大功率IGBT驱动模块2ED300的特性及其应用
简述IGBT的主要特点和工作原理
简述IGBT的主要特点和工作原理一、简介IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，是一种复合全控电压驱动功率半导体器件。
由BJT（双极晶体管）和IGFET（绝缘栅场效应晶体管）组成。
IGBT兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR 的低导通压降的优点。
GTR 的饱和电压降低，载流密度大，但驱动电流更大。
MOSFET的驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
IGBT结合了以上两种器件的优点，驱动功率小，饱和电压降低。
非常适合用于直流电压600V及以上的变流系统，如交流电机、逆变器、开关电源、照明电路、牵引驱动等领域。
IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极晶体管）和FWD（续流二极管）通过特定的电路桥封装而成的模块化半导体产品。
封装后的IGBT模块直接应用于逆变器、UPS不间断电源等设备。
IGBT模块具有节能、安装维护方便、散热稳定等特点。
一般IGBT也指IGBT模块。
随着节能环保等理念的推进，此类产品将在市场上越来越普遍。
IGBT是能量转换和传输的核心器件，俗称电力电子器件的“CPU”，广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源设备等领域。
二、IGBT的结构下图显示了一种N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构。
N+区称为源极区，其上的电极称为源极（即发射极E）。
N基区称为漏区。
器件的控制区为栅极区，其上的电极称为栅极（即栅极G）。
沟道形成在栅区的边界处。
C 极和E 极之间的P 型区域称为子通道区域。
漏极区另一侧的P+ 区称为漏极注入器。
它是IGBT独有的功能区，与漏极区和子沟道区一起构成PNP双极晶体管。
它充当发射极，将空穴注入漏极，进行传导调制，并降低器件的通态电压。
《N沟道增强型绝缘栅双极晶体管》IGBT的开关作用是通过加正栅电压形成沟道，为PNP（原NPN）晶体管提供基极电流，使IGBT导通。
反之，加反向栅压消除沟道，切断基极电流，就会关断IGBT。
IGBT工作原理和工作特性
IGBT工作原理和工作特性1. IGBT的基本原理IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高速开关设备，结合了MOSFET和双极晶体管（BJT）的特性。
它具有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降。
2. IGBT的结构IGBT由N型衬底、P型衬底和N型增强层组成。
增强层上有一个PN结，形成NPN三极管结构，而P型衬底连接到集电极。
3. IGBT的工作原理当IGBT的栅极电压为零时，栅极-源极结处形成反向偏置，导通区域被截断。
当栅极电压大于阈值电压时，栅极-源极结处形成正向偏置，导通区域开始形成导电通道，电流开始流动。
4. IGBT的工作特性（1）低导通压降：IGBT的导通压降较低，可以减少功耗和热损耗。
（2）高输入阻抗：IGBT的栅极电流非常小，输入阻抗较高，可以减少输入功率和电流。
（3）高开关速度：IGBT的开关速度较快，可以实现高频率开关操作。
（4）大功率处理能力：IGBT能够处理大功率电流和高电压。
（5）可靠性：IGBT具有较高的可靠性和稳定性，适用于各种工业应用。
5. IGBT的应用领域（1）电力电子：IGBT广泛应用于电力变换器、逆变器、交流调速器等领域。
（2）电动车：IGBT用于电动车的电机驱动系统，提供高效率和高性能。
（3）可再生能源：IGBT在太阳能和风能转换系统中用于能量转换和电网连接。
（4）工业自动化：IGBT用于工业机器人、自动化控制系统和电力工具等。
6. IGBT的优势和劣势（1）优势：高压能力、低导通压降、高开关速度、可靠性高、适用于大功率应用。
（2）劣势：对静电放电敏感、温度敏感、需要驱动电路。
7. IGBT的发展趋势（1）高集成度：将多个IGBT芯片集成在一个封装中，提高功率密度和可靠性。
（2）低损耗：减少导通和开关损耗，提高能效。
（3）高温特性：提高IGBT在高温环境下的工作能力。
（4）低成本：降低生产成本，推动IGBT技术的普及和应用。
IGBT的特性
IGBT的特性IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
IGBT是电压控制型器件，在它的栅极?发射极间施加十几V的直流电压，只有μA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。
但IGBT的栅极?发射极间存在着较大的寄生电容（几千至上万pF），在驱动脉冲电压的上升及下降沿需要提供数A的充放电电流，才能满足开通和关断的动态要求，这使得它的驱动电路也必须输出一定的峰值电流。
IGBT作为一种大功率的复合器件，存在着过流时可能发生锁定现象而造成损坏的问题。
在过流时如采用一般的速度封锁栅极电压，过高的电流变化率会引起过电压，为此需要采用软关断技术，因而掌握好IGBT的驱动和保护特性是十分必要的。
