IGBT集成驱动模块的研究
IGBT模块驱动电路的分析与设计
文章编号:100520523(1999)0320039204IGBT 模块驱动电路的分析与设计赵 莉(华东交通大学电气与信息工程学院, 江西南昌 330013)摘要:阐述了IGBT 驱动电路的基本特点,针对模块器件的特点,设计了一紧凑、实用的驱动电路板,解决了功率电子电路中电源多的问题Λ试验证明,此电路可靠,具有可拓展性和保护功能Λ关 键 词:IGBT ;驱动电路;模块中图分类号:TM 92110 文献标识码:A0 引 言 随着新型电力电子器件的发展,越来越多的场合使用IGB T 作为开关器件,在几千瓦到几十千瓦、频率几十千赫到几百千赫的系统中,使用IGB T 经常碰到的问题,就是合理设计驱动电路Λ在电力变换或电气传动系统中,一般由IGB T 组成逆变器,IGB T 以模块的形式出现,这时另一个经常困扰设计者的问题是驱动电路的电源问题Λ 本文将着重分析这两个问题,并利用TL P 250设计了一块模块驱动板,此板可以驱动四个IGB T Λ此板的驱动信号符合要求,每路驱动信号在电位上是隔离的,而输入电源只有一个,该电路还有过流或短路保护功能以及防止桥臂直通的功能Λ1 IGBT 对驱动电路的要求 对于用来驱动IGB T 的电路而言,应根据栅极对驱动信号的要求,而具备下列一些性质: 1)一个理想的驱动电路应具有较强的动态驱动能力; 2)能向IGB T 提供适当的正向或反向栅压; 3)驱动电路应有足够的输入输出电隔离能力; 4)理想的驱动电路要求输入输出信号传输无延时; 5)驱动电路应具有一些基本的保护功能和自保护功能Λ2 模块驱动中对电源的要求 在逆变器电路中,一个桥臂中上下两管驱动电路要采用不同的电源,各个桥臂的上管也 收稿日期:1999203223;修订日期:1999205223 作者简介:赵 莉(1965),女,湖南衡阳人,华东交通大学讲师,工学硕士1第16卷第3期1999年9月华 东 交 通 大 学 学 报Journal of East Ch ina J iao tong U niversity V o l .16 N o.3 Sep. 1999无共地点,下管可以共源极Λ在变流系统中,电源的配置应符合下列一些原则: 1)驱动电路应能将主电路、控制电路在电位上隔离Λ 2)驱动电路不同通路之间,电源也应各自独立,以免相互影响Λ 根据这些原则,驱动六管模块时,由于桥式变流器的下面三个管子有一共电位点,这三个管子的驱动电路可以共用一个电源,因此,要有4路独立电源供给驱动电路Λ同理,驱动4管模块时要有3路独立电源Λ3 驱动电路的设计 根据上述要求,目前市面上的许多集成的驱动电路芯片,一般带有典型驱动功能的电路单图1 TL P 250驱动电路原理图元,而保护功能各有千秋Λ以东芝公司生产的驱动模块TL P 250为例,其电路结构如图1Λ 该驱动芯片仅仅是功能电路,并不能用来直接驱动IGB T ,必须要设计合适的外围电路才能正常工作,该芯片本身带有光电耦合器,输入输出端逻辑相反,只要设计合适的电路,就可使开关器件在关断期间栅极维持一定的反压ΛZ 该芯片用来驱动IGB T 模块时,优点是价格低廉,使用方便,一致性和稳定性较好Λ但也有一些不足,为驱动桥式电路时,需要较多的工作电源;由于光藕的存在,驱动信号有半个微秒的延迟,不适应频率甚高的场合;光藕的耐压为2500V Λ图2 电源形成电路 用该芯片设计了一块用来驱动单相桥式IGB T 逆变器的电路,驱动电路围绕TL P 250来设计,具有多电源形成电路,反向负偏置电路,过流和短路保护电路Λ该驱动电路适合于中等容量、频率适中的IGB T 逆变系统Λ 1)电源形成电路 为了解决单相桥式逆变器驱动电路需要三路独立电源问题,设计了一个简单的开关电源,电路如图2所示Λ该电路中,Q 1为M O SFET 开关,型号为2SK 429L 1555电路提供控制脉冲,变压器共有5个线圈,匝数分别为:1、5为18匝,2、3、4为40匝,线圈5为线圈1在Q 1截止期间释放能量的通道,有利于开关电源的工作Λ线圈2、3、4、无共地点,为三路独立电源,提供的电压经整流后,大约为20V Λ 2)关断时反向偏置电路04 华 东 交 通 大 学 学 报 1999年图3 关断时反向偏置电路 电路形式如图3Λ该电路在控制信号消失后,通过Z 1上的稳压作用,为开关门极提供一反向偏置电压,约为417V Λ 3)保护电路 电路形式如图4所示Λ 过流保护:过流检测是通过二级管D 来完成的,当IGB T 源极上电压过高,以至于二极管D 截止,保护功能开始动作,首先通过稳压管Z 2图4 保护电路降低栅级电压,其次通过光电耦合器向控制电路发出过流信号,触发控制电路的保护动作Λ 防止桥臂直通:对于同步开通与关断信号,驱动电路在处理上,保证了关断信号在先,开通信号在后,从而保证在上下桥臂间,先关断IGB T ,再开通另一IGB T Λ 由上述电路组成的,以TL P 250为核心的IGB T 驱动电路,仅需一个15V 的直流电源,电路结构紧凑,价格低廉Λ4 驱动电路的实验及应用 用一互补方波控制信号加入驱动电路的输入端,用示波器测量1、3两路输出的波形,如图5所示Λ 从图中可以看出,驱动电路提供的正向栅极电压为20V ,反向栅极电压为417V ,比较导通和关断波形,关断在先,导通在后,从而防止了上下桥臂的直通Λ从示波器的读数上也可看出,控制信号与驱动信号间有410n s 的延迟Λ 运用该驱动电路板来驱动IGB T 模块,该IGB T 模块用来构成一单相与电网连接的逆变器,控制脉冲为SPWM 波形,测得的SPWM 驱动波形和逆变器电流输出波形如图6所示Λ驱动电路在该系统中工作良好,IGB T 模块发热也不严重,系统稳定Λ5 结 论 利用TL P 250构成的IGB T 模块驱动电路,具有良好的驱动特性,输出的正向栅极电压和反向栅极电压均能满足要求Λ电路还具有过流或短路保护功能,具有防止桥臂直通的功能Λ该14第3期 赵莉:IGBT 模块驱动电路的分析与设计 图5 1∶1路开通时栅极电压波形 2∶3路关断时栅极电压波形图6 1逆变器输出电流波形 2 SP WM 驱动脉冲波形驱动电路由于内部具有独立电源电路,克服了以往模块驱动中外接电源较多的缺点Λ[参考文献][1] 尹海等ΛIGBT 驱动电路性能分析[J ]Λ电力电子技术,1998(3)Λ[2] To sh iba T echn ical D ata ,To sh iba Pho tocoup ler TL P 250[S ]Λ(下转第46页)24 华 东 交 通 大 学 学 报 1999年64 华 东 交 通 大 学 学 报 1999年[ 参 考 文 献 ][1] 姚玉洁等译.