igbt模块及其应用

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1、IGBT模块及其应用

2、第1lunouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">图1单管电路结构图2半桥电路结构2.2半桥模块半桥IGBT模块也称为2单元模块，是一个桥臂，其内部电路结构如图2所示。表2给出了西安爱帕克公司生产的半桥IGBT模块型号及电性能参数。两只半桥IGBT模块可组成全桥（H桥）逆变电路。2.3高端模块高端IGBT模块其内部电路结构如图3（a）和图3（b）所示。图3（a）为斩波器应用电路结构，图3（b）为感应加热应用电路结构。表2给出了西安爱帕克公司生产

3、的高端IGBT模块型号及电性能参数。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">图3(a)高端电路结构图3(b)高端电路结构2.4低端模块低端IGBT模块其内部电路结构如图4（a）图4（b）所示。图4（a）为斩波器应用电路结构，图4（b）为感应加热应用电路结构。表2给出了西安爱帕克公司生产的低端IGBT模块型号及电性能参数。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">图4(

4、a)低端电路结构图4(b)低端电路结构3IGBT模块驱动保护要点3.1IGBT栅极驱动电压Uge理论上Uge≥Uge(th)，即栅极驱动电压大于阈值电压时IGBT即可开通，一般情况下阈值电压Uge(th)＝5～6V。为了使IGBT开通时完全饱和，并使通态损耗最小，又具有限制短路电流能力，栅极驱动电压Uge需要选择一个合适的值。当栅极驱动电压Uge增加时，通态压降减小，通态损耗减小，但IGBT承受短路电流能力减小；当Uge太大时，可能引起栅极电压振荡，损坏栅极。当栅极驱动电压Uge减小时，通态压降增加，通态损

5、耗增加，但IGBT承受短路电流能力提高。为获得通态损耗最小，同时IGBT又具有较好的承受短路电流能力，通常选取栅极驱动电压Uge≥D*Uge(th)，系数D＝1.5、2、2.5、3。当阈值电压Uge(th)为6V时，栅极驱动电压Uge则分别为9V、12V、15V、18V；栅极驱动电压Uge折中取12V～15V为宜，12V最佳。IGBT关断时，栅极加负偏压，提高抗干挠能力，提高承受dv/dt能力，栅极负偏压一般为－10V。3.2IGBT栅极电阻Rg选择适当的栅极串联电阻Rg对IGBT驱动相当重要。当Rg增大时

6、，可抑制栅极脉冲前后沿陡度和防止振荡，减小开关di/dt,限制IGBT集电极尖峰电压；但Rg增大时，IGBT开关时间延长，开关损耗加大。当Rg减小时，减小IGBT开关时间，减小开关损耗；但Rg太小时，可导致ge之间振荡，IGBT集电极di/dt增加，引起IGBT集电极尖峰电压，使IGBT损坏。因此，应根据IGBT电流容量和电压额定值以及开关频率选取Rg值，如10Ω、15Ω、27Ω等，并建议ge之间并联一数值为10KΩ左右的Rge，以防止栅极损坏。3.3IGBT过电压过电流保护过电压过电流是造成IGBT损坏的

7、两大主要因素，应加以有效的保护。对于过电流，如果采用电流传感器保护，首先应考虑电流传感器的响应时间，建议过电流保护点设定为模块额定电流的1.5~2倍为宜；如GA100TS120K的模块电流额度值为100A，电流传感器设定为150A~200A；如GA200TD120K的模块电流额度值为200A，电流传感器设定为300A~400A。如果采用通态电压Vce(on)来保护，建议Vce(on)设定为5～6V，这时模块的峰值电流约为额度值的2～2.5倍。对于过电压，通常采用RCD吸收过电压尖峰，最好是采用无感电阻和无感

8、电容。同时，必须尽量减少或者消除布线时的杂散电感，可以通过减小整个电路有效回路面积来减小杂散电感。另外，还可以通过适当增加栅极串联电阻Rg来抑制过电压尖峰。4IGBT模块典型应用4.1感应加热电源图5为并联谐振感应加热电源主电路，由两只低端IGBT模块和两只高端IGBT模块组成，也可由四只单管IGBT模块和四只快恢复二极管模块组成，视感应加热电源功率而定。对管G1、G4和G2、G3轮流开通关断工作，输出电压和电流分别为正弦波和方波。500)this.style.ouseg(this)">图5IGBT感应加热

9、电源主电路4.2逆变焊机电源图6为一全桥式逆变电路，由两只半桥IGBT模块组成，采用P控制，对管G1、G4和G2、G3轮流开通关断工作，输出电压为交变方波。此电路广泛应用于电焊机电源。500)this.style.ouseg(this)">图6IGBT逆变焊机电源主电路4.3变频调速电源图7为IGBT三相P逆变电路，由三只半桥IGBT模块组成，用于变频调速电源和UPS电源。500)this.style.ouseg