IGBT的驱动栅极驱动电压的上升、下降速率对IGBT开通关断过程有着较大的影响。
IGBT的MOS沟道受栅极电压的直接控制，而MOSFET部分的漏极电流控制着双极部分的栅极电流，使得IGBT的开通特性主要决定于它的MOSFET部分，所以IGBT的开通受栅极驱动波形的影响较大。
IGBT的关断特性主要取决于内部少子的复合速率，少子的复合受MOSFET的关断影响，所以栅极驱动对IGBT的关断也有影响。
在高频应用时，驱动电压的上升、下降速率应快一些，以提高IGBT开关速率降低损耗。
在正常状态下IGBT开通越快，损耗越小。
但在开通过程中如有续流二极管的反向恢复电流和吸收电容的放电电流，则开通越快，IGBT承受的峰值电流越大，越容易导致IGBT损害。
此时应降低栅极驱动电压的上升速率，即增加栅极串联电阻的阻值，抑制该电流的峰值。
其代价是较大的开通损耗。
利用此技术，开通过程的电流峰值可以控制在任意值。
由以上分析可知，栅极串联电阻和驱动电路内阻抗对IGBT的开通过程影响较大，而对关断过程影响小一些，串联电阻小有利于加快关断速率，减小关断损耗，但过小会造成di/dt过大，产生较大的集电极电压尖峰。
IGBT的特性和应用
IGBT的特性和应用由于功率MOSFET具有开关速度快，峰值电流大，容易驱动，安全工作区宽，dV/dt耐量高等优点，在小功率电子设备中得到了广泛应用。
但是由于导通特性受和额定电压的影响很大，而且工作电压较高时，MOSFET固有的反向二极管导致通态电阻增加，因此在大功率电子设备中的应用受至限制。
IGBT是少子器件，它不但具有非常好的导通特性，而且也具有功率MOSFET的许多特性，如容易驱动，安全工作区宽，峰值电流大，坚固耐用等，一般来讲，IGBT的开关速度低于功率MOSET，但是IR公司新系列IGBT的开关特性非常接近功率MOSFET，而且导通特性也不受工作电压的影响。
由于IGBT内部不存在反向二极管，用户可以灵活选用外接恢复二极管，这个特性是优点还是缺点，应根据工作频率，二极管的价格和电流容量等参数来衡量。
IGBT的内部结构，电路符号及等效电路如图1所示。
可以看出，除了P衬底外，IGBT的剖面与功率MOSFET相同。
尽管IGBT与功率MOSFET的结构有许多相同之处，但是IGBT的工作过程非常接近极型晶体管。
这是由于衬底P注入的少子使N区载流子浓度得到显著提高，产生电导通调制效应，从而降低了N区的导通压降。
而功率MOSFET的结构不利于电导调制，因此，在N区中产生很大在导通压降，对500V的MOSFET来说，该导通压降大约为70%。
如等效电路所示，IGBT可等效为N沟道MOSFET驱动PNP管的达顿结构。
结型场效应管JFET承受大部分电压，并且让MOSFET承受较低的电压，因此，IGBT具有较低的导通电阻RDS(ON).2.IGBT的特性2.1导通特性从等效电路图可以看出，IGBT两端的电压降是两个元件的压降之和：P-N 结的结压降和驱动用MOSFET两端的压降。
因此，与功率MOSFET不同，IGBT的通态压降不可能低于二极管导通压降。
另一方面驱动用MOSFET具有低压MOSFET 的典型特性，它的电压降与门极驱动电压有密切关系。
IGBT的工作原理和工作特性
IGBT的工作原理和工作特性IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。
反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT关断。
IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。
当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。
IGBT的工作特性包括静态和动态两类：1．静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。
输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。
它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。
在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。
如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。
IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。
它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时，IGBT处于关断状态。
在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。
最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。
IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。
IGBT 处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。
尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。