模拟集成电路设计—电流模法[M].北京:高等教育出版社,1996.62～94.[2] W I L SON B.R ecen t developm en ts in cu rren t conveyo rs and cu rren t mode circu its[J].IEE Proc G,1990,137:63～77.[3] SOD ER STRAND M A,M ITRA S K Sen sitivity analysis of th ird o rder filter[J].I n t.J.Electron,1972,30:265～272.I m plem en tation of Curren t-m ode Th ird-order L owpass Butterworth Character istics Usi ng CC IIL IU Z i y i ng,X I AO Rong(Co llege of E lectrical and E lectronic Info rm ati on,East Ch ina J iao tong U niversity,N anchang330013,Ch ina)Abstract:T he realisati on of th ird2o rder low p ass B u tterw o rth in the cu rren t m ode by u sing the second2generati on cu rren t conveyo r(CC )is p resen ted.W ith non ideal CC s the denom inato r coefficien ts are sligh tly altered,how ever it can be p recisely com p en sated by su itab le design.T he netw o rk active2sen sitivities are p ractically in sen sitive.Key words:cu rren t conveyo r;cu rren t2m ode circu its;m ax i m ally flat respon se (上接第42页)Analysis and D esign of D r iver for IGBT M odulesZHAO L i(Co llege of E lectrical and E lectronic Info rm ati on East Ch ina J iao tong U niversity,N anchang330013,Ch ina)Abstract:T h is p ap er describes the basic requ irem en ts fo r IGB T driving circu it and p resen ts its characteristics T he p rob lem of m u lti2pow er supp ly in b ridge converter driver is so lved by design ing a com p act and p ractical driving circu it fo r IGB T m odu le1T he circu it is verified by exp eri m en t.Keywords:IGB T;driver;m odu le。
浅析IGBT门级驱动精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版浅析IGBT门级驱动绝缘栅双极晶体管IGBT是第三代电力电子器件，安全工作，它集功率晶体管GTR和功率场效应管MOSFET的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高(10-40 kHz)的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。
广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、UPS及逆变焊机当中。
IGBT的驱动和保护是其应用中的关键技术,故作为重点介绍给同学们。
1 IGBT门极驱动要求1.1 栅极驱动电压因IGBT栅极-发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行驱动，但IGBT 的输入电容较MOSFET大，所以IGBT的驱动偏压应比MOSFET驱动所需偏压强。
图1是一个典型的例子。
在+20℃情况下，实测60 A，1200 V以下的IGBT开通电压阀值为5～6 V，在实际使用时，为获得最小导通压降，应选取Uge≥(1.5～3)Uge(th)，当Uge增加时，导通时集射电压Uce将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程中Uge增加，集电极电流Ic也将随之增加，使得IGBT能承受短路损坏的脉宽变窄，因此Uge选择不应太大，这足以使IGBT完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力(在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用IGBT时，+Uge在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力)。
1.2 对电源的要求对于全桥或半桥电路来说，上下管的驱动电源要相互隔离，由于IGBT是电压控制器件，所需要的驱动功率很小，主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电，要求能提供较大的瞬时电流，要使IGBT迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止IGBT关断时产生的du/dt误使IGBT导通，应加上一个-5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断(过大的反向电压会造成IGBT栅射反向击穿，一般为-2～-10 V之间)。
1.3 对驱动波形的要求从减小损耗角度讲，门极驱动电压脉冲的上升沿和下降沿要尽量陡峭，前沿很陡的门极电压使IGBT快速开通，达到饱和的时间很短，因此可以降低开通损耗，同理，在IGBT关断时，陡峭的下降沿可以缩短关断时间，从而减小了关断损耗，发热量降低。
