確定IGBT 的門極電荷對于設(shè)計一個驅(qū)動器來說,**重要的參數(shù)是門極電荷QG(門極電壓差時的IGBT 門極總電荷),如果在IGBT 數(shù)據(jù)手冊中能夠找到這個參數(shù),那么我們就可以運用公式計算出:門極驅(qū)動能量 E = QG · UGE = QG · [ VG(on) - VG(off) ]門極驅(qū)動功率 PG = E · fSW = QG · [ VG(on) - VG(off) ] · fSW驅(qū)動器總功率 P = PG + PS(驅(qū)動器的功耗)平均輸出電流 IoutAV = PG / ΔUGE = QG · fSW比較高開關(guān)頻率 fSW max. = IoutAV(mA) / QG(μC)峰值電流IG MAX = ΔUGE / RG min = [ VG(on) - VG(off) ] / RG min其中的 RG min = RG extern + RG intern平面低電感封裝技術(shù)是大電流IGBT模塊為有源器件的PEBB,用于艦艇上的導(dǎo)彈發(fā)射裝置。黃浦區(qū)如何IGBT模塊設(shè)計
Rlimit =10~100Ω,C=10~470μF,Creset=10nF.一、柵極電阻Rg的作用1、消除柵極振蕩絕緣柵器件(IGBT、MOSFET)的柵射(或柵源)極之間是容性結(jié)構(gòu),柵極回路的寄生電感又是不可避免的,如果沒有柵極電阻,那柵極回路在驅(qū)動器驅(qū)動脈沖的激勵下要產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩,因此必須串聯(lián)一個電阻加以迅速衰減。2、轉(zhuǎn)移驅(qū)動器的功率損耗電容電感都是無功元件,如果沒有柵極電阻,驅(qū)動功率就將絕大部分消耗在驅(qū)動器內(nèi)部的輸出管上,使其溫度上升很多。黃浦區(qū)如何IGBT模塊設(shè)計為了抑制n+pn-寄生晶體管的工作IGBT采用盡量縮小p+n-p晶體管的電流放大系數(shù)α作為解決閉鎖的措施。
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1、盡量減小柵極回路的電感阻抗,具體的措施有:a)驅(qū)動器靠近IGBT減小引線長度;b) 驅(qū)動的柵射極引線絞合,并且不要用過粗的線;c) 線路板上的 2 根驅(qū)動線的距離盡量靠近;d) 柵極電阻使用無感電阻;e) 如果是有感電阻,可以用幾個并聯(lián)以減小電感。2、IGBT 開通和關(guān)斷選取不同的柵極電阻
IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道,給PNP 晶體管提供基極電流,使IGBT 導(dǎo)通。反之,加反向門極電壓消除溝道,切斷基極電流,使IGBT 關(guān)斷。IGBT 的驅(qū)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(dāng)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(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制,減小N 一層的電阻,使IGBT 在高電壓時,也具有低的通態(tài)電壓。IGBT驅(qū)動電路是驅(qū)動IGBT模塊以能讓其正常工作,并同時對其進(jìn)行保護(hù)的電路。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)。
1947年12月,美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組,研制出一種點接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世,是20世紀(jì)的一項重大發(fā)明,是微電子**的先聲。晶體管出現(xiàn)后,人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件,來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發(fā)明又為后來集成電路的誕生吹響了號角。20世紀(jì)**初的10年,通信系統(tǒng)已開始應(yīng)用半導(dǎo)體材料。20世紀(jì)上半葉,在無線電愛好者中***流行的礦石收音機(jī),就采用礦石這種半導(dǎo)體材料進(jìn)行檢波。半導(dǎo)體的電學(xué)特性也在電話系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。晶體管的發(fā)明,**早可以追溯到1929年,當(dāng)時工程師利蓮費爾德就已經(jīng)取得一種晶體管的**。但是,限于當(dāng)時的技術(shù)水平,制造這種器件的材料達(dá)不到足夠的純度,而使這種晶體管無法制造出來。IGBT的驅(qū)動原理與電力MOSFET基本相同,通斷由柵射極電壓uGE決定。閔行區(qū)選擇IGBT模塊設(shè)計
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)。黃浦區(qū)如何IGBT模塊設(shè)計
IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓Ugs 為參變量時,漏極電流與柵極電壓之間的關(guān)系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制,Ugs 越高, Id 越大。它與GTR 的輸出特性相似.也可分為飽和區(qū)1 、放大區(qū)2 和擊穿特性3 部分。在截止?fàn)顟B(tài)下的IGBT ,正向電壓由J2 結(jié)承擔(dān),反向電壓由J1結(jié)承擔(dān)。如果無N+ 緩沖區(qū),則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平,加入N+緩沖區(qū)后,反向關(guān)斷電壓只能達(dá)到幾十伏水平,因此限制了IGBT 的某些應(yīng)用范圍。IGBT 的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流Id 與柵源電壓Ugs 之間的關(guān)系曲線。它與MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性相同,當(dāng)柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th) 時,IGBT 處于關(guān)斷狀態(tài)。在IGBT 導(dǎo)通后的大部分漏極電流范圍內(nèi), Id 與Ugs呈線性關(guān)系。比較高柵源電壓受比較大漏極電流限制,其比較好值一般取為15V左右。黃浦區(qū)如何IGBT模塊設(shè)計
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