此时，通态电压Uds(on)可用下式表示:Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh （2－14）式中Uj1——JI结的正向电压，其值为0.7～IV；Udr——扩展电阻Rdr上的压降；Roh——沟道电阻。
IGBT的特点、应用及未来的研究方向
IGBT的特点、应⽤及未来的研究⽅向近年来，IGBT被⼴泛关注，随着技术的发展，其应⽤前景被⼴泛看好，作为国家战略性新兴产业IGBT，在很多领域应⽤⼴泛。
什么是IGBT？IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的⾼输⼊阻抗和GTR的低导通压降两⽅⾯的优点。
GTR饱和压降低，载流密度⼤，但驱动电流较⼤；MOSFET驱动功率很⼩，开关速度快，但导通压降⼤，载流密度⼩。
IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率⼩⽽饱和压降低。
⾮常适合应⽤于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
IGBT的原理IGBT是将强电流、⾼压应⽤和快速终端设备⽤垂直功率MOSFET的⾃然进化。
由于实现⼀个较⾼的击穿电压BVDSS需要⼀个源漏通道，⽽这个通道却具有很⾼的电阻率，因⽽造成功率MOSFET具有RDS(on)数值⾼的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。
虽然最新⼀代功率MOSFET 器件⼤幅度改进了RDS(on)特性，但是在⾼电平时，功率导通损耗仍然要⽐IGBT 技术⾼出很多。
较低的压降，转换成⼀个低VCE(sat)的能⼒，以及IGBT的结构，同⼀个标准双极器件相⽐，可⽀持更⾼电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
IGBT模块的特点与应⽤IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯⽚)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，封装后的IGBT模块直接应⽤于变频器、UPS不间断电源等设备上。
IGBT模块具有节能、安装维修⽅便、散热稳定等特点，当前市场上销售的多为此类模块化产品，⼀般所说的IGBT也指IGBT模块。
随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见。
IGBT驱动板简介
IGBT驱动板的基础知识
三、电位隔离 由于一次侧与二次侧、不同的二次侧之间具有不同的电位，因此驱动板必须要具有可靠的电位隔离措施。 电源通过隔离变压器进行隔离（蓝圈），不同的二次侧之间通过独立的变压器以及充足的电气间隙与爬电距离进行隔离（红圈）。 类似0435的电磁的信号传输方式，信号的电位隔离也是通过变压器（蓝圈），而类似1SD536F2之类的光纤驱动板，信号的隔离通过光信 号（黄圈）实现。而对于电压更高的产品，例如3300V三电平，板载的隔离已经不满足需求了，因此需要配置专用的隔离模块。
IGBT驱动板的基础知识
短路保护功能原理 IGBT开通后，短路导致CE之间电压升高到母线电压，即上图红圈所示点处，高压通过图中红色箭 头路径为Ca2充电，当Ca2两端电压达到一定的阈值之后，图中绿圈所示的VCE2收到信号，芯片进 行短路保护动作自行关断IGBT，同时将短路状态信号反馈到一次侧。 一类短路保护原理简单，实现也容易。
对于0435驱动板，电源与信号传输被集成到了一个模块中，信号传输通过电磁方式。 而对于光纤驱动板，例如常用的1SD536F2或者1SP0635，电源与信号传输是分开的。 例如上图中蓝圈所示为电源部分的变压器，而红圈所示部分为光纤传输用的光纤头。 信号是通过光脉冲进行传输的。
IGBT驱动的基础知识
IGBT驱动板的基础知识
五、驱动执行 二次侧芯片在收到一次侧传递的开关信号（变压器或者光脉冲）之后，通过分别控制门极开通 （GH）、关断（GL）引脚处的的Mosfet的开关来控制门极电压为电源高电平或者电源低电平，进 而控制IGBT的开关动作。这也是二次侧电源电压与门极开关电压绝对值之和相等的原因。
二、信号接收 上图中的蓝圈与红圈，0435驱动板是双通道驱动板，可以同时驱动两个或者两组并联IGBT，因此 其信号接收端共有两个，分别对应两个或者两组并联的IGBT。这个端口负责接收控制系统发出的驱 动信号，高电平代表开，低电平代表关，工作模式均为施密特触发方式，即仅响应开关的上升/下 降的跳变沿，而不响应常高或者常低的状态。这一点在短路保护时有一定的作用。
通俗易懂讲解IGBT的工作原理和作用
通俗易懂讲解IGBT的工作原理和作用IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极晶体管，是一种常用的功率半导体器件，具有高电压、高电流和高开关速度的特点。
它广泛应用于交流调速、电源逆变、电机驱动等领域，具有重要的作用。
本文将通俗易懂地介绍IGBT的工作原理和作用。
一、IGBT的工作原理IGBT是由N沟道型MOS（Metal Oxide Semiconductor）场效应晶体管与PNP型双极晶体管组成。
它结合了MOSFET和双极晶体管的优点，在导通时具有较低的导通压降，而在关断时具有较高的击穿电压。
其工作原理如下：1. 导通状态：在IGBT导通状态下，当控制电压Ugs大于门极阈值电压Uth时，N沟道型MOSFET处于导通状态，形成通道，电流可以从集电极到源极流动。