IGBT驱动模块M57962AL的应用研究
IGBT 驱动模块M 57962AL 的应用研究ΞApplication Research of IGBT D r iver M 57962AL武汉理工大学 (武汉430063) 陈明清 温家伶 【摘 要】 IGB T 专用驱动模块M 57962AL 适于驱动大功率器件,可根据其内部的自保护功能对其应用电路进行安全可靠设计。
该模块采用双电源驱动,有过流过压检测电路和保证IGB T 可靠通断电路。
总之,能够安全地驱动开关、变频器中的大功率IGB T 。
关键词:M 57962AL ,过流过压保护,可靠通断【Abstract 】 M 57962AL ,the sp ecific driver of IGB T ,is fit fo r driving the h igh 2pow er app aratu s ,and can m ake a reliab le design fo r its app lied circu it th rough its inner self 2p ro 2tecti on functi on .It u ses dual pow er supp ly to drive .It has an over cu rren t and over vo ltage p ro tecti on circu it and a reliab le on 2off circu it fo r IGB F .In sho rt ,th is app lied circu it can safely drive the h igh 2pow er IGB T w h ich is u sed in the occasi on .Keywords :M 57962AL ,over curren t and over voltage protection ,rel i able on -off绝缘栅双极晶体管(IGB T )是80年代出现的新型复合器件,它集M O SFET (M etallic O x ide Sem icon 2ducto r F ield Effect T ran sisto r ,金属氧化物半导体场效应晶体管)和晶体管的优点于一体。
IGBT模块驱动技术及应用
二、IGBT驱动与保护
驱动线
IGBT驱动线在设计过程中，尽量设计短，并双绞。
二、IGBT驱动与保护
结温
高结温将有助于减少在高杂散电感条件下的震荡
二、IGBT驱动与保护
二、IGBT驱动与保护
Vce尖峰
Vce尖峰电压由IGBT关断过程中杂散电感及二极管反向恢复产生。
L=85nH
L=185nH
衡IGBT的通态损耗和开关损耗。
一、IGBT基本原理
（2）非穿通（NPT）型IGBT
与PT型IGBT不同，NPT型IGBT以掺杂的N-
栅极
发射极
基区为衬底，P掺杂发射区设计的很薄，没有
PT型IGBT的N型缓冲区，这样在阻断状态，电
场只在N型衬底内存在。因为电场不再“穿
通”N型衬底，因此被称为“非穿通”型IGBT。
针对感性负载，为了防止过压，IGBT需要
并联一个续流二极管给电流提供续流回路。RC
N+
P
IGBT并不是简单的在外部并联一个半导体二极
管，而是在半导体内部实现了一个二极管，主
N-基区
（衬底）
要用于谐振电路、硬开关电路中。
N场终止层
P
N
集电极
P
一、IGBT基本原理
英飞凌IGBT
二、IGBT驱动与保护
IGBT模块驱动技术及应用
一、IGBT基本原理
目
录
二、IGBT驱动与保护
三、双脉冲测试
四、安全工作区
一、IGBT基本原理
1. IGBT基本介绍
IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor）绝缘栅双极型晶体管
IGBT之父:Jayant Baliga(贾杨.巴利加)教授（20世纪80年代发明）
大功率IGBT驱动模块特性分析及应用
关键词 ： 绝缘栅双极性 晶体 管 ；驱动模 块 ；２ Ｃ ４ ５ Ｓ ０３Ｔ 随着 电力 电子 技术 的发 展 ，Ｉ Ｔ （ 缘栅双极 性 晶体 管 ） 式选择、逻辑控制 、死区时间产生 、 ＧＢ 绝 脉冲调制、封锁时间设置及 得 到了广泛应用。Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ具有耐高压 、耐大 电流、高速和低饱和 故障锁存等任 务， 标有 ２ １Ｓ的是 Ｉ Ｄ芯 片， １４ Ｇ 其主要功能是脉冲 压 降等特点， 在高压变频器、风机变流器、太阳能并网逆 变器等 调制 、放 大、过流及短路保护 、有源钳位 等， 有 ２ ０ Ｏ ＭＤ 标 ２Ｎ ３
环 市 信 导 ｅｓ８ １ ．ｍ 球 场 息 报 ｍ９ ６ ｃ ５＠６ ｏ ３
技术与科教创新
大功率 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ驱动模块特・分析及应用 Ｉ 生
萎 涛 王政翱 １北京国电四维电力技术有限公司 北京密云 １１０ ； ． （． ０５０ ２ 国电内蒙古东胜热电有限， 司 内蒙古东胜区 ０７０ ） 厶 ＼ １ ０ ０
电力电子产 品中得到广泛应用 。 驱动电路作 为控 制电路和功率半 的芯片是 ｉ ｎｏ ｎ ｅｎ公司 的双路 Ｎ 沟道 ＭＯ Ｆ 应用于隔离型 ｉ ｆ ＳＥ ， Ｔ 导体器件 之间的桥梁， 性能决定着系统 的可靠性， 其 驱动 电路设 Ｄ ／ Ｃ 电源副边 变换 电路 中 ［］ ＳＣ芯片数量较第一代驱动 ＣＤ ５。Ａ Ｉ 计不仅要有极高的可靠性和良好的电气隔离， 还必须要关注电磁 内 产品有了明显减 少， 核 从而 Ｐ Ｂ板 设计上有更大 的灵活性， Ｃ 在 兼容 、成本等诸 多因素。本文详细分析瑞士 Ｃ Ｎ Ｅ Ｔ 公司第 驱动模块 顶层放置 元件， Ｏ ＣＰ 在驱动模块底层放置大面积覆铜来 提升 二代 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ驱动模块 ２ Ｃ ４５ Ｓ ０ ３Ｔ特性及原理， 并介绍其典型应用 散热性能和优化 电磁兼容设计。 和设计要点。 ２ 有源 钳位 功能 ． ２ ２ Ｃ ４ ５ 较该公司第一代产品新增加的重要功能是有源钳 Ｓ ０３Ｔ １ Ｓ ０ ３ Ｔ基本功能 ．