IGBT 系统设计全攻略【详细】

详解IGBT系统[图文]

　　IGBT，中文名字为绝缘栅双极型晶体管，它是由MOSFET（输入级）和PNP晶体管（输出级）复合而成的一种器件，既有MOSFET器件驱动功 率小和开关速度快的特点（控制和响应），又有双极型器件饱和压降低而容量大的特点（功率级较为耐用），频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常 工作于几十kHz频率范围内。

　　理想等效电路与实际等效电路如图所示：

　　IGBT 的静态特性一般用不到，暂时不用考虑，重点考虑动态特性（开关特性）。

　　动态特性的简易过程可从下面的表格和图形中获取：

　　IGBT的开通过程

　　IGBT 在开通过程中，分为几段时间

　　1.与MOSFET类似的开通过程，也是分为三段的充电时间

　　2.只是在漏源DS电压下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和过程中增加了一段延迟时间。

　　在上面的表格中，定义了了：开通时间Ton，上升时间Tr和Tr.i

　　除了这两个时间以外，还有一个时间为开通延迟时间td.on:td.on=Ton-Tr.i

　　IGBT在关断过程

　　IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。

功率器件在绿色节能设计中的应用【IGBT、MOSFET】

　　功率器件是功率电子技术的核心器件，特别是IGBT模块和MOSFET器件被广泛应用于工业设备、汽车电子、家电等领域，为这些领域的节能提供了帮助。在世界都需要节能的情况下，功率器件的重要性将日益提高，发展前景将更加光明。本专题为你呈现功率器件的最新资讯及其主要应用领域中的节能设计方案。

关于IGBT保护电路设计必知问题

　　摘要：全面论述了IGBT的过流保护、过压保护与过热保护的有关问题，并从实际应用中总结出各种保护方法，这些方法实用性强，保护效果好。

　　1 引言

　　IGBT（绝缘栅双极性晶体管）是一种用MOS来控制晶体管的新型电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点，因而广泛应用在变频器的逆变电路中。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差，一旦出现意外就会使它损坏。为此，必须但对IGBT进行相关保护 本文从实际应用出发，总结出了过流、过压与过热保护的相关问题和各种保护方法，实用性强，应用效果好。

　　图1 IGBT的过流检测

采用IGBT设计UPS的技术方案

      在UPS 中使用的功率器件有双极型功率晶体管、功率MOSFET、可控硅和IGBT，IGBT 既有功率MOSFET易于驱动、控制简单、开关频率高的优点，又有功率晶体管的导通电压低，通态电流大的优点、使用IGBT 成为UPS 功率设计的首选，只有对IGBT的特性充分了解和对电路进行可靠性设计，才能发挥IGBT 的优点。本文介绍UPS中的IGBT 的应用情况和使用中的注意事项。

采用优化高电压IGBT设计高效率太阳能逆变器

      随着绿色电力运动势头不减，包括家电、照明和电动工具等应用，以至其他工业用设备都在尽可能地利用太阳能的优点。为了有效地满足这些产品的需求，电源设计师正通过最少数量的器件、高度可靠性和耐用性，以高效率把太阳能源转换成所需的交流或者直流电压。

        要为这些应用以高效率生产所需的交流输出电压和电流，太阳能逆变器就需要控制、驱动器和输出功率器件的正确组合。要达到这个目标，在这里展示了一个针对500W功率输出进行优化，并且拥有120V及60Hz频率的单相正弦波的直流到交流逆变器设计。在这个设计中，有一个DC/DC电压转换器连接到光伏电池板，为这个功率转换器提供200V直流输入。不过在这里没有提供太阳能电池板的详细资料，因为那方面不是我们讨论的重点
 

IGBT高压大功率驱动和保护电路的设计方案

       IGBT在以变频器及各类电源为代表的电力电子装置中得到了广泛应用。IGBT集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。