由于N沟道型MOSFET的导通电阻较小，因此导通时的压降很小。
2. 关断状态：当控制电压Ugs小于门极阈值电压Uth时，N沟道型MOSFET无通道，不导电，IGBT进入关断状态。
此时，通过控制电压Uce（集电-发射极电压）可以实现IGBT的关断。
由于PNP型双极晶体管的存在，即使在较高的Uce下，IGBT也能承受较高的电压。
IGBT的工作原理可以用一个自锁开关的例子来解释。
N沟道型MOSFET相当于自锁开关的门锁，控制门锁的状态可以实现导通和关断；PNP型双极晶体管相当于自锁开关的钥匙，即使是在关断状态下，只要插入钥匙（提供较高的Uce），开关仍然可以打开。
二、IGBT的作用IGBT作为一种高性能的功率开关器件，其作用主要体现在以下几个方面：1. 电流调节：IGBT能够调节高电压和高电流，广泛应用于交流调速和电源逆变等领域。
在交流调速中，IGBT可以根据输入信号的变化，控制电机的转速和输出功率。
2. 电源逆变：IGBT可实现DC/AC逆变，将直流电源转换为交流信号，用于交流电源转换、逆变焊机等领域。
功率模块作用和原理
功率模块作用和原理功率模块（Power module）是一种集成了功率电子器件和相关驱动电路的设备，用于实现能源转换和功率放大。
它通常由多个功率晶体管、驱动电路、传感器和保护功能组成，用于控制和传递电源电流。
功率模块的作用：1.实现能源转换：功率模块能够将输入电源的能量转换为需要的输出形式，如直流到交流、低压到高压等。
例如，交流电源模块可以将交流电源转换为稳定的直流电源，从而提供给各种电子设备供电。
2.提供功率放大：功率模块能够通过对输入信号的放大，输出更高电流和电压的信号，以驱动大功率负载。
例如，功率放大模块可以将小信号放大为足够大的电流和电压，用于激励音响设备或驱动电机等。
3.控制电源电流：功率模块可以通过驱动电路控制电源电流的大小和波形，以满足实际需要。
例如，开关电源模块可以通过控制开关管的开关时间和频率，调节输出电流的大小和稳定性。
4.提供保护功能：功率模块通常包含了过流、过压、过温等保护电路，以确保电子设备和负载的安全运行。
例如，过载保护模块可以在负载电流超过一定范围时，断开电源电路，避免设备损坏。
功率模块的原理：1.功率电子器件：功率模块通常采用功率晶体管、场效应管（MOSFET）或绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率电子器件作为核心元件。
这些器件有较大的电流和电压承受能力，并能以高速开关，实现大功率的能量转换。
2.驱动电路：功率模块的驱动电路用于控制功率电子器件的开关状态，确保其能按照预定的波形和参数工作。
驱动电路可以通过驱动信号改变功率器件的导通和截止状态，从而控制电源电流和电压的输出。
3.传感器：功率模块通常配备了各种传感器，用于检测电流、电压、温度等参数的变化，并将其反馈给控制电路。
传感器可以实时监测电路工作状态，为保护电路提供依据，并对输出电流和电压进行反馈控制，以保证稳定性和安全性。
4.保护电路：功率模块中的保护电路可以根据设定的保护参数，实现对电路的自动监测和保护。
当检测到过流、过压、过温等异常情况时，保护电路会立即触发相应的保护机制，例如切断电源或对输出电流进行限制，以防止设备损坏和人身安全问题。
IGBT模块：技术、驱动和应用课件：基本电路与应用实例
DC-AC逆变器
相对于两电平逆变器，三电平逆变器有许多优点 损耗降低 输出滤波器更小 输出电压或电流的失真度降低 电磁兼容（EMC）性能得到提升 系统成本降低
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
DC-AC逆变器
三电平模块/三电平桥臂
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简介
换流：在变换器的运行期间（通常）电流周期性的从一个
半导体开关换流到另一个半导体开关。这个过程被称为电 流换流或换流。
外部换流 内部换流
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主动前端：IGBT 辅助主动开关
AC-DC整流器和制动斩波器
启动时：每个辅助开关分别与相对应的开关VT1、VT3和VT5共 发射极串联连接，通过PWM控制给直流母线充电，这样就可以限制 电力半导体器件的电流。
正常工作：辅助开关开通（引入额外通态损耗，提高驱动电压）
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制动斩波器 消耗再生制动能量
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AC-DC整流器和制动斩波器
主动前端：SCR
不需要制动电阻 再生的能量反馈到电网
需要有源逆变单元 机构和控制复杂 存在换流失败的可能
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U out
大功率IGBT驱动模块2ED300的特性及其应用
１ ，１ 脚 （ＮＤ ：信号 地 ； ２ ３ Ｇ ）
１～ ８ （Ｎ ） ４ ｌ脚 Ｃ Ｄ ：驱 动 电源地 ； ｌ～ ３ ｆＤ ） ９ ２ 脚 Ｖ Ｃ ：驱 动 电源 ；
产 的驱 动和 保护 大 功率 Ｉ Ｂ 的 专用 集 成驱 动 模 块 。 Ｇ Ｔ 它 在 最 近两 年 才 进 入 中 国 ，因 其 集 成 度 高 、外 围