２ Ｃ ４ ５ 位， 有源钳位是一种钳位技术，即当 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ的集 电极和发射极之间 ２ Ｃ０ ３ Ｔ是瑞 士 Ｃ ＮＣ Ｐ Ｓ ４５ Ｏ Ｅ Ｔ公司推出的基于其 Ｓ ＡＬ － Ｃ Ｅ ２驱 电压 即 Ｖ ｅ超过 一个预设门槛， ｃ 有源钳位电路将会把功率管部分 动内核的双通道、 大功率驱动模块， 与该公司广泛应用的上一代产 从而令功率管的集 电极和发射极之间电压得到抑制， 使得 品 ２ Ｄ３ ５ 相比， Ｓ １Ａ 体积更小ห้องสมุดไป่ตู้有效管脚 更少、集成度更高、可靠 地打开， 功率管保持工作在线性区， 基本的有源钳位方法是在 ＩＢ Ｇ Ｔ的集 电 性 更高、驱动能力更强、功能更多， 有更广泛的应用范围及前景， Ｔ 能驱动 目前市面上所有耐压 小于 １０ Ｖ 的 Ｉ Ｌ这款驱动模块内 极和 门极 之间用瞬 态抑 制二极 管 （ Ｖｓ）建立 一个反馈通 道。 ０ ７ ＧＢ Ｓ ０ ３Ｔ设计 了公司特有 的高级有源钳位功能， 方法是将反馈信 嵌 的并联功能使得它支持驱动模块的并联， 同时它还支持 多电平拓 ２ Ｃ ４ ５ ＧＢ Ｌ 图 Ｓ ０ ３ Ｔ应 扑结构， 可应用于大功率高压 变频器、 逆变 电源等行业。 该驱动模 号同时送进驱动模块 Ｉ Ｔ侧的 ＡＣ ｘ管脚， ２是 ２ Ｃ ４ ５ ＧＢ 分析 电路， 当图 ２中 ２ ｆ电阻右端的电位 ０ｌ 块 主要 由输入逻辑驱动转化接 口 （ Ｄ ） 能门级驱动 （Ｇ 用 电路中 Ｉ Ｔ侧 电路， Ｌ Ｉ、智 Ｉ Ｄ） ． ３ 驱动模块 内部 的 ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ就会渐进地进入关断状 和隔离型 Ｄ ／ Ｃ ＤＣ电源变换三部分组成 。 驱动模块内部基本框图如 超过 １ Ｖ 时， 这样可以增加有源钳位 的有效性， 而且也可以减少 Ｔ Ｖｓ管的 图Ｉ 所示。Ｌ Ｉ Ｄ 是将驱动模块输入的 Ｐ ＷＭ 信号进行整形和调制 态， 当图 ２中 ２ Ｑ电阻右端 的电位超过 ２ Ｖ时， ０ ０ 内部的 ＭＯＳ Ｅ ＦＴ 处理后， 将驱动信号传递到变压器， 通过变压器传递到 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ侧驱 损耗， ３ 、Ｄ １ ５ 选择耐压超过 ３Ｖ和整 ５ 动 电路部分， 同时也把通过变压器传递过来的 ＩＢ Ｇ Ｔ侧驱动电路故 就会全部关闭。二极管 Ｄ １ ４ 、Ｄ １ Ａ Ｄｌ 和 ２ 选择 Ｔ ｓ 根 ｖ 管， 障信息解析 ； ＤＯ是将驱动信号进行解调和放大以驱动 Ｉ Ｌ在 流电流值大于 １ 的肖特基二极管， １ Ｄ １ Ｌ ＧＢ Ｇ Ｔ电压等级和直流母线电压选择， 选择不同的 Ｒ ｃ 和 Ｃ ｃ ａ１ ａ１ 驱动 Ｉ Ｂ 的同时通过集成 电路启动对 Ｉ ＢＴ的过流和短路保护 据 Ｉ Ｂ ＧＴ Ｇ 在实际应用中确定这两个元件的 等功能 ；隔离型 ＤＣＤＣ 电源变换器是为驱动 电路提供直流 电源， 可以得到不同的有源钳位 的效果， ／ 最大驱动功率为 ４ ，输 出驱动峰值 电流可达到 ３Ａ 隔离型 Ｄ ／ 选型以优化有源钳位效果。 Ｗ ５， Ｃ ２ 驱动信号一 致性 传输和隔离 ． ３ Ｄ 电源具有隔离交流 ４ ０ Ｖ的能力。 Ｃ ００ ＩＢ Ｇ Ｔ通常工作在大电流和 高电压应用场合， 实际应用 中， 在 ［ ＝ ＝ 驱动模块直接和高压侧 Ｉ Ｔ相连接， ＧＢ 由于 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ工作期间 ｄ／ｔ ｉ ｄ 蚓 一 ： ＝ Ｌ 和 ｄ ／ｔ ｖｄ 非常大， 干扰严重， 从而在 电路设计 中，必须将 Ｉ Ｔ驱 ＧＢ ＪＩ ｇ 动侧 电路和驱动信号输入侧 电路进 行电气 隔离，隔离方式 多采用 ＪＴ ． Ｅ 】 Ｉ 一兰 ｑ 二 磁 隔离 或者 光纤 隔离， 在驱动模块设计 中， 鉴于磁隔离 （ 一般采 一 ｔ 一 一 黼 Ｄｍ 用 变压器 ）具有延时时间短 、工作寿命长、一致性好等优 点，大 Ｊ ‘ ｒ。 －。 。 ｍ 卜 — 功率驱动模块多采用磁隔离的方式 。由于驱动模块输入的 Ｐ ＷＭ ｌ Ｉ 照 ． ｃ 信号频率范围很宽， 以从 Ｏ １０Ｈ 以上， 可 Ｈ 到 ０ｋ 变压器难 以无失 ： — ￣Ｉ Ｌ 一 Ｕ Ｉ 真传输 这种宽频率 范围 的信号， 以必须对输入信 号进行调 制， 所 ２Ｃ４５ Ｓ ０ ３ Ｔ驱动模块沿用 了第一代 内核 产品， 采用边缘调制的方 图 １ ２Ｃ ４５ Ｓ ０ ３ Ｔ驱 动模块 内部框图 法实现信号传输，在边缘调制基础上，内嵌 的并联 功能使得该驱
IGBT集成驱动保护模块的分析_比较与选用
IG BT 集成驱动保护模块的分析、比较与选用胡雪峰1,侯 漠2(11中国矿业大学,221008;21徐州师范大学,221002)摘要:本文简要分析了IG BT 的工作原理,详细分析了多种IG BT 驱动模块的特点,并进行了比较。
对目前较为流行的电力电子器件IG BT 的使用及其驱动模块的选择有着一定的参考价值。
关键词:驱动保护;IG BT ;栅极驱动;慢关断中图分类号:T M211 文献标识码:B 文章编号:1004-0420(2004)03-0043-020 引言IG BT (Insulated G ate Bipolar Transistor )是八十年代中期发展起来的一种新型复合器件,它的输入部分为MOSFIT ,输出级为双极结型三极晶体管,因此兼有MOSFIT 和电力晶体管的优点:高输入阻抗,电压控制、驱动功率小、开关速度快、工作频率高、饱和压降低等特点。
目前市场上已由500～3000V 、800～1800A 的IG BT 器件商品,其电压电流容量大,安全工作区较宽、擎住效应已得到较大的改善。
这些优越性使得IG BT 在国内外已成为大功率开关电源,变频器等电力电子装置的首选理想功率器件。
1 IG BT 的工作原理如图1是一种N -IG BT 的简化等效电路(类似的还有P -IG BT ,其原理一样),从等效电路中可以看出IG BT 是用晶体管和MOSFIT 组成的达林顿结构的复合器件,可以看作一个由MOSFIT 驱动的厚基区PNP 晶体管。
R 为PNP 晶体管基区内的调制电阻。
IG BT 是一种场控器件,它的开通关断由栅极和射极间电压U ge 决定,当U ge 为正且大于开启电压U ge (th )时,MOSFIT 内形成沟道并为PNP 管提供基极电流进而使IG BT 导通,此时IG BT 具有很低的通态压降。
当U ge ≤0时,MOSFIT 内的沟道消失,PNP 管的基极电流被切断,IG BT 即关断。
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驱动分析总结(整理)
