的阻抗越低,這種效應越弱,此效應一直維持到t3時刻,Uce降到IGBT的飽和電壓為止。它的影響同樣減緩了IGBT的開通過程。在t3時刻后,Ic達到穩態值,影響柵極電壓Uge的因素消失后,Uge以較快的上升率達到**大值。從圖1的波形可以看出,由于Le和Cge的存在,在IGBT的實際運行中Uge減緩了許多,這種阻礙驅動電壓上升的效應,表現為對集電極電流上升及開通過程的阻礙。為了減緩此效應,應使IGBT模塊的Le和Cgc和柵極驅動電路的內阻盡量的小,以獲得較快的開通速度。圖2IGBT的關斷波形如圖2所示,t0時刻驅動電壓開始下降,在t1時刻達到剛好能夠維持集電極正常工作的電流水平,IGBT進入線性工作區。Uce開始上升,此時,柵極集電極間電容Cgc的密勒效應支配著Uge的下降,因Cgc耦合充電作用,Uge在t1到t2期間基本保持不變,在t2時刻Uge和Ic開始以柵極發射極固有阻抗所決定的速度下降,在t3時Uge和Ic均降為零,關斷結束。從圖2可以看出,由于電容Cgc的存在,使的IGBT的關斷過程也延長了許多。為了減小此影響,一方面應該選擇Cgc較小的IGBT器件,另一方面應該減小驅動電路的內阻抗,使流入Cgc的充電電流增加,可以加快Uge的下降速度。在實際應用中。實際應用中,反向電流越小說明二極管的反向電阻越大,反向截止性能越好。自動化模塊施工
功率開關器件在工作前半周與后半周導***寬相等,飽和壓降相等,前后半周交替通斷,變壓器磁心中沒有剩磁。但是,如果IGBT驅動電路輸出脈寬不對稱或其他原因,就會產生正負半周不平衡問題,此時,變壓器內的磁心會在某半周積累剩磁,出現“單向偏磁”現象,經過幾個脈沖,就可以使變壓器單向磁通達到飽和,變壓器失去作用,等效成短路狀態。這對于IGBT來說,極其危險,可能引發。橋式電路的另一缺點是容易產生直通現象。直通現象是指同橋臂的IGBT在前后半周導通區間出現重疊,主電路板路,巨大的加路電流瞬時通過IGBT。針對上述兩點不足,從驅動的角度出發、設計的驅動電路必須滿足四路驅動的波形完全對稱,嚴格限制比較大工作脈寬,保證死區時間足夠,,其驅動與MOSFET驅動相似,是電壓控制器件,驅動功率小。但IGBT的柵極與發射極之間、柵極與集電極之間存在著結間電容,在它的射極回路中存在著漏電感,由于這些分布參數的影響,使得IGBT的驅動波形與理想驅動波形產生較大的變化,并產生了不利于IGBT開通和關斷的因素。IGBT開關等效電路如圖2a所示。E是驅動信號源,R是驅動電路內陰,Rg為柵極串聯電阻Cge、Cgc分別為柵極與發射極、集電極之間的寄生電容。常規模塊類型外加正向電壓較小時,二極管呈現的電阻較大,正向電流幾乎為零。
加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT關斷。IGBT的驅動方法和MOSFET基本相同,只需控制輸入極N一溝道MOSFET,所以具有高輸入阻抗特性。當MOSFET的溝道形成后,從P+基極注入到N一層的空穴(少子),對N一層進行電導調制,減小N一層的電阻,使IGBT在高電壓時,也具有低的通態電壓。1IGBT模塊簡介IGBT是InsulatedGateBipolarTransistor(絕緣柵雙極型晶體管)的縮寫,IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復合而成的一種器件,其輸入極為MOSFET,輸出極為PNP晶體管,它融和了這兩種器件的優點,既具有MOSFET器件驅動功率小和開關速度快的優點,又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優點,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,在現代電力電子技術中得到了越來越***的應用,在較高頻率的大、**率應用中占據了主導地位。IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知,若在IGBT的柵極和發射極之間加上驅動正電壓,則MOSFET導通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態而使得晶體管導通;若IGBT的柵極和發射極之間電壓為0V,則MOS截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件。