ｌ ，２，３ （ Ｄ ） 脚 Ｖ Ｄ ：信 号 电源 ；
４ ０ （ａ ｌ ：故 障信 号输 出 ； ，１ 脚 Ｆ ｕｔ １
（ 时驱 动 电流 大 ，可靠 性 要 求高 ） 瞬 ．传 统 的驱 动 电
路 已经 不 能 满 足 其 使 用 要 求 ， 因此２ Ｄ ０ 驱 动 模 Ｓ ３０
５ ｆ ｅｅ ：通 道Ａ、Ｂ 辑 复位 ； 脚 Ｒ ｓｔ ） 逻
电 子 元 件 及 应 用 ≥》》
２ ，３ 脚 （ ． ４ ６ ＥＢ，ＥＡ ：外部 故 障状态 输入 ； －）
２ ．３ 脚 ｆ ｅ ｔ ５ ７ Ｖ ｅ ｅ Ｂ，Ｖ ｅｓｔ ） Ｇ Ｔ 和压 ｓ ｃ ｅ Ａ ：Ｉ Ｂ 饱
◇ 脉 冲信 号传 输 时 间ｔ Ｄ ｄ㈨：６ ０ ｓ ５ ｎ；
◇ 最 小输 入 脉 冲宽 度ｔ ：４ ０ ｓ ｍ ０ ｎ； ｄ ◇ Ｖ ｅ ｅ电压范 围 ：２ ９ ｃ ｔ ｓ — Ｖ； ◇ Ｉ ＡＢ Ｐ Ｎ ／无 ＷＭ输 入复 位时 间 ：５ ｍ ； ０ ｓ
降输 入 ；
２ ，３ 脚 （ ＣＢ，Ｒ ） Ｃ 考 电位 网络 ； ６ ８ Ｒ ＣＡ ：Ｒ 参
围应 用 电路 。 并 对 应 用 中 需要 注 意 的 关 键 问题 进 行 了分 析 和 讨 论 ，最 后 给 出 了 实 际 的驱 动 波 形 。
IGBT驱动片1TX-2DE300M17M33产品手册 说明书
2单元大功率IGBT驱动片TX-2DE300M17/M33产品手册目录一、概述 (4)二、原理框图 (4)三、电气参数 (4)3.1 极限参数 (4)3.2 驱动特性 (5)3.3 工作条件 (6)3.4 短路保护特性 (6)3.5 对输入电源的要求 (6)四、波形图 (6)4.1 正常驱动波形图 (6)4.2 保护波形图 (7)4.3 说明 (7)五、尺寸结构 (7)5.1 外形尺寸 (7)5.2 引脚说明 (7)六、应用电路说明 (8)6.1 电源输入端Vdc的连接 (8)6.2 驱动器低压侧的设置和连接说明 (8)6.2.1 工作模式输入信号Mode (8)6.2.2 死区和短脉冲抑制示意图以及死区时间调整 (9)6.2.3 PWM输入信号INA和INB (9)6.2.4 故障输出信号Fault/ (9)6.2.5 复位信号Reset (9)6.2.6 自动复位功能 (9)6.3 驱动器高压侧输出的连接 (9)6.3.1 驱动功率的计算 (9)6.3.2 滤波电容 (9)6.3.3 IGBT的连接 (10)6.4 驱动保护 (10)6.4.1 过流保护阈值Vref (10)6.4.2 RC定时网络 (11)6.4.3 软关断 (11)6.4.4 欠压保护 (11)6.4.5 外部故障信号输入 (11)6.4.6 有源钳位 (11)6.5 典型应用图(以半桥电源为例) (12)七、相关产品信息 (12)7.1 TX-DE300M2 (12)八、常见问题 (12)九、其它说明 (12)TX-2DE300M17/33大功率IGBT 二单元驱动器一、概述∙ 完全兼容英飞凌2ED300V17-S 、ST 驱动器。
∙ 二单元隔离驱动器，M17、M33分别可驱动电压≤1700V 、3300V 的全系列IGBT 。
∙ 自带隔离的DC/DC 电源，使用方便，用户只需提供一个15V 电源。
∙ 驱动输出电流30A 。
IGBT简介介绍
过压、过流及短路保护
01
过压保护
为了防止IGBT在过高的电压下工作导致损坏，需要设置过压保护电路。
当电压超过设定值时，保护电路会迅速动作，切断IGBT的工作电源。
02
过流保护
当IGBT流过过大的电流时，过流保护电路会起作用，限制电流继续增加
，避免IGBT因过热而损坏。
03
短路保护
短路是IGBT运行过程中可能遇到的严重问题。短路保护电路能在发生短
IGBT具有较好的热稳定性 ，能够在高温环境下正常 工作。
IGBT的应用领域
电源变换
IGBT广泛应用于DC-DC变换器、ACDC整流器等电源电路中，实现电压、 电流的变换和控制。
01
02
电机驱动
IGBT可用于电机驱动电路中，如电动 汽车、电动自行车等驱动系统。
03
焊接设备
IGBT作为核心器件，应用于电阻焊、 电弧焊等焊接设备中。
IGBT的市场前景及展望
新能源汽车市场
随着新能源汽车市场的持续增长，IGBT作为核心 功率器件，其需求将继续旺盛。
智能电网与可再生能源
智能电网建设及可再生能源的快速发展将为IGBT 提供新的增长点。
轨道交通市场
轨道交通的电气化与智能化趋势将推动IGBT在轨 道交通领域的应用不断扩大。
展望
未来，随着技术的不断进步，IGBT将在更多领域 得到应用，市场规模将持续扩大。同时，国内品 牌在技术和市场上将不断取得突破，逐步缩小与 国外品牌的差距。
IGBT的驱动方式
栅极驱动：通过控制栅极与发射极之间的电压来控制IGBT的开通与关断。这种方式 简单、直接且效率高。
电流源驱动：通过电流源来为栅极提供驱动电流。这种方式更为稳定，但需要额外 的电流源。
精华资料2ED300C17-S
中、大功率IGBT的双通道驱动器技术信息和应用手册EiceDRIVER™,2ED300C17-S技术信息非本公司人员未经公司允许不得将传阅文献，禁止以其他方式利用和复制此文献。
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,欢迎用户对产品和此资料的改进提出宝贵意见。
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安全通知!严禁孩子和非专业人员接近已安装的驱动。