IGBT驱动分析—300A电流模块IGBT主要参数IGBT驱动器相关参数IGBT的ge极驱动功率P1=f*Qg*ΔUge=2000Hz*3.5c*10-6*30V=0.21WP2=Cies*f*ΔUge=27*10-9 *2000*30=0.00162W即驱动功率为P=P1+P2=0.21W+0.00162W=0.21162W栅极电阻的功率由IGBT栅极驱动的功率决定，一般来说栅极电阻的总功率应至少是栅极驱动功率的2倍。
所以总的驱动功率为2P=0.42324WIGBT驱动电流即是Imax=30/(2.5+4.7)=4.167A，2SD315AI是18A驱动电流，从计算角度来看，足够驱动该IGBT导通能力。
IGBT损耗IGBT的导通压降跟驱动电压有很大的关系，驱动电压的降低跟模块的功率增大有关系，故改善驱动电压方案有：1、增加变压器次级的匝数；2、增加开关电源的工作频率。
在这里采用最大法来计算IGBT的相关损耗：-=======================================================计算产品所需的风量风量选择方法，1、介绍如下,首先必须了解一些已知条件：1）.1卡等于1g重0℃的水使其温度上升1℃所需的热量；2）.1瓦特的功率工作1秒钟等于1焦尔；3）.1卡等于4.2焦尔；4）.空气的定压(10mmAq)比热(Cp)=（1.005×10-3J/ Kg℃）/4.2 = 0.24(Kcal/g℃) ；5）.标准状态空气：温度20℃、大气压760mmHg、湿度65%的潮湿空气为标准空气，此时,单位体积空气的重量（比重量）ρ为1200g/m3，温度为40℃时，ρ为1128g/m3.（可查GJBZ27-1992中P287页的常用流体的物性参数表）；6）.CMM、CFM都是指每分钟所排出空气体积，前者单位为立方米/每分；后者单位为立方英呎/每分钟。
1CMM=35.3CFM。
国产大功率IGBT驱动技术研究报告
国产大功率IGBT驱动技术之云南拓普科技摘要：本文介绍了国产大功率IGBT驱动技术的发展，并介绍了部分具有代表性的国产大功率IGBT驱动产品的技术指标和运用。
关键词：国产，IGBT，驱动技术Abstract：This article describes the development of the domestic high-power IGBT drive technology and introduces the technical index and application for some typical china made high power IGBT drive products.Keywords:made in china,IGBT,drive technology1概述：大功率IGBT和大功率IGBT驱动模块已成为大功率变频器、开关电源以及电力变换等设备的关键部件，长期以来一直被国外少数企业所垄断。
全球主要的大功率IGBT模块供应商有德国的英飞凌，西门康，瑞士的ABB以及日本的三菱公司。
而全球的大功率IGBT驱动模块供应商仅有瑞士的CONCEPT，德国的西门康等少数企业。
随着国内电力电子技术的长足进步，目前国内已有少数企业可以从事大功率IGBT的研发和生产，如南车集团和北车集团。
在大功率IGBT驱动模块方面，抄袭进口同类产品的除外，国内也有少数企业推出了自己的产品如云南拓普特种电源科技有限公司、深圳青铜剑等。
其中，云南拓普特种电源科技有限公司的产品最为齐全，产品覆盖了高、中、低压领域，是国内唯一一家全产品链驱动提供企业，其产品已成功运用于工业变频器、大功率感应加热设备、电动汽车、高速铁路以及武器装备等领域。
云南拓普特种电源科技有限公司推出的汽车级大功率IGBT驱动模块，不但打破了国外的技术技术垄断，还出口德国、瑞典、斯洛伐克、斯洛文尼亚和印度等国家。
2国内大功率IGBT驱动模块技术状况现代大功率电子设备的品质和可靠性不仅仅由大功率IGBT模块所决定,它还与系统的不同功能单元有关,一个优秀的大功率IGBT驱动模块在功率变换系统中是不可或缺的,它是IGBT模块和控制器之间非常重要的接口电路,因此,选择适当的驱动电路就和逆变器整体的可靠性紧密相关。
IGBT的驱动问题分析
IGBT的驅動問題分析本文在分析了IGBT驅動條件的基礎上介紹了幾種常見的IGBT驅動電路，設計了一種基於光耦HCPL-316J的IGBT驅動電路。
實驗證明該電路具有良好的驅動及保護能力。
絕緣門極雙極型晶體管(Isolated Gate Bipolar Transistor簡稱IGBT)是複合了功率場效應管和電力晶體管的優點而產生的一種新型複合器件，具有輸入阻抗高、工作速度快、熱穩定性好驅動電路簡單、通態電壓低、耐壓高和承受電流大等優點，因此現今應用相當廣泛。
但是IGBT良好特性的發揮往往因其柵極驅動電路設計上的不合理，制約著IGBT的推廣及應用。
因此本文分析了IGBT對其柵極驅動電路的要求，設計一種可靠，穩定的IGBT驅動電路。
IGBT驅動電路特性及可靠性分析門極驅動條件IGBT的門極驅動條件密切地關係到他的靜態和動態特性。
門極電路的正偏壓uGS、負偏壓-uGS和門極電阻RG的大小，對IGBT的通態電壓、開關、開關損耗、承受短路能力及du/dt電流等參數有不同程度的影響。
其中門極正電壓uGS的變化對IGBT的開通特性，負載短路能力和duGS/dt電流有較大的影響，而門極負偏壓對關斷特性的影響較大。
同時，門極電路設計中也必須注意開通特性，負載短路能力和由duGS/dt電流引起的誤觸發等問題。
根據上述分析，對IGBT驅動電路提出以下要求和條件：(1)由於是容性輸出輸出阻抗；因此IBGT對門極電荷集聚很敏感，驅動電路必須可靠，要保證有一條低阻抗的放電迴路。
(2)用低內阻的驅動源對門極電容充放電，以保證門及控制電壓uGS 有足夠陡峭的前、後沿，使IGBT的開關損耗盡量小。
另外，IGBT 開通後，門極驅動源應提供足夠的功率，使IGBT不至退出飽和而損壞。
(3)門極電路中的正偏壓應為+12～+15V；負偏壓應為-2V～-10V。
(4)IGBT驅動電路中的電阻RG對工作性能有較大的影響，RG較大，有利於抑制IGBT的電流上升率及電壓上升率，但會增加IGBT的開關時間和開關損耗；RG較小，會引起電流上升率增大，使IGBT誤導通或損壞。
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。
混合集成IGBT驱动器的实验与分析
１ 功 能 概述
Ｑ １Ｗ０ Ｓ ３ （） 一 种 白带 隔 离 电源 的混 合 Ｐ ２ ５ 一 ７Ａ 是 集成 ＩＢ Ｇ Ｔ驱 动 器 ， 有 体 积 小 、 离 电 压 高 、 号 具 隔 信
