電解電源MOSFET管(guǎn)具有開關速(su)度快，電壓控(kòng)制的優點，缺(quē)點是導通電(diàn)壓降✊黄到湿的小黄文细节❌描述🌈稍大，電(diàn)流、電壓容量(liang)不大;雙極型(xíng)晶體管，卻與(yu)它的優點、缺(quē)點互易，因而(ér)就産生了使(shǐ)它們複合⭐的(de)思想✌️;控制時(shí)🔞有MOS-FFT管的特點(dian)，導通時具有(yǒu)雙極型晶✂️體(ti)管特點，這就(jiu)産生IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor)管研制(zhi)的動機，該管(guǎn)🐉稱為絕緣栅(shān)雙極晶體管(guan)。下面由小編(biān)為您詳細介(jie)紹電解電💘源(yuán)IGBT管。 一、IGBT結(jié)構與工作原(yuán)理
GBT結構上與(yǔ)MOSFET十分類似，隻(zhi)是多了一個(ge)P’層，引出作為(wei)發🔴射☎️極🏃♀️MOSFET完全(quán)🏃♀️相似。按其緩(huǎn)沖區不同分(fen)對稱型和非(fēi)對稱型。栅極(jí)、集電🌈極與有(you)阻斷能力;非(fei)對稱型，正向(xiang)有阻斷能力(li)對稱型具有(you)正、反向特性(xìng)對稱，都電流(liú)拖尾小，均屬(shu)優點，反向阻(zu)斷能力低，但(dàn)它的正向導(dǎo)通💯壓降小，關(guan)斷得快，而對(dui)稱型卻沒有(yǒu)這些優點。簡(jiǎn)化🙇♀️等效電路(lu)及常用符号(hao)示于圖4一25中(zhong)，集電極、發射(she)極，分别用C.E表(biao)示。溝道IGBT的工(gong)作原理:IGBT由栅(shan)🧡極電壓正、負(fu)來🔴控制。當加(jiā)上正栅極🔞電(diàn)壓時，絕緣栅(shan)下形成，MOSFE T導通(tōng)，相當于凡接(jiē)🙇🏻到E，為PNP晶體管(guan)提供了😘流動(dong)的基極電流(liú)(即❗整個IGBT)導通(tong)。當加上⭐負栅(shān)極電壓時，IGBT工(gōng)作過程相反(fǎn)，形♋成關斷。從(cóng)而使PNP管
二、IGBT的(de)靜态工作特(tè)性
電鍍電源(yuan)靜态工作特(te)性有圖伏安(ān)特性示。轉移(yí)特性和開關(guān)⚽特性，伏安📱特(te)性與雙極型(xíng)功率晶體管(guan)相似。随着控(kòng)制電壓Vg。的🥰增(zēng)加，特性♉曲線(xiàn)♻️上移。每一條(tiao)特性曲線分(fen)飽和區💜、放大(dà)區和擊穿區(qu)。Vge=o時，k值很小，為(wéi)截止狀态。開(kāi)關電源中💋的(de)IGBT,通過Vge電平的(de)變化，使其在(zai)飽和與截止(zhǐ)兩種狀态交(jiāo)替工作。轉移(yi)🍉特性是(k一Vge)關(guān)🐅系的描述。k與(yǔ)V二大部分是(shi)線性的，隻在(zai)V，很小時，才是(shì)非線性。有一(yi)個開啟電壓(ya)Vge(th) , Vge < Vge(th)時，k=o為關斷狀(zhuàng)态。使用中vg, ` 15V為(wei)好。開關特性(xing)是(k一Vice)曲線。可(ke)以看成開通(tōng)時基本與縱(zong)軸重合，關斷(duan)🐪時與橫軸重(zhong)合。體現開🍓通(tong)時壓降小(1000v的(de)管子隻有2-3V，相(xiang)對MOSFET來說較小(xiao))關斷🔴時漏電(diàn)流很小，與場(chang)效應管相當(dang)。 三、IGBT的動态特(tè)性
動态特性(xìng)主要指開通(tōng)、關斷二個過(guo)程有關的特(te)性，如電流、電(diàn)壓與時間的(de)關系。一般用(yong)典型值或曲(qu)線來表🔞示。圖(tu)㊙️4一29表示開通(tong)動😘态特性，開(kāi)通過程包括(kuò)ta(o.) (開通延遲時(shí)間)Nt.(電流上升(sheng)時間)、ttvt(MOSFE’I，單獨工(gōng)作時的電壓(ya)下降時間)、tfv2 (MOSFE’I，與(yu)PNP兩器件同時(shí)工作時的電(dian)壓下降時間(jiān))四個時間之(zhī)和。由圖可知(zhī)各時間定義(yi)範圍。當td(.) +‘後集(ji)電極電流已(yi)達🙇🏻Ic，此後vc。才開(kai)始下降，下降(jiang)分二個階❓段(duan)，完後v，再指數(shù)😄上升外加Vge值(zhi)。二個階段中(zhong)t2由MOSFET的栅一漏(lòu)電容以及晶(jing)體管的從放(fàng)大到飽和狀(zhuang)态⭐兩🌈個因素(su)影響。