此驱动仅限于厂家允许的应用，对零备件进行非法的替换和使用可能造成火灾、电击或者其他伤害。
此文献供使用此驱动的所有用户、生产商以及专业人士使用。
如果必须对现场设备进行测量和测试，用户必须仔细阅读Code,VBG,4.0章程，尤其第八节“对现场设备操作时的允许偏差”。
必须使用合适的电子设备。
安装及使用本产品前请仔细阅读此说明书。
●存在使用不当或运输造成的可见损害时，禁止使用。
●必须在ESD保护情况下卸载触点。
●断电情况下安装。
●未穿防护服使用时，与设备保持一定的距离以保证安全。
●设备停止工作后要确认电源电压断开才可以进行其他操作。
●对刚刚关断的设备进行操作要防止某些部件过热而被烫伤。
●驱动被焊接在母板上并电气相连，用户要核实机械强度，有必要的话进行适当测试。
●此驱动适用于eupec,IGBT,模块类型IHM，EconoPACK+，62mm。
对于将来的使用，本公司不能保证其安全性。
2ED300C17-S说明此数据表讲述了用于工业场合的双通道IGBT驱动2ED300C17-S和用于牵引场合的2ED300C17-ST。
这两种驱动被分为两个温度等级：2ED300C17-S,-25o C，2ED300C17-ST,-40,o C，这两种驱动的电气功能和机械尺寸完全相同，唯一不同是名称不同。
igbt作用
igbt作用IGBT（Insulated-Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极晶体管，是一种大功率半导体器件。
它结合了功率金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）和功率双极型晶体管（BJT）的优点，因此广泛应用于工业控制、电力变换和电能调节等领域。
IGBT的作用主要体现在以下几个方面：1. 转换和放大作用：IGBT具有双极型晶体管的开关性能和MOSFET的驱动能力，能够实现从微安级信号到几百安的大电流的转换和放大。
这使得IGBT在电力电子领域中广泛应用于开关电源、逆变器和交流调速装置等设备中。
2. 控制电流和电压：IGBT能够精确控制电流和电压的大小，从而实现电力调节和功率控制。
通过改变IGBT的栅极电压和信号输入，可以调整输出电流和电压的大小，满足不同电气负载的需要。
3. 高电压驱动：IGBT的栅极与驱动电路之间有绝缘层，使得其具备高耐压特性，可承受几百伏至几千伏的高电压。
这使得IGBT在电力系统中可用于高电压开关设备，如变压器和断路器，以提高电力系统的效率和稳定性。
4. 低开关损耗：与双极型晶体管相比，IGBT的开关损耗要小得多。
它的导通电压降和开关速度都比双极型晶体管低，从而减少了功率损耗和能量浪费。
这使得IGBT成为高效能源转换的理想选择，广泛应用于电机驱动系统、太阳能发电装置和电动汽车等领域。
5. 保护系统：IGBT具有过流、过温、过压和短路等保护功能，可以保护设备和电路免受损坏。
例如，在逆变器中，IGBT可通过检测电流和温度来避免过载和过热，从而延长设备的使用寿命。
总之，IGBT作为一种强大和可靠的功率半导体器件，其作用在于实现大功率电流和电压的转换、放大和调节。
通过控制信号输入和电源电压，IGBT能够提供高效的能量转换，同时保护电力设备和电路免受损坏。
随着科技的不断发展，IGBT的应用领域将更加广泛，为电力系统优化和节能减排做出更大的贡献。
IGBT模块：技术、驱动和应用
IGBT模块：技术、驱动和应用IGBT模块是一种集成了多个功率晶体管的集成电路，它能够承受高电压和高电流，广泛应用于电力变换和工业控制领域。
IGBT模块的技术、驱动和应用，是电力电子学、微电子学和电气工程领域的重要内容。
本文将针对IGBT模块的技术、驱动和应用进行详细的分析和讨论。
一、技术1. IGBT的结构和原理IGBT模块采用了IGBT功率晶体管技术，是一种高功率半导体器件。
IGBT由P型掺杂的底部导电层、N型的发射区、P 型区域和N型区域组成。
IGBT的结构与三极管相似，但它在结构上融合了场效应晶体管（FET）和双极型晶体管（BJT）的优点。
IGBT的输出开关特性类似于MOSFET，控制端需要施加正向偏置电压才能开启它。
然而，IGBT模块的输出电容较大，需要控制端施加负向电压才能关闭它。
2. IGBT模块的特性（1）高平均功率：IGBT模块能够承受高电压和高电流，适用于高功率应用。
（2）低电压降：IGBT模块的导通电阻比较低，导通时的电压降较小。
（3）快速开关：IGBT模块的响应速度较快，可以实现高频开关。
（4）耐高温：IGBT模块的工作温度范围宽，可以在高温环境下工作。
3. IGBT模块的制造工艺IGBT模块的制造过程包括晶体管芯片制造、封装和模块组装三个步骤。
晶体管芯片制造是IGBT模块制造的核心，它需要进行掺杂、生长晶片、刻蚀和沉积等多个步骤。
封装使晶体管芯片和引脚封装在一起，并对晶片进行保护。
模块组装是将多个IGBT芯片、散热器和电容器等部件组合起来形成一个完整的IGBT模块。
组装包括焊接、粘接和测试等多个工序。
4. IGBT模块的散热和保护IGBT模块的高功率和高温度会导致散热问题。
散热系统需要有效地排放IC模块产生的热量。
通常采用散热片、散热器和风扇等来散热。
保护系统需要检测IGBT模块的输出信号和工作状态，并及时停止或调节当前的工作状态以保证工作的稳定性和可靠性。
通常采用过流保护、过压保护和过温保护等方式进行保护。