延 迟 小 和 驱 动 功 率 大 等 特 点 。主 要 由 三 个 功 能 块 组
等 优点 。 如 图 １所示 采 用 ＳＰ封 装模 式 ，芯 片 内部 自带 Ｉ Ｄ ／ ＣＤＣ隔离 电源１， ２ 并且 集 成高 共 模抑 制 比（ ＭＲ １ Ｃ Ｒ）
光 耦 ， 有 短 路 保 护 和 故 障 输 功 能 。 具
成 ： 一 功 能块 是 隔 离 Ｄ ／ Ｃ变 换 器 ， 出正 负双 第 ＣＤ 输 电源 为驱 动 电路 提 供 电源 ，其 又 可分 为 电源 输 入 、 电源 隔离 和电 源输 出三 部 分 ； 二功 能 模 块 是控 制 第
得 到 更 为广泛 的应用 和关 注 。为 了使 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ在 大 功
率 系 统 发 挥 更 稳 定 和 安 全 的 性 能 ， 要 设 计 专 门 的 需
欠 饱 和 导通 压 降 实现 过 流 与短 路 保 护 ， 并输 出故 障
信 号 ， 时具有 软关 断和延 时 自恢 复功 能 。 同
Ｑ １Ｗ０ Ｓ ３ （ ）Ｊ 一 般 的 Ｉ Ｂ Ｐ ２ ５ 一 ７Ａ ｌ 较 Ｇ Ｔ驱 动 器 ， 信
号 接 收端 具 有很 强 的抵 抗 共模 干 扰 信号 的 能力 ： 采
用 包 封 工 艺 、Ｉ ＳＰ封 装 ，具 有 极 小 的 体 积 （ 为 ：２ 仅 ５ ｍｍ ２ ｘ ５ｍｍＸ ５ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Ｍａ ．。 另 外 ， Ｐ ２ ５ 一 ７Ａ １ ｍ ｘ） Ｑ １Ｗ０ Ｓ ３ （ １
IGBT驱动模块的研究
IGBT驱动模块的研究
IGBT（晶体管可控硅）驱动模块是一种用于控制IGBT门电流的外部驱动设备。
它在IGBT技术发展初期就已经应用于工业发电机、变频驱动系统等领域，可以有效地抑制IGBT芯片的漏电流、减少热量的损耗，确保IGBT的高效稳定性。
本文旨在对IGBT驱动模块的研究进行全面的分析。
首先，本研究对IGBT驱动模块进行了原理剖析，指出IGBT 驱动模块是一种半导体电力控制芯片，它能够实现IGBT门电流的控制。
其次，研究指出IGBT驱动模块的使用能够有效地抑制IGBT芯片的漏电流，减少热量损耗，提高IGBT效率。
此外，研究还分析了如何选择IGBT驱动模块，以便使其能够较好地满足系统的电力需求。
本文的研究成果表明，IGBT驱动模块通过能够抑制IGBT芯片的漏电流、减少热量损耗，为IGBT技术的发展提供了有力的技术保障，在工业发电机、变频驱动系统等领域得到了广泛应用。
由此可见，IGBT驱动模块的研究对于提高IGBT芯片的能效水平具有重要意义。
本文只是展开了IGBT驱动模块相关研究的大略概述，更详细的研究在实际应用中还需要进一步深入。
希望本文能够激发更多人对IGBT驱动模块研究的兴趣，以期望也可以在IGBT技术领域取得更多突破性进展。
IGBT智能功率模块的驱动保护研究的开题报告
IGBT智能功率模块的驱动保护研究的开题报告一、选题的背景及意义随着科技的不断发展和进步，电力电子技术也越来越受到人们的关注和重视。
IGBT智能功率模块作为电力电子领域中的重要组成部分，其在各种电力电子设备中得到了广泛的应用。
但IGBT智能功率模块的驱动保护问题一直是制约其应用的关键因素之一。
IGBT智能功率模块的驱动保护研究涉及到多个方面，其中包括驱动电路的设计和改进、保护电路的优化和调试、控制算法的研究和开发等。
通过对IGBT智能功率模块的驱动保护进行研究，可以有效提高其使用的安全性和稳定性，保证其正常运行和长期使用，同时也有助于提高其应用效率和降低其维护成本。
二、研究计划的目标和内容本研究计划的主要目标是针对IGBT智能功率模块的驱动保护问题展开深入的研究，探索其相关的理论和技术，并在此基础上开展针对性的实验和测试，不断完善和提升其性能和稳定性，以更好地满足实际应用的需求。
具体来说，本研究计划包括以下内容：1. 针对常见的IGBT智能功率模块的驱动问题进行分析和研究，重点关注其工作原理、应用场景、失效机理等方面。
2. 设计和改进IGBT智能功率模块的驱动电路，优化其电路结构、电器参数和工作模式，提高其可靠性和效率。
3. 开发和调试保护电路，包括过流、过压、过温、欠压等保护功能的实现和测试，保证IGBT智能功率模块在不同工况下的稳定性和安全性。
4. 探索和研究控制算法，针对IGBT智能功率模块的不同应用场景，设计和实现有效的控制策略，提高其能效和应用效果。
5. 进行实验和测试验证，通过实验和测试评估所设计和研究的驱动保护方案的性能和稳定性。
三、研究计划的预期成果及意义通过本研究计划的实施，预计可以获得如下成果：1. 对IGBT智能功率模块的驱动保护问题进行深入的研究，整理和分析其相关的理论和技术。
2. 提出和验证有效的IGBT智能功率模块的驱动保护方案，包括驱动电路的设计和改进、保护电路的优化和调试、控制算法的研究和开发等方面。
国产大功率IGBT驱动技术研究报告
国产大功率IGBT驱动技术研究报告摘要：随着电力电子设备的发展，大功率IGBT驱动技术在现代工业控制中起到了重要作用。
本报告以国产大功率IGBT驱动技术为研究对象，对其原理、应用及发展现状进行了详细分析。
通过对国产大功率IGBT驱动技术的研究，发现其具有高效、可靠、经济等优点，并在工业、交通、能源等领域得到了广泛的应用。
同时，国产大功率IGBT驱动技术仍存在一些问题和挑战，需要加强研发和创新，以进一步提高其性能和稳定性。
1.引言国产大功率IGBT驱动技术是一种现代电力电子设备驱动技术，它能够实现对大功率IGBT进行准确控制，广泛应用于各个领域。
本文通过对该技术的研究，总结其原理、特点以及应用，以期能够更好地了解该技术的发展现状。
2.国产大功率IGBT驱动技术原理3.国产大功率IGBT驱动技术的应用国产大功率IGBT驱动技术在工业、交通、能源等领域都有广泛的应用。
在工业领域，它可以用于电机驱动系统、变频器、电焊机等设备中，实现对电能的高效利用。
在交通领域，它可以用于电动汽车、高速铁路等交通工具的电力传动系统，提高了交通工具的运行效率。
在能源领域，它可以用于电力系统、风力发电、太阳能发电等能源设备中，实现对能源的有效管理。
4.国产大功率IGBT驱动技术的发展现状国产大功率IGBT驱动技术在发展过程中取得了一定的成果，但仍然存在一些问题和挑战。
首先，目前国产大功率IGBT驱动技术的研发水平相对较低，需要加强技术研究和创新。
其次，国产大功率IGBT驱动技术的稳定性和可靠性还有待提高，需要进一步完善保护措施和调制算法。