　　但是，IGBT和其它电力电子器件一样，其应用还依赖于电路条件和开关环境。因此，IGBT的驱动和保护电路是电路设计的难点和重点，是整个装置运行的关键环节

三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析

       电力电子变换技术的发展，使得各种各样的电力电子器件得到了迅速的发展。20世纪80年代，为了给高电压应用环境提供一种高输入阻抗的器件，有人提出了绝缘门极双极型晶体管（IGBT）［1］。在IGBT中，用一个MOS门极区来控制宽基区的高电压双极型晶体管的电流传输，这就产生了一种具有功率MOSFET的高输入阻抗与双极型器件优越通态特性相结合的非常诱人的器件，它具有控制功率小、开关速度快和电流处理能力大、饱和压降低等性能。在中小功率、低噪音和高性能的电源、逆变器、不间断电源（UPS）和交流电机调速系统的设计中，它是目前最为常见的一种器件。

实用IGBT焊接电源方案及炸管对策

       实用IGBT焊接电源方案及炸管对策！逆变电焊机=逆变焊接电源+焊接装置。只要做好逆变焊接电源，那么系列产品就迎刃而解。影响逆变焊接电源可靠性的主要问题是“炸管。为了研究“炸管“！

　　首先分析逆变焊接电源的构成原理：

　　可以概括为：一个“桥路 “，和二个“回路“。

　　1.1一个“桥路 “;选取的方案有硬开关及软开关电路，目前比较有实用价值的软开关电路叫有限双极性，但本人认为其电路有一臂是软开关，而另一臂是更加硬的硬开关，更易“炸管“！商品机当前不易采用！

智能IGBT在汽车点火系统中的应用

       要产生火花，所需的器件包括电源、电池、变压器（即点火线圈），以及用于控制变压器初级电流的开关。电子学教科书告诉我们V=Ldi/dt。因此，如果线圈初级绕组中的电流发生瞬间变化（即di/dt值很大），初级绕组上将产生高压。如果该点火线圈的匝比为N，就能按该绕线匝数比放大原边电压。结果是次级上将产生10kV到20kV的电压，横跨火花塞间隙。一旦该电压超过间隙周围空气的介电常数，将击穿间隙而形成火花。该火花会点燃燃油与空气的混合物，从而产生引擎工作所需的能量（如图1）。

　　图1：汽车点火系统

合理选择IGBT提高太阳能逆变器效能

       如今市场上先进功率元件的种类数不胜数，工程人员要为一项应用选择到合适的功率元件，的确是一项艰巨的工作。就以太阳能逆变器应用来说，绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 能比其他功率元件提供更多的效益，其中包括高载流能力、以电压而非电流进行控制，并能使逆并联二极管与IGBT配合。本文将介绍如果利用全桥逆变器拓扑及选用合适的IGBT，使太阳能应用的功耗降至最低。

       太阳能逆变器是一种功率电子电路，能把太阳能电池板的直流电压转换为交流电压来驱动家用电器、照明及电机工具等交流负载。如图1所示，太阳能逆变器的典型架构一般采用四个开关的全桥拓扑

IGBT的一种驱动和过流保护电路的设计

        绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Tramistor，IGBT）是MOSFET与GTR的复合器件，因此，它既具有MOSFET的工作速度快、开关频率高、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大、阻断电压高等多项优点．是取代GTR的理想开关器件。IGBT目前被广泛使用的具有自关断能力的器件，广泛应用于各类固态电源中。IGBT的工作状态直接影响整机的性能，所以合理的驱动电路对整机显得很重要，但是如果控制不当，它很容易损坏，其中一种就是发生过流而使IGBT损坏，本文主要研究了IGBT的驱动和短路保护问题，就其工作原理进行分析，设计出具有过流保护功能的驱动电路，并进行了仿真研究

CPLD在IGBT驱动设计中的应用

        随着国民经济的不断发展，变频调速装置的应用越来越广泛。如何打破国外产品的垄断，已成为一个严肃的课题摆在我国工程技术人员的面前。

　　在某型号大功率变频调速装置中，由于装置的尺寸较大，考虑到结构和散热的条件，主控板上ＤＳＰ产生的ＰＷＭ信号需经过较长的距离才能送到ＩＧＢＴ逆变单元中。为保证ＰＷＭ信号传输的准确性和可靠性，必须解决以下几个问题：首先是抗干扰问题变频器工作时，ＩＧＢＴ的开关动作会产生高频干扰信号　其次是如何保证ＰＷＭ信号的前、后沿质量，减少ＩＧＢＴ开关动作的过渡过程最后是如何减少布线电感，尽可能缩短ＰＷＭ信号传输距离，避免过多的内部连线