栅极驱动参数对IGBT开通的影响
栅极驱动参数对IGBT开通的影响01引言如今，IGBT已被广泛应用于工业电源领域。
与MOSFET相同，它也是一种压控型器件。
其开关性能可通过IGBT驱动设置加以控制或影响。
优化IGBT开关性能对于系统设计而言十分重要，因为不同的开关损耗会影响散热设计和IGBT 使用寿命。
IGBT的栅极驱动电路看似很简单，就是一个电压源和一个栅极电阻。
通过改变栅极电阻值，可以影响IGBT开关性能。
但在现实系统应用中，会有许多杂散因素有意或无意地产生，比如栅极线缆电感和栅极电容（可能是PCB布线分布电容）。
由于IGBT的关断特性受母排杂散电感和芯片本身影响很大，所以此文只讨论栅极驱动参数对IGBT开通的影响。
本文选用英飞凌的IGBT模块PrimePACK™FF1000R17IE4作为一个样本，来研究这些栅极参数对IGBT开通性能的影响。
测试所用的驱动核是英飞凌的EiceDriver™ 2ED300C17-ST，其具备30A的峰值输出电流功能。
就IGBT开通性能而言，有两个比较重要的表现指标：一个是开通时桥臂电流的变化率di/dt，另一个是器件从关断状态到导通状态所产生的开通损耗。
前者如果太高，续流二极管（FWD）也会有一个很快的反向恢复过程，这可能会导致反向恢复电流出现振荡从而引起二极管的失效。
而后者则是直接关系到IGBT的工作效率及其对散热器的设计需求，这对成本控制和器件的可靠性非常有意义。
影响两者变化的因素很多，本文主要从栅极电阻，栅极电容和栅极回路电感入手分析。
02导通栅极电阻(R gon)的影响图1（可左右滑动切换）：左图：0.9欧姆R gon、di/dt:6128A/us、Eon:196mJ；中图：2.6欧姆R gon、di/dt:4270A/us、Eon:437mJ；右图：4.7欧姆R gon、di/dt:3283A/us、Eon:650mJ。
红色曲线：IGBT桥臂电流；蓝色曲线：IGBT集电极至发射极电压；绿色曲线：栅极电压；黄色曲线：栅极电流。
igbt的实验报告
igbt的实验报告
IGBT实验报告：性能分析与应用展望
在现代电力电子领域，IGBT（绝缘栅双极晶体管）作为一种重要的功率半导体器件，其性能分析和应用展望一直备受关注。
本文将对IGBT的实验结果进行分析，并展望其在未来的应用前景。
首先，我们对IGBT进行了性能测试，包括导通压降、关断损耗、开关速度等方面的实验。
实验结果表明，IGBT具有低导通压降、高关断损耗和快速的开关速度，适合用于高频率的功率转换应用。
其次，我们对IGBT在不同工作条件下的性能进行了研究。
实验结果显示，IGBT 在高温、高湿度等恶劣环境下仍能保持稳定的性能，具有较强的抗干扰能力，适合用于工业控制和电力传输等领域。
此外，我们还对IGBT在电动汽车、可再生能源等新兴领域的应用进行了展望。
实验结果表明，IGBT具有高效、可靠的特点，能够满足这些领域对功率半导体器件的高要求，具有广阔的市场前景。
综上所述，IGBT作为一种重要的功率半导体器件，具有优良的性能和广泛的应用前景。
我们相信，在未来的发展中，IGBT将在电力电子领域发挥越来越重要的作用，为社会的可持续发展做出更大的贡献。
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收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ２ ２ １ — ３ １ ５ ｌ ８ 蹙藏牧 嘏 ・ ０ ２ 第５ ２ １年 期
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大功率 ＩＢ 驱动模块 ２ Ｄ ０ ＧＴ Ｅ ３ ０的特性 及其应用
张 昱 ， 晓 韩 黄
（ 家庄 邮 电职 业技 术 学院计 算机 系， 北 石 家庄 ００２ ） 石 河 ５０１
摘
要 ： 对 大功率 Ｉ Ｂ 针 Ｇ Ｔ的驱动 问题 ， 细介 绍 了一种 大功率 Ｉ Ｂ 详 Ｇ Ｔ专 用驱动模 块 ２ Ｄ３０的 内部 Ｅ ０
２ ３ ４． ６
２ ３ ５， ７ ２ ３８ ６， ２ ３ ７， ９ ２ ２９ ８， ３ ３１ ０， ３ ３３ ２，
４ ４１ ０， ４ ４３ ２，
外部故障状态输入 （ ．， ． ＥＢ ＥＡ） ＩＢ Ｇ Ｔ饱和压降输入 （ ｃ ｔ Ｖ ｅ ｅ Ａ） Ｖ ｅ ｅＢ， ｃ ｔ ｓ ｓ Ｒ Ｃ参考 电位 网络（ ＣＢ， ＣＡ） Ｒ Ｒ
关键 词 ：Ｅ ０ ； 动模块 ； 流保护 ； ２ Ｄ３ ０ 驱 过 绝缘 栅 双极性 晶体 管
Ｃｈａ ａ ｔ ｒａ ｒ ｃ ｅ ｎｄ Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｆａ Ｐｏ ｒＩ ｌｃ ｔｏ ｏ ｗｅ ＧＢＴ ｉ ｅ ｏ ｌ ＥＤ３ ０ Ｄｒ ｖ ｒＭ ｄｕ ｅ ２ ０
，
．
Ｋｅ ｒ ： ＥＤ３ ０； ｉ ｅ ｄ ｅ； ｖ ｒｃ ｒ ｅ ｔｐ ｏ ｅ ｔｏｎ； ＧＢＴ ｙ ｗｏ ｄｓ ２ ０ Ｄｒｖ ｒｍｏ ｕｌ Ｏ ｅ ｕ ｒ ｎ ｒ ｔ ｃｉ Ｉ
中图分类号 ： Ｎ ５ Ｔ ４
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ：１ ９ － ０ １ ２ １ ０ — ５ — ６ ９ ４ ３ ９ （ ０ ２）５ ０ ８ ０ ２
４０ ０ ２ ￣９
５ ０
（ ｅｓ Ｓｎｅ ： Ｖ Ｃ信号输入 Ｓ ｎｅ ｅ ｓ Ａ）Ｄ Ｒ Ｂ，
Ｂ通道 ±１Ｖ缓 冲电容 （ ｂ ， ｂ ） ６ Ｖ 一 Ｖ ＋
