IGBT是先進(jìn)的第三代功率模塊,工作頻率1-20khz,主要應(yīng)用在變頻器的主回路逆變器及一切逆變電路,即dc/ac變換中。例電動汽車、伺服控制器、UPS、開關(guān)電源、斬波電源、無軌電車等。問世迄今有十年多歷史,幾乎已替代一切其它功率器件,例SCR、GTO、GTR、MOSFET、雙極型達(dá)林頓管等如今功率可高達(dá)1MW的低頻應(yīng)用中,單個元件電壓可達(dá)4.0KV(pt結(jié)構(gòu))一6.5KV(npt結(jié)構(gòu)),電流可達(dá)1.5KA,是較為理想的功率模塊。 [1]a,柵極與任何導(dǎo)電區(qū)要絕緣,以免產(chǎn)生靜電而擊穿,所以包裝時將g極和e極之間要有導(dǎo)電泡沫塑料,將它短接。裝配時切不可用手指直接接觸,直到g極管腳進(jìn)行長久性連接。 1979年,MOS柵功率開關(guān)器件作為IGBT概念的先驅(qū)即已被介紹到世間。張家港應(yīng)用IGBT模塊量大從優(yōu)
不同品牌的IGBT模塊可能有各自的特定要求,可在其參數(shù)手冊的推薦值附近調(diào)試。2、柵極電阻功率的確定柵極電阻的功率由IGBT柵極驅(qū)動的功率決定,一般來說柵極電阻的總功率應(yīng)至少是柵極驅(qū)動功率的2倍。IGBT柵極驅(qū)動功率 P=FUQ,其中:F 為工作頻率;U 為驅(qū)動輸出電壓的峰峰值;Q 為柵極電荷,可參考IGBT模塊參數(shù)手冊。例如,常見IGBT驅(qū)動器(如TX-KA101)輸出正電壓15V,負(fù)電壓-9V,則U=24V,假設(shè) F=10KHz,Q=2.8uC可計算出 P=0.67w ,柵極電阻應(yīng)選取2W電阻,或2個1W電阻并聯(lián)。三、設(shè)置柵極電阻的其他注意事項工業(yè)園區(qū)好的IGBT模塊工廠直銷其性能更好,整機的可靠性更高及體積更小。
門極輸入電容Cies 由CGE 和CGC 來表示,它是計算IGBT 驅(qū)動器電路所需輸出功率的關(guān)鍵參數(shù)。該電容幾乎不受溫度影響,但與IGBT集電極-發(fā)射極電壓VCE 的電壓有密切聯(lián)系。在IGBT數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies 的值,在實際電路應(yīng)用中不是一個特別有用的參數(shù),因為它是通過電橋測得的,在測量電路中,加在集電極上C 的電壓一般只有25V(有些廠家為10V),在這種測量條件下,所測得的結(jié)電容要比VCE=600V 時要大一些(如圖2)。由于門極的測量電壓太低(VGE=0V )而不是門極的門檻電壓,在實際開關(guān)中存在的米勒效應(yīng)(Miller 效應(yīng))在測量中也沒有被包括在內(nèi),在實際使用中的門極電容Cin值要比IGBT 數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies 值大很多。因此,在IGBT數(shù)據(jù)手冊中給出的電容Cies值在實際應(yīng)用中**只能作為一個參考值使用。
目前只能通過IGBT高壓串聯(lián)等技術(shù)來實現(xiàn)高壓應(yīng)用。國外的一些廠家如瑞士ABB公司采用軟穿通原則研制出了8KV的IGBT器件,德國的EUPEC生產(chǎn)的6500V/600A高壓大功率IGBT器件已經(jīng)獲得實際應(yīng)用,日本東芝也已涉足該領(lǐng)域。與此同時,各大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商不斷開發(fā)IGBT的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術(shù),主要采用1um以下制作工藝,研制開發(fā)取得一些新進(jìn)展。 N溝型的 IGBT工作是通過柵極-發(fā)射極間加閥值電壓VTH以上的(正)電壓,在柵極電極正下方的p層上形成反型層(溝道),開始從發(fā)射極電極下的n-層注入電子。IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。
門極電荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 4.5 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 4.5-- 適用于Cies 的測試條件為 VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT門極電荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 2.2 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 2.2-- 適用于Cies 的測試條件為 VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT當(dāng)為各個應(yīng)用選擇IGBT驅(qū)動器時,必須考慮下列細(xì)節(jié):· 驅(qū)動器必須能夠提供所需的門極平均電流IoutAV 及門極驅(qū)動功率PG。驅(qū)動器的比較大平均輸出電流必須大于計算值?!?驅(qū)動器的輸出峰值電流IoutPEAK 必須大于等于計算得到的比較大峰值電流。只在關(guān)斷時才會出現(xiàn)動態(tài)閂鎖。這一特殊現(xiàn)象嚴(yán)重地限制了安全操作區(qū)。相城區(qū)新型IGBT模塊量大從優(yōu)
在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。張家港應(yīng)用IGBT模塊量大從優(yōu)
在使用IGBT的場合,當(dāng)柵極回路不正常或柵極回路損壞時(柵極處于開路狀態(tài)),若在主回路上加上電壓,則IGBT就會損壞,為防止此類故障,應(yīng)在柵極與發(fā)射極之間串接一只10KΩ左右的電阻。在安裝或更換IGBT模塊時,應(yīng)十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻,比較好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇,當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱,而發(fā)生故障。因此對散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進(jìn)行檢查,一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應(yīng)器,當(dāng)溫度過高時將報警或停止IGBT模塊工作 [1]。張家港應(yīng)用IGBT模塊量大從優(yōu)
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