關斷時(shi)間也包括td(o0)(關(guan)斷延遲)、‘(電壓(ya)上升), tfil (MOSFE’I，電流下(xia)降)和tf2(PNP管電🐆流(liú)下降)四個時(shi)間和。吮包括(kuo)了晶體管存(cún)儲電荷恢複(fu)後期時間，一(yi)般較長一些(xie)，因此，對應損(sun)耗也大。常希(xī)望變小些，以(yǐ)減小功耗，提(tí)高開關頻率(lü)。這時，往往又(yòu)引起通态壓(ya)降增加的問(wen)題。上述八個(gè)時間實際應(yīng)用中常隻給(gei)出四個時間(jian):tom,trIt0ff和tf。圖4一30給出(chū)一個25A,1000v的典型(xíng)曲線。圖中ton = td(on) + ti “ tr = tfvl + tfv2 “ toff = td(off) + trv “ tf = tfil + tfi2 0
這(zhè)些參數還與(yu)工作集電極(ji)電流、栅極電(dian)阻、及結的溫(wen)度有關🏃♀️。應用(yòng)時可參考器(qi)件的特性線(xian)。四個參數中(zhōng)toff增🐕加，原因是(shì)存儲電荷🔅恢(huī)複時間引起(qǐ)的。
四、IGBT的栅極(jí)驅動及其方(fang)法
IGBT的栅極驅(qu)動需特别關(guān)注。它的正偏(piān)栅壓、負偏栅(shān)壓(土Vge)及栅極(jí)串聯電阻R。對(duì)開通、關斷時(shi)間•損耗、承受(shòu)短路電流能(neng)力及dV/dt都有密(mi)切✌️的關系。在(zài)合理範圍内(nei)變化V，和Rg時其(qí)關系。在掌握(wò)💁IGBT的特性曲線(xiàn)和參數後可(kě)以設計栅極(jí)的驅動電路(lu)。MOSFEI，管的特性。因(yin)此，用于MOSFET管的(de)驅動電路均(jun)可🈚應用。
1.直接(jie)驅動法
前面(miàn)介紹驅動MOSFEI，均(jun1)有參考價值(zhi)。原則上，因它(ta)的輸人特✌️性(xìng)🔞是例如📧有如(ru)下幾種方法(fa):如果要士Vge偏(piān)壓，則可✊參照(zhao)圖4一32(a)示出變(biàn)壓器隔🛀🏻離驅(qu)動電路，圖(b)示(shì)出光電禍合(hé)隔離驅動電(dian)路。圖(b)是雙電(dian)源供電的驅(qū)動電路。當V。使(shi)發光二極管(guan)有電流流過(guò)🍓時，光電禍合(he)器HU的三極管(guan)導通，R，上🐆有電(dian)流流過，場效(xiao)應管T1關斷，在(zài)v。作用下，經電(diàn)阻R2, T2管的基一(yi)發極有了偏(pian)流，T2迅速導通(tōng)，經R。栅極電阻(zu)，IGBT得到正偏壓(yā)而導通。當幾(ji)沒有🏃脈沖電(diàn)壓時，發光二(er)極管不發光(guāng)時，作用過程(cheng)相反，T1導通使(shi)T3導通，一V。經栅(shan)極電阻R。加在(zai)IGBT的栅一發極(ji)之間，使IGBT迅速(su)關斷。
2.集成模(mo)塊驅動電路(lù)
鍍整流器目(mu)前較多使用(yong)EXB系列集成模(mó)塊驅動IGBT。它比(bǐ)分立元件的(de)驅動電路有(you)體積小，效率(lǜ)高，可靠性高(gao)的優點。它是(shi)十六腳型封(fēng)裝塊。内部結(jié)構為其典型(xing)應用電路。EXB840能(neng)驅動75A, 1200V的IGBT管。加(jia)直流20V作為集(jí)成塊工作電(dian)源。開關頻率(lǜ)在40千赫以下(xià)，整個驅動電(diàn)路動作快，信(xìn)🍓号延時不超(chāo)過1.5微秒。内部(bu)利用穩壓二(er)⭕極管産生一(yi)5V的電壓，除供(gòng)内部應用外(wài)，也為外用提(tí)供負偏㊙️壓。集(jí)成塊采用㊙️高(gao)速光禍輸人(ren)隔離，并有🚩過(guo)流檢測及過(guo)載慢速關栅(shan)等控制功能(néng)。
高頻開關電(dian)源圖4一34為有(yǒu)過流檢測輸(shū)人和過流保(bǎo)護輸出的一(yi)種典型應用(yong)。當IGBT出現過流(liú)時，腳5出現低(di)電平，光禍Sol有(yǒu)輸出，對PWM信号(hào)提供一個封(fēng)鎖信号，該信(xìn)号使PWM驅動脈(mo)沖輸出轉化(hua)成一🌈系列窄(zhai)脈沖，對EXB840實行(háng)軟關斷。此電(dian)路中具有記(ji)憶、封鎖保護(hù)功能外，還具(jù)有較強的抗(kàng)幹擾能力，在(zài)真正過流時(shí)(即信号持續(xu)IO廬以上)才發(fā)生控制動作(zuò)，關斷IGBT0在要求(qiu)有較高的負(fu)偏壓輸出🛀，例(lì)如一15V時，對原(yuán)3腳與9腳的一(yi)5V進行簡.單改(gǎi)接。