此外，国产大功率IGBT驱动技术在应用中还存在一定的成本问题，需要进一步降低成本，提高市场竞争力。
结论：国产大功率IGBT驱动技术是一项重要的电力电子设备驱动技术，具有高效、可靠、经济等优点，在工业、交通、能源等领域得到了广泛的应用。
然而，该技术仍存在一些问题和挑战，需要加强研发和创新，以进一步提高其性能和稳定性。
国产大功率IGBT驱动技术研究报告
国产大功率IGBT驱动技术研究报告导读：国产大功率IGBT（绝缘栅双极晶体管）驱动技术的蓬勃进步，体现出了我国在该领域的实力和突破。
下面是一个详细的介绍，总结这一技术的发展，特性，应用以及发展趋势。
一、IGBT的研究历程IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种半导体材料制成的电子器件，自20世纪80年代以来，它一直是功率电子设备中广泛使用的元件之一、但是，由于精湛的制作技术需要耗费大量人力物力，因此在长期以来，我国大部分的IGBT产品都是依赖于进口，这无疑成为了我国电力电子设备研发的一个瓶颈。
二、IGBT的特性和应用IGBT以其优越的性能特征，在尤其是大功率电力电子系统当中，显示了广泛的应用前景。
最大限度地减少了开关损耗，并且在高频运行时减少了波动，尤其在电力电子设备的性能和效率上得到了显著提高。
IGBT的特性适合于高电压，大电流和高频率的电力电子设备中，广泛用于逆变器，电力变换器，电机驱动器，风力发电系统，充电设备等许多领域。
三、国产大功率IGBT的研究和发展近年来，随着我国技术的发展，尤其是在材料科学和制造工艺技术方面的突破，我国已经能独立研发和生产出大功率IGBT，并且性能越来越接近甚至超过进口同类产品。
我国的大功率IGBT驱动技术，主要突破在提高驱动电路的速度和压力，减少驱动电路的功耗，并且提高了IGBT的可靠性和耐久性。
四、国产大功率IGBT的发展趋势随着我国电力电子技术的飞速发展，尤其是高速铁路，核电站，电力系统，太阳能光伏等方面的大规模需求，我国大功率IGBT将拥有更广阔的应用前景。
就未来的发展趋势，我们需要持续关注在高频，大电流，高电压等环境下，国产IGBT的性能稳定性和可靠性的提高；另外，需要关注我国在驱动电路设计，封装技术，和散热技术等方面的突破，以使国产IGBT在全球范围内具备竞争力。
总结：大功率IGBT驱动技术的国内研究和应用，正是我国电力电子技术发展的重要部分。
集成IGBT变频器模块
集成IGBT变频器模块随着现代工业的发展，变频器作为一种可以调节电机转速的装置，被广泛应用于各种生产设备和机器人。
其中，逆变器作为变频器的核心部件之一，可将工频交流电转换成适合电动机的三相交流电，并且可以通过调节逆变器输出的电压和频率来调节电机转速。
现如今，随着技术的不断发展，集成IGBT变频器模块的出现，极大地方便了工程师的应用。
本文将着重介绍集成IGBT变频器模块的概念、特点及应用。
一、集成IGBT变频器模块的概念集成IGBT变频器模块是一种将整个逆变器集成在一个模块内的装置。
这个模块可以快速安装、便于维修，并且可以大大降低系统的故障率。
集成IGBT变频器模块一般由镀金铜或铜铝复合材料的基板、内置IGBT模块、机械模块、驱动电路、滤波电容、继电器等部分组成。
此外，配置故障自诊断、过流保护、过压保护、过热保护等多种保护模块，以保障设备的稳定运行。
二、集成IGBT变频器模块的特点1.高效稳定集成IGBT变频器模块的输出电流和电压具有高精度和高稳定性，可以减少因电源不稳定或压力过大而导致的故障状况。
2.插拔便捷集成IGBT变频器模块采用模块化的设计，方便大家进行插拔式的安装和拆卸，短时间内即可完成更换、安装、维护等操作。
3.防护安全集成IGBT变频器模块配备了完善的防护措施和安全保障，如过流、过压、过热等保护模块，可以有效保护整个逆变器系统不受损坏。
4.减少空间占用集成IGBT变频器模块设计精巧，占用空间小，相对于传统逆变器兼容性强，更容易与其他设备统一安装。
在有限的空间中逆变器输出可在较为多样化的设备中运行使用，降低了设备成本。
三、集成IGBT变频器模块的应用集成IGBT变频器模块广泛应用于各种变频器、交流电机驱动、UPS、太阳能逆变器、动力因数校正、轨道交通和新能源领域等。
在不同应用领域内，逆变器对电压变化的要求需要满足不同的标准，而集成IGBT变频器模块的输出电压可以通过相关的机械和电气参数设置来满足各种不同的需求。
新一代牵引级IGBT模块技术研究与应用
新一代牵引级IGBT模块技术研究与应用摘要：随着大功率电子元件和控制技术的发展，利用电子电源转换技术实现电压转换和能量传输的新型变压器-电力电子牵引变压器（powerelectronictractiontransformer，PETT）越来越受到人们的关注。
可用于更换重型、体积大的电力牵引频率变压器。
牵引设备有限的占地面积和铁路电源的高网络电压使PETT设备难以设计。
目前，中国没有PETT应用产品性能的报告，但外国制造商设计和制造的PETT设备仅适用于15kV / 16.67Hz铁路供电线路。
中国铁路供电网络采用电压和频率更高的25kV / 50Hz线路，绝缘设计更加复杂，PETT装置的设计也更加复杂。
本文主要分析新一代IGBT牵引模块的技术研究和应用。
关键词：牵引；IGBT；模块；大功率；变流器引言电力开关设备从早期电力二极管、晶闸管和关机晶闸管逐渐发展为集成开关栅晶闸管和绝缘栅双极晶体管，以及碳化硅莫尔斯晶体管和高移动性氮化镓电子移动晶体管等宽带隙设备。
新型电力开关设备的各项技术进步将为电力电子产业带来新的发展趋势。
随着电力铁路在铁路运输领域的普及和直流调速到交流传动的电力牵引发展，IGBT关机功能的提高和通过电流的增加，西门子自1992年将IGBT应用于法兰克福的低层电车以来，牵引变换器已完全进入IGBT应用阶段。
IGBT牵引模块具有高可靠性、阻塞电压和对高通断电流的高电阻特性，也是现代轨道交通牵引转换器中实现电能和电力输出转换的主要电源设备。
1、牵引级IGBT应用要求IGBT类牵引模块广泛应用于干线铁路、高速/城市间电力列车和城市轨道交通列车的电力机车。
与工业IGBT模块相比，IGBT牵引模块需要应对更复杂的运行和应用条件，包括电源网络的电压波动、频繁和突然的负载变化、高冷的气候、振动和冲击环境等。
这种条件对动态和静态特性、高温和低温特性提出了更高的要求。
安全的工作区、工作接头温度和功率损失、IGBT牵引模块的使用寿命和可靠性。
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中图分 类号 ：Ｍ４ ２ Ｔ ９
文献标 识码 ： Ｂ
