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技術支持
大功率IGBT的技術特點
發布者 : admin 發布時間 : 2021/10/19 09:10:06


IGBT具有開關頻率高、導通功耗小及門極控制方便等特點,因此在大功率變換系統中得到廣泛的應用。在IGBT應用中,除其本身的技術水平以外,另一個要考慮的重要因素是其驅動器的設計是否合理與可靠。IGBT驅動器作為功率電路和控制器之間的接口電路,對系統的功耗和可靠性等方面有著極大的關聯,一個優化的驅動器在功率變換系統中是不可或缺的。

驅動器主要是完成三方面功能:

一、驅動功能。為IGBT開關提供足夠大的驅動電流,保證IGBT能在驅動器控制下可靠地開通和關斷;

二、保護功能。當IGBT發生短路或者過流時,驅動器能在最短的時間關斷IGBT,保護功率器件;

三、電氣隔離。在高電壓、大功率的應用場合,驅動器作為控制電路與功率電路之間的連接橋梁,必須保證控制電路不會受功率電路的干擾和影響。

由于IGBT電流容量和電壓等級的不同,對其驅動器的技術要求也存在差異。在小功率應用中,由于驅動電流比較小,大多采用集成驅動器。而在大功率、高電壓的應用中,如大功率UPS不間斷電源(UPS,Uninterruptible Power Supply)、高壓變頻器等,就要求驅動器提供更大的驅動電流、更高的隔離電壓和更完善的保護功能。今天,愛晟電子先從大功率IGBT完善的信號處理功能這一技術特點來分析。

在高壓大功率應用中,考慮到開關產生的強干擾和IGBT的高成本等因素,確保IGBT驅動信號的可靠性非常重要。因此,大功率IGBT通常都具有完善的驅動脈沖信號預處理功能,其目的是保證IGBT柵極的脈沖信號的可靠性。常見的驅動信號處理功能如下:

一、雙路脈沖互鎖功能

當驅動模塊輸出兩路脈沖信號分別控制同一橋臂上面的上、下兩只IGBT時,如果驅動信號同時控制兩只IGBT導通,則會出現直通短路的現象,可能造成IGBT或其它器件的損壞。為了防止上述情況出現,在驅動模塊的內部設計了信號互鎖電路,確保當輸入兩路脈沖信號同時為高時,兩路輸出同時為低電平,防止出現直通現象。當需要雙路驅動信號獨立控制時,也可以通過外部端子屏蔽互鎖功能。

二、IGBT抑制窄脈沖功能

由于控制電路或者干擾等原因造成的窄脈沖信號,通過驅動器加到IGBT的柵極,可能造成IGBT在短時間內完成一個開關過程,過短的脈沖信號使IGBT還未完全開通又轉為關斷,對變換器的輸出產生不良影響,并且增加了IGBT的開關損耗,降低了系統的效率。在驅動器中設計了濾波電路,去除窄脈沖信號,有利于提高IGBT可靠性。

三、IGBT死區時間設定功能

在半橋式的工作模式下,兩只IGBT必須輪流導通,為了防止兩只IGBT在開關交替過程中出現兩管同時處于開通狀態,在兩管交替導通時必須加入一定的死區時間。根據不同特性的IGBT,死區時間也不相同。在雙路大功率驅動模塊中,內部設計的死區控制電路,都可以通過外部端子的不同接法來調節死區的大小,如通過外接不同容量的電容或高、低電平。

廣東愛晟電子科技有限公司生產的IGBT用NTC熱敏芯片,具有高穩定、良好耐熱循環、高精度等特點,能有效地輔助大功率IGBT在工作過程中更穩定地運作。





參考資料:

電力電子技術與新能源《大功率IGBT驅動的技術特點及發展趨勢分析》

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