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IGBT集成驅(qū)動(dòng)模塊的研究

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作者: 時(shí)間:2007-10-31 來(lái)源:電源技術(shù)應(yīng)用 收藏

  引言

  隨著電力電子技術(shù)朝著大功率、高頻化、模塊化發(fā)展,絕緣柵雙極品體管()已廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源、變頻器、電機(jī)控制以及要求快速、低損耗的領(lǐng)域中。是復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式電力電子器件,兼有MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn):輸入阻抗高,驅(qū)動(dòng)功率小,通態(tài)壓降小,工作頻率高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。目前,市場(chǎng)上500~3000V,800~l800A的,因其耐高壓、功率大的特性,已成為大功率開(kāi)關(guān)電源等電力電子裝置的首選功率器件。

  1 驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的原則

  由于是電壓控制型器件,因此只要控制ICBT的柵極電壓就可以使其開(kāi)通或關(guān)斷,并且開(kāi)通時(shí)維持比較低的通態(tài)壓降。研究表明,IGBT的安全工作區(qū)和開(kāi)關(guān)特性隨驅(qū)動(dòng)電路的改變而變化。因此,為了保證IGBT可靠工作,驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路至關(guān)重要。

  IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的原則如下。

  (1)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng),能為柵極提供具有陡峭前后沿的驅(qū)動(dòng)脈沖;

  (2)開(kāi)通時(shí)能提供合適的正向柵極電壓(12~15V),關(guān)斷時(shí)可以提供足夠的反向關(guān)斷柵極電壓(一5V);

  (3)盡可能少的輸入輸出延遲時(shí)間,以提高工作效率;

  (4)足夠高的

  輸入輸出電氣隔離特性,使信號(hào)電路與柵極驅(qū)動(dòng)電路絕緣;

  (5)出現(xiàn)短路、過(guò)流的情況下,具有靈敏的保護(hù)能力。

  目前,在實(shí)際應(yīng)用中,普遍使用驅(qū)動(dòng)與保護(hù)功能合為一體的IGBT專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)模塊。

  2 模塊

  為了解決IGBT的可靠驅(qū)動(dòng)問(wèn)題,世界上各廠家丌發(fā)出了眾多的IGBT模塊。如日本富士公司的EXB系列,三菱電機(jī)公司的M57系列,三社電機(jī)公司的GH系列,美國(guó)國(guó)際整流器公司的TR系列,Unitrode公司的UC37系列以及國(guó)產(chǎn)的HL系列。以下是幾種典型的模塊。

  2.1 EXB841模塊的分析

  EX841高速驅(qū)動(dòng)模塊為15腳單列直插式結(jié)構(gòu),采用高隔離電壓光耦合器作為信號(hào)隔離,內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖l所示,其工作頻率可達(dá)40 kHz,可以驅(qū)動(dòng)400 M600 V以?xún)?nèi)及300 A/l200 V的IGBT管,其隔離電壓可達(dá)2500AC/min,工作電源為獨(dú)立電源20

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