IGBT驱动技术概述.ppt

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1、IGBT驱动技术概述内容简介IGBT驱动国内外典型IGBT驱动器概述所内IGBT驱动现状及发展计划1IGBT的驱动1.1IGBT驱动的概念与意义1.2绝缘栅双极晶体管(IGBT)1.3IGBT驱动电路基本要素1.4IGBT驱动设计中需考虑的一些问题1.1IGBT驱动的概念与意义--概念驱动电路——主电路与控制电路之间的接口基本功能是将控制电路发出的开关信号转变为适合IGBT驱动的信号，对IGBT的开关进行控制器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现1.1IGBT驱动的概念与意义--意义影响决定IGBT的开关损耗IGBT的损

2、耗由开关损耗和开通损耗组成，其中对于固定的装置来说，开通损耗基本上是固定的，但开关损耗是可控的直接影响IGBT元件的可靠性，从而影响IGBT变流装置的可靠性IGBT元件的电气保护基本上全都设计在IGBT驱动中，如过流短路保护、过压保护、软关断等。1.1IGBT驱动的概念与意义--意义决定IGBT装置的最大输出功率IGBT元件性能可以发挥的程度直接由IGBT驱动决定，例如，对于1200A/3300V的IGBT元件，好的驱动电路能使其以1200A持续运行（散热允许），但一般我们只能让其在800～900A时就开始保护，否则，难以确保真正发生过流时是否能可靠

3、关断IGBT。1.1IGBT驱动的概念与意义--意义总而言之，对于发展国内IGBT变流器技术来说，开发一种先进IGBT门极驱动单元GDU是非常必要且迫切的。1.2绝缘栅双极晶体管IGBT1.2.1IGBT的结构和工作原理1.2.2IGBT的静态特性1.2.3IGBT的动态特性1.2.3IGBT的擎住效应安与全工作区1.2.1IGBT的结构和工作原理三端器件：栅（门）极G、集电极C和发射极E内部结构断面示意图b)简化等效电路c)电气图形符号RN为晶体管基区内的调制电阻2.2.1IGBT的结构和工作原理IGBT的结构结构图a表明，IGBT是N沟道VDMO

4、SFET与GTR组合IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面积的P+N结J1使IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子，从而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流能力简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管2.2.1IGBT的结构和工作原理IGBT的工作原理驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器通断由栅射极电压uGE决定导通：uGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通导通压降：电导调制效应使电阻R

5、N减小，使通态压降小关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断1.2.2IGBT的静态特性转移特性开启电压UGE(th)—IGBT能实现电导调制而导通的最低栅射电压UGE(th)随温度升高而略有下降，在+25C时，UGE(th)的值一般为2~6V1.2.2IGBT的静态特性IGBT的输出特性IGBT导通时，流过其集电极的电流越大，Vce的静态压降也越大。根据这个关系，我们可以通过检测Vce的压降来对IGBT元件进行过流保护。1.2.3IGBT的动态特性1.2.3IGBT的动态特性IGBT的开通

6、过程与MOSFET的相似，因为开通过程中IGBT在大部分时间作为MOSFET运行开通时间ton——td(on)(开通延迟时间)与tr(电流上升时间)之和uCE的下降过程分为tfv1和tfv2两段。tfv1为IGBT中MOSFET单独工作的电压下降过程；tfv2为MOSFET和PNP晶体管同时工作的电压下降过程1.2.3IGBT的动态特性IGBT的关断过程关断时间toff——td(off)（关断延迟时间）与tfi（电流下降时间）之和电流下降时间又可分为tfi1和tfi2两段。Tfi1为IGBT内部的MOSFET的关断过程，iC下降较快；tfi2为IGB

7、T内部的PNP晶体管的关断过程，iC下降较慢1.2.3IGBT的擎住效应安与全工作区IGBT的擎住效应当IC大到一定程度，或关断的动态过程中dVCE／dt过高，使V2开通，进而使V2和V3处于饱和状态，栅极失去控制作用具有寄生晶闸管IGBT等效电路1.2.3IGBT的擎住效应安与全工作区正偏安全工作区（FBSOA）最大集电极电流、最大集射极间电压和最大集电极功耗确定1.2.3IGBT的擎住效应安与全工作区反偏安全工作区（RBSOA）最大集电极电流、最大集射极间电压和最大允许电压上升率dVCE/dt确定1.3IGBT驱动电路基本要素IGBT驱动电路一般

8、具备三个基本的要求驱动放大电气隔离保护IGBT1.3IGBT驱动要素--驱动放大驱动放大是一般驱动电路的基本