ＩＡ Ｂ无 Ｐ Ｎ／ ＷＭ 输 入 复 位 时 间 ， ｍｓ
最大电压上升率 ，Ｖ ｓ ｋ／
５ ０ ６ ０
Ｂ通道 ±１Ｖ参考点（ Ｏ ） ６ Ｃ ＭＢ
）
故 障信号输 出（ａｌ Ｆｕ ） ｔ
通道 Ａ、 Ｂ逻辑复位 （ ｅｅ） Ｒ ｓｔ 半桥模式下死区时间设定（ Ａ，Ｂ） Ｃ Ｃ
Ｐ ＷＭ 输 入 （Ｎ Ｉ Ａ） Ｉ Ｂ， Ｎ
参 数类别 供 电电压 Ｖ Ｄ和 Ｖ Ｃ Ｖ Ｄ Ｄ ，
逻 辑 信 号 输 入 电平 门极 峰 值 电 流 ｌ ｔＡ ｏ ， ｕ
５ ０ ０ＶＡＣ。 ０
１１ 外形及 管 脚功 能 （ ． 改成 表格 ）
图 １ ２ Ｄ３０模 块 外 观 图 Ｅ ０
各 引 脚 功 能 列 表
１２ 主要 参数 ．
引脚 序 号
１， ３ ２，
功能
信号 电源 （ Ｄ Ｖ Ｄ）
２Ｄ０ Ｅ ３ ０主 要 参数
４， ０ １
Ａ ｂｓｒ ｃ ：Ｗ ｉ ｈｅ ｄ ｉ ｉ ｅ ｈ ｌ ｇ ｆｈ ｇ ｗ ｅ ＧＢＴ ａｎｏ ｅ ｒｖ ｒｍ ｏ ｕ ｅ ２ ｔａ ｔ ｔ ｔ ｒｖｎｇ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｏ ｉ ｈ ｐｏ ｒＩ ｈ ｖ ｌｄ ｉ ｅ ｄ ｌ ＥＤ ３ ０ ｆ ｒＩ ＢＴ ｓ ０ ｏ Ｇ ｉ
１ １ ２． ３
５ ０ ００
－
１～ ８ ４ １
１ ９－２ ３
工作温度 ， 半桥模式最小死 区时间 ， Ｓ 脉冲信号传输时间 ｔ（ｎ ，ｓ ｒ ｏ ）ｎ ｙ 最小输入脉 冲宽度 ｔ ｎ ，ｓ
Ｖ ｅｓｔ ｃ 电压 范 围 ， ｅ Ｖ
２ ８５ ５－
１
６０ ５
Ｂ通道 驱动 栅 极 （ ａ Ｇ ｔ Ｂ） ｅ Ａ通 道 －１ Ｖ缓 冲电 容 （ ａ ， ＋ ４６ － Ｖ 一 Ｖａ ）
最高工作频率 ，Ｈ ｋｚ
Ａ通道 ±１Ｖ参考点（ Ｏ Ａ） ６ ＣＭ
２ 内部结构及性能特点
２１ 内部 结构 ．
４ ，５ Ａ通道驱动栅极 （ ａ ４４ 脚 Ｇ ｔＡ） ｅ
主要实 现驱动脉 冲的整定 、 故障信 号存储 、 率放大 功 及软关断参 数的设置等功能 。 （） ４ 逻辑保护 电路
所需的电压。 变换器输入为 Ｄ Ｉ— ６ 输 出为 ±１ Ｖ， Ｃ ４ １Ｖ， ６ 中间 有变压器隔离， 功率为 ８瓦， 瞬态输出电流最大值为 ３ Ａ。 ０ （） ２ 输入信号处理电路 主要实现工作模式选择 、 模块复位 、ＷＭ脉 冲的处理 、 Ｐ
襄麟网 Ｗ Ｗ ｃ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ ． ｍ Ｗ ．ｈｎ ｂ ａ ｐｎ Ｃ ｏ
Ｄ Ｃ转换 电路 、 输入信 号处 理电路 、 出驱动电路及逻辑保 输
护 电路 组 成 。
死区时间设置及故障信号输出等功能 。
（ ） 出驱 动 电 路 ３输
（） ＣＤ １ Ｄ ／ Ｃ转换电路
模块内部集成了专门的 Ｄ ／ ｃ变换器 ，用以提供驱动 ｃＤ
Ｚｈａ Ｈｕａ ａ ｈ ｎ ｎｇＹｕ ｎｇＸｉｏ ａ
（ ｐ ｒ ｎ ｆ ｏ ｕｅ， ｈＪａｈ ａｇＰ ｓａ ｄＴ ｌｃｍ ｎｃｔ ｎ Ｄｅ ａ ｍｅｔ ｍｐ ｔｒＳ ｉｉ ｕ ｎ ｏｔ ｎ ｅ ｏ ｍｕ ｉ ｉ ｓ ｔ ｏｃ ｚ ｅ ａｏ Ｔ ｃｎｃｌ ｏ ｅ ｅ Ｓ ｉｉ ｈ ａｇＨｅ ｅ ０ ０ ２ ） ｅｈ ｉ Ｈ ｇ， ｈ Ｊ ｚｕ ｎ ｂ ｉ ５ ０ １ ａＣ ａ
１Ｍ 场合下 的 Ｉ Ｂ Ｗ） Ｇ Ｔ由于其特殊性 （ 瞬时驱动 电流大 ， 可 靠性要求高 ）传统 的驱动 电路 已经不 能满足其使用要求 ， ， 因此 ２ Ｄ ０ Ｓ ３０驱 动模 块作为大 功率 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ专用驱 动电路应
运而生。
Ｒ ａｔ ｅ ｅ ｒ ｈ＆ Ｄ ｓｇ ｓ ｅ ｉｎ研 究 与 设 计
’
Ｖ ４ — Ｉ． ａ ， ｎ ． — ｎ 、 ． ０ ‘ Ｊ ．．Ｋ ＋ ．
Ｓ ｎｅ ｅ ｅＡ ＲＣ Ａ ３ Ｒ
图１ 所示为 ２ Ｄ ０ Ｅ ３ ０模块外形 图， 该模块共有 ４ ５个管
脚。
图 ２为 ２ Ｄ ０ Ｅ ３０的内部功 能模 块框图 。它主要 由 Ｄ ／ Ｃ
２ １ ￣ 第５ ・燕期鞭 网 ｌ ９ ０２ 期 ５
研 究 与设 计 Ｒ ｓａ ｃ ｅ ｅ ｒ ｈ＆ Ｄ ｓｇ ｅ ｌｎ ｉ
比 ，Ｅ ３ ０ 有 以下 显 著 特 点 ： ２Ｄ０ 具
３２ Ｄ ０ Ｅ ３ ０在 实 际 中 的应 用
３１ 应 用 实例 ．
（） １带载能力强 ， 可驱动多只并联 的大功率 Ｉ Ｂ ： Ｇ Ｔ
（） ２ 可灵活定义逻辑 电平 ， 选择不 同工作模式 ；
（） ３ 具有欠压监 测 、 和过 流保护功能 ； 短路
６ Ｇａ ｅＡ ｔ
１０ ０ｐ ０
ｎ Ｉｊ
Байду номын сангаас
Ｄｅ３ １ ２ａ２ Ｃ ｎ １ａ— Ｄｅ ４０ １ １ ４０ ３ １ ｒ ｒ
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４２
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ｚ ２ｖ ｚ 卜ｒ０ １ ｏ ２ ＼２
主要实现 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ饱和压降的检测 、 出欠 压的监测 、 输 外 部故 障信号监测的设 置等功能 。
图 ２ ２ Ｄ３ ０内部 功 能 模 块 框 图 Ｅ ０