文章 编号 ：２ ９ ２ １ （０ ６ ０ — ０ ９ ０ ０ １— ７ ３ ２ ０ ） ６ ０ ４ — ５
Ｏ 引 言
随着 电力 电子 技术 朝 着 大 功 率 、高 频 化 、 模
块 化 发 展 ． 缘 栅 双极 品体 管 （Ｇ Ｔ 已广 泛 应 用 绝 ＩＢ ） 于 开关 电源 、 频器 、 变 电机控 制 以及 要求 快 速 、 低
工作 区和开 关特 性 随驱动 电路 的改变 而变 化 。因 此 ， ｌ保 证 Ｉ Ｂ 为ｒ Ｇ Ｔ可 靠工 作 。 动保 护 电路 至关 驱
重要 。
ＩＢ Ｇ Ｔ驱动 保护 电路 的原 则如下 。
（ ） 态驱 动 能力 强 ， １动 能为栅 极 提供 具 有 陡峭 前后 沿 的驱 动 脉冲 ； （ ） 通 时 能 提 供 合 适 的正 向栅 极 电压 （２ ２开 １～
Ｈｙ ｒｄＩ ｓｆｒＩ Ｔ ｄｉｅａ ｄｐ ｏｅ ｔ ｎａｅａ ａｙｅ ｎ ｏ ａｅ ． ｂｉ Ｃ ｏ ＧＢ ｒｖ ｎ ｒｔｃｉ ｒ ｎ ｌｚｄａ ｄｃ ｍｐ ｒｄ ｏ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｉ Ｔ ｉ ｔｇ ａ ｅ ｉ ｕ ｔ ｄ ｉｅ ｎ ｒｔ ｃｉ ｎ ｃｒ ｕ ｔ ｙ ｒ ｓ ＧＢ ； ｎｅ ｒ ｔｄ ｃｒ ｉ ｒ ｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔ ｉ ｉ ｃ ； ｖ ｏ ｃ
维普资讯
第 ９卷 第 ６期
２０ ０ ６年 ６月
害 潦般 石阙
Ｐ Ｗ ＥＲ Ｓ Ｐ Ｙ Ｔ ＣＨＮＯＬ Ｏ ＵＰ Ｌ Ｅ ＯＧＩ ＳＡＮＤ ＡＰ Ｌ Ｃ Ｉ Ｅ Ｐ Ｉ ＡＴ ＯＮＳ
Ｖ０ ． Ｎｏ６ １ ． ９
Ｊｎ ０ ６ ｕ ｅ２ ０
Ｈ ｆ Ａ ｈｉ ３ ２， Ｃ ｉａ ｅｅ ｉ ｎｕ ０ ７ ｈｎ） １ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｎ ｉｌ ｏ ｈ ｒ ｅ ａ ｄ ｒ ｔｃ ｉｎ ｃ ｒ ｕｔ ｏ ＧＢ ｓ ｒｅ ｙ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ．Ｔ ｅ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｏ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｐｒ ｃｐ ｅ ｆ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｎ ｐ ｏｅ ｔ ｉｃ ｉ ｒ Ｉ Ｔ ｉ ｉ ｆ ｎｒ ｕ ｅ ｉ ｖ ｏ ｆ ｂ ｌ ｏ ｈ ｃ ａ ａ ｔｒ ｉ ｆ ｓｃ
收 稿 日期 ：ｏ ６ ０ — ６ ２ ｏ—２２
为 了解决 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ的可 靠驱 动 问题 ， 界 上各 厂 世
４ ９
维普资讯
第 ９卷 第 ６期
２０ ０ ６年 ６月
奄 潦艘 石阙
Ｐ ＯＷ Ｅ Ｓ Ｐ Ｙ Ｔ ＣＨＮＯＬ Ｒ ＵＰ Ｌ Ｅ ＯＧＩ ＥＳ ＡＮＤ ＡＰ Ｌ ＣＡＴ ＯＮＳ ＰＩ Ｉ
ＩＢ Ｇ Ｔ集成驱动模块的研究
申 翔
（ 育部 光伏 系统 工程研 究 中心 ， 安徽 教 合 肥 ， ２ ００ ） ３０９
摘 要： 简要 介 绍 了绝 缘栅 双 极 晶体 管 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ驱 动保 护 电路 的 原 则 ． 细分 析 了 多种 常 用 的 Ｉ Ｂ 详 ＧＴ 集成驱 动模 块 的特 性 ， 并进行 了比较 关键 词 ： 绝缘 栅双极 晶体 管 ；集成驱 动模块 ： 动保护 电路 驱
损 耗 的领 域 中 ＩＢ Ｇ Ｔ是 复合 全 控 型 电压 驱 动 式
电 力电子 器 件 ． 有 ＭＯ Ｆ Ｔ和 Ｇ Ｒ 的优 点 ： 兼 ＳＥ Ｔ 输
入 阻 抗 高 ， 动 功 率 小 ， 态 压 降 小 ， 作 频 率 驱 通 工
高 和动态 响应 快 。目前 ， 市场 上 ５ ０ ３０ ０Ｖ，０ ～ ０ — ０ ８ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｂ ｉ ｔ ｉ ｅ Ｃ ｏ ＧＢＴ ｓ ａ ｃ ｎ Ｈｙ ｒｄ Ｇａ ｅＤｒ ｖ ｒ Ｉ ｆ ｒ Ｉ
Ｓ ＨＥＮ ａ ｇ Ｘｉ ｎ
（ｅｅｒｈＣ ｎｅ ｒ ｈ ｔ ｏｔ ｃＳ ｓ ｍ Ｅ ｇｎｅｉｇｏ Ｍｉｉ ｒ ｏ ｄ ｃｔ ｎ Ｒ ｓａｃ ｅ ｔ ｆ ｏｏ ｌ ｉ ｙｔ ｎ ｉｅｒ ｆ ｎｓ ｙ ｆ ｕ ａｉ ， ｒｏ Ｐ ｖ ａ ｅ ｎ ｔ Ｅ ｏ
护能 力 。
目前 ， 在宴 际 应用 中 ， 遍 使用 驱动 与 保 护功 普
能合 为一体 的 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ专 用 的驱 动模块 。
的栅 极 电压就 可 以使其 开通 或 关断 ，并 且丌 通 时
维持 比较低的通态压降Байду номын сангаас研究表明， Ｂ Ｉ Ｔ的安全 Ｇ
２ 集 成 驱 动 模 块
ｌ ． 断 时可 以提 供 足够 的反 向关 断栅 极 电压 ５Ｖ）关 （５Ｖ ； 一 ） （） ３ 尽可 能 少的输 入输 出延迟 时 间 ， 以提 高工
１ ０ Ａ的 Ｉ Ｂ 冈其 耐高 压 、 率大 的特性 ， ０ ８ Ｇ Ｔ． 功 已成 为 大功 率开 关 电源 等 电力 电子装 置 的首选 功率 器
件
作效 率 ： （） ４ 足够 高 的输入 输 出 电气 隔离特 性 ， 信 号 使
电路 与栅极驱 动 电路绝 缘 ；
１ 驱 动 保 护 电路 的原 则
由于是 电压控 制 型器 件 ， 因此 只要控 制 Ｉ Ｂ ＧＴ
（） ５ 出现 短 路 、 流 的情 况 下 ， 有 灵 敏 的保 过 具
Ｖ １ ． ０ ． Ｎｏ６ ９
Ｊｎ ０ ６ ｕ ｅ２ ０
家开 发 出了众 多的 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ集 成驱 动模块 。 日本 富 如
士公 司的 Ｅ Ｂ系列 ．三菱 电机 公 司的 Ｍ５ Ｘ ７系列 ，
三 社 电机公 司 的 Ｇ 系 列 ，美 国 国 际整 流器 公 司 Ｈ 的 Ｉ 系列 ， ｎｔ ｄ Ｒ Ｕ ｉｏ ｅ公 司 的 Ｕ ３ ｒ Ｃ ７系列 以 ｌ 国 产 及 的Ｈ Ｌ系列 ．以下是 几种 典型 的集 成驱 动模 块 。 ２１ Ｅ Ｂ ４ 模块 的分 析 ． Ｘ ８ｌ