進而控制Uge的下降速度;當電容電壓上升至VZ2的擊穿電壓時,VZ2擊PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創建江蘇宏微科技有限公司設計天地與應用指南穿,Uge被鉗位在一個固定的值上,慢降柵壓過程結束。同時驅動電路通過光耦輸出故障信號。如果在延時過程中,故障信號消失了,則a點電壓降低,VT1恢復截止,C1通過R2放電,d點電位升高,VT2也恢復截止,Uge上升,電路恢復正常工作狀態。,尤其是在短路故障的情況下,如不采取軟關斷措施,它的臨界電流下降率將達到kA/μS。極高的電壓下降率將會在主電路的分布電感上感應出很高的過電壓,導致IGBT關斷時電流電壓的運行軌跡超出安全工作區而損壞。所以從關斷的角度考慮,希望主電路的電感和電流下降率越小越好。但是對IGBT的開通來說,集電極電路的電感有利抑制反向二極管的反向恢復電流和電容器充放電造成的峰值電流,能減小開通損耗,承受較高的開通電流上升率。一般情況下,IGBT開關電路的集電極不需要串聯電感,其開通損耗可以通過改善柵極驅動條件加以控制。,通常都要給IGBT主電路設計關斷吸收緩沖電路。IGBT的關斷緩沖吸收電路可分為充放電型和放電阻止型。充放電型有RC吸收和RCD吸收兩種。過零觸發型交流固態繼電器(AC-SSR)的內部電路。
在西門康IGBT得到大力發展之前,功率場效應管MOSFET被用于需要快速開關的中低壓場合,晶閘管、GTO被用于中高壓領域。MOSFET雖然有開關速度快、輸入阻抗高、熱穩定性好、驅動電路簡單的優點;但是,在200V或更高電壓的場合,MOSFET的導通電阻隨著擊穿電壓的增加會迅速增加,使得其功耗大幅增加,存在著不能得到高耐壓、大容量元件等缺陷。雙極晶體管具有優異的低正向導通壓降特性,雖然可以得到高耐壓、大容量的元件,但是它要求的驅動電流大,控制電路非常復雜,而且交換速度不夠快。二極管由管芯、管殼和兩個電極構成。管芯是一個PN結,在PN結的兩端各引出一個引線。常規模塊類型
二極管由管芯、管殼和兩個電極構成。管芯是一個PN結,在PN結的兩端各引出一個引線,并用塑料。自動化模塊施工
IGBT的Uge幅值也影響著飽和導通壓降:Uge增加,飽和導通壓降將減小。由于飽和導通壓降是IGBT發熱的主要原因之一,因此必須盡量減小。通常Uge為15至18V,若過高,容易造成柵極擊穿。一般取15V,IGBT關斷時給其柵極發射極加一負偏壓有利于提高IGBT的抗干擾的能力,通常取5到10V。、下降速率對IGBT的開通和關斷過程有著較大的影響。在高頻應用場合,驅動電壓的上升、下降速率應盡量快一些,以提高IGBT的開關速度,降低損耗。減小柵極串聯電阻,可以提高IGBT的開關速度,降低開關損耗,用戶可根據實際應用的頻率范圍,選擇合適的柵極驅動電阻,也可以選擇開通和關斷不同的柵極串聯電阻值。在正常情況下IGBT的開通速度越快,損耗越小。但在開通過程中如有續流二極管的反向恢復電流和吸收電容的放電電流,則開通的越快,IGBT承受的峰值電流越大,越容易導致IGBT損壞。因此應該降低柵極驅動電壓的上升速率,既增加柵極串聯電阻的阻值,抑制該電流的峰值。其代價是較大的開通損耗。利用此技術,開通過程的電流峰值可以控制在任意值。由以上分析可知,柵極串聯電阻和驅動電路內阻抗對IGBT開通過程影響較大,而對關斷過程影響小一些,串聯電阻小有利于加快關斷速度,減小關斷損耗。自動化模塊施工
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