北京西门康IGBT管子

时间:2021年05月24日 来源:

功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的,主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。功率半导体细分为功率器件(分立器件的一支)和功率IC(集成电路的一支)。理想情况下,完美的转化器在打开的时候没有任何电压损失,在开闭转换的时候没有任何的功率损耗,因此功率半导体这个领域的产品和技术创新,其目标都是为了提高能量转化效率。功率分立器件的演进路径基本为二极管→晶闸管→MOSFET→IGBT,其中,IGBT是功率半导体新一代中的典型产品。虽然我们尽量考虑去降低该影响(提高控制极驱动电压电流,设置结电容释放 回路等)。北京西门康IGBT管子

从20 世纪80 年代至今,IGBT 芯片经历了5-6 代产品升级,从平面穿通型(PT)到沟槽型电场—截止型(FS-Trench),各方面指标都得到了不断的优化。芯片面积缩小为初的四分之一,工艺线宽从5微米降到0.5微米,通态饱和压降从3伏降到1伏,关断时间也更快,从0.5微秒降到0.15微秒,功率损耗也更低,断态电压也从600V 提高到了6500V 以上。IGBT的开关频率越高,开关次数就越多,损耗功率就也高,那乘以散热器的热阻后,IGBT的温升也越高,如果温度高到超出了IGBT的上限,那IGBT就失效了。杭州IGBT使用中当IGBT模块集电极电流增大时,所产生的额定损耗亦变大。

回顾功率器件过去几十年的发展,1950-60年代双极型器件SCR,GTR,GTO,该时段的产品通态电阻很小;电流控制,控制电路复杂且功耗大;1970年代单极型器件VD-MOSFET。但随着终端应用的需求,需要一种新功率器件能同时满足:驱动电路简单,以降低成本与开关功耗、通态压降较低,以减小器件自身的功耗。1980年代初,试图把MOS与BJT技术集成起来的研究,导致了IGBT的发明。开关频率是指IGBT在一秒钟内开关次数。而在确定的母线电压和导通电流下,IGBT每次开关都会产生一定的损耗,开通损耗是Eon,关断损耗是Eoff,还有二极管反向恢复也有损耗Erec。IGBT的开关频率越高,开关次数就越多,损耗功率就也高,那乘以散热器的热阻后,IGBT的温升也越高,如果温度高到超出了IGBT的上限,那IGBT就失效了。



大功率igbt驱动保护电路一直伴随igbt技术的发展而发展,现在市场上流行着很多种类非常成熟的大功率igbt驱动保护电路产品,成为大多数设计工程师的优先;也有许多的工程师根据其电路的特殊要求,自行研制出各种的大功率igbt驱动保护电路。本文对这些大功率igbt驱动保护电路进行分类,并对该电路需要达到的一些功能进行阐述,展望此电路的发展。现在市场上流行着很多种类非常成熟的大功率igbt驱动保护电路产品,成为大多数设计工程师的优先;也有许多的工程师根据其电路的特殊要求,自行研制出各种的大功率igbt驱动保护电路。IGBT模块是由IGBT与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。

IGBT模块应用范围十分,不仅是电动汽车及充电桩等设备的技术部件,广泛应用于智能电网的发电端、输电端、变电端及用电端,也已成为轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器的主流电力电子器件。就新能源车来说,IGBT约占电机驱动系统成本的一半,占整车成本的7-10%,是除电池之外成本第二高的元件,也决定了整车的能源效率。开关频率是指IGBT在一秒钟内开关次数。而在确定的母线电压和导通电流下,IGBT每次开关都会产生一定的损耗,开通损耗是Eon,关断损耗是Eoff,还有二极管反向恢复也有损耗Erec。IGBT的开关频率越高,开关次数就越多,损耗功率就也高,那乘以散热器的热阻后,IGBT的温升也越高,如果温度高到超出了IGBT的上限,那IGBT就失效了。



绝缘栅双极型晶体管在大家熟悉的电动汽车上就有大量运用。安徽原装IGBT管子

三相380V输入电压经过整流和滤波后,直流母线电压的最大值。北京西门康IGBT管子

短路分为一类及二类两种,但这两种短路都有一个共同点,那就是,IGBT会出现“退饱和现象”,当IGBT一旦退出饱和区,它的损耗会成百倍的往上升,那么允许持续这种状态的时会非常苛刻了,只有10us,我们需要靠驱动器发现这一行为并关掉门极。IGBT过流的情况则是,回路电感较大,电流爬升很慢(相对于短路),IGBT不会发生退饱和现象,但是由于电流比正常工况要高很多,因此经过若干个开关周期后,IGBT的损耗也会比较高,结温也会迅速上升,从而导致失效。在这时,IGBT驱动器一般是不能及时发现这一现象的,因为IGBT的饱和压降的变化很微弱,驱动器通常识别不到这种变化。所以需要靠电流传感器来感知电流的数值,对系统进行保护。北京西门康IGBT管子

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