大功率IGBT模塊及驅(qū)動技術電力電子技術在當今急需節(jié)能降耗的工業(yè)領域里起到了不可替代的作用;而igbt在諸如變頻器、大功率開關電源等電力電子技術的能量變換與管理應用中，越來越成為各種主回路的優(yōu)先功率開關器件，因此如何安全可靠地驅(qū)動igbt工作，也成為越來越多的設計工程師面臨需要解決的課題。在使用igbt構成的各種主回路之中，大功率igbt驅(qū)動保護電路起到弱電控制強電的終端界面(接口)作用。因其重要性，所以可以將該電路看成是一個相對的“子系統(tǒng)”來研究、開發(fā)及設計。大功率igbt驅(qū)動保護電路一直伴隨igbt技術的發(fā)展而發(fā)展，現(xiàn)在市場上流行著很多種類非常成熟的大功率igbt驅(qū)動保護電路產(chǎn)品，成為大多數(shù)設計工程師的優(yōu)先;也有許多的工程師根據(jù)其電路的特殊要求，自行研制出各種的大功率igbt驅(qū)動保護電路。本文對這些大功率igbt驅(qū)動保護電路進行分類，并對該電路需要達到的一些功能進行闡述，展望此電路的發(fā)展。此外本文所述大功率igbt驅(qū)動保護電路是指應用于直流母線電壓在650v～1000v范圍、輸出電流的交流有效值在100a～600a范圍的場合。這些IGBT是汽車級別的，屬于特種模塊，價格偏貴。甘肅Mitsubishi 三菱IGBT模塊品質(zhì)優(yōu)異
一、IGBT是什么IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。通俗來講:IGBT是一種大功率的電力電子器件，是一個非通即斷的開關，IGBT沒有放大電壓的功能，導通時可以看做導線，斷開時當做開路。三大特點就是高壓、大電流、高速。二、IGBT模塊IGBT是InsulatedGateBipolarTransistor（絕緣柵雙極型晶體管）的縮寫，IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為PNP晶體管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點，既具有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關速度快的優(yōu)點，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)。黑龍江功率半導體IGBT模塊優(yōu)勢現(xiàn)貨庫存4單元的全橋IGBT拓撲:以F4開頭。這個目前已經(jīng)停產(chǎn)，大家不要選擇。
igbt模塊結溫變化會影響哪些因素?結溫是指IGBT模塊內(nèi)部結構的溫度，它的變化會影響IGBT模塊的電性能、可靠性和壽命等多個方面。本文將從以下幾個方面詳細介紹IGBT模塊結溫變化對模塊性能的影響。1.IGBT的導通損耗和開關損耗當IGBT模塊結溫升高時，其內(nèi)部電阻變小，導通損耗會減小，而開關損耗則會增加。當結溫升高到一定程度時，開關損耗的增加會超過導通損耗的減小，導致總損耗增加。因此，IGBT模塊的結溫升高會導致模塊的損耗增加，降低模塊的效率。2.熱應力和機械應力IGBT模塊的結溫升高會導致模塊內(nèi)部產(chǎn)生熱應力和機械應力。熱應力是由于熱膨脹引起的，會導致模塊內(nèi)部元器件的變形和應力集中，從而降低模塊的可靠性和壽命。機械應力則是由于模塊內(nèi)部結構的膨脹和收縮引起的，會導致模塊的包裝材料產(chǎn)生應力，從而降低模塊的可靠性和壽命。3.溫度對IGBT的壽命的影響IGBT模塊的結溫升高會導致模塊內(nèi)部元器件的老化速度加快，從而降低模塊的壽命。IGBT的壽命是與結溫密切相關的，當結溫升高到一定程度時，IGBT的壽命會急劇降低。
圖1單管，模塊的內(nèi)部等效電路多個管芯并聯(lián)時，柵極已經(jīng)加入柵極電阻，實際的等效電路如圖2所示。不同制造商的模塊，柵極電阻的阻值也不相同；不過，同一個模塊內(nèi)部的柵極電阻，其阻值是相同的。圖2單管模塊內(nèi)部的實際等效電路圖IGBT單管模塊通常稱為1in1模塊，前面的“1”表示內(nèi)部包含一個IGBT管芯，后面的“1”表示同一個模塊塑殼之中。2.半橋模塊，2in1模塊半橋（Halfbridge）模塊也稱為2in1模塊，可直接構成半橋電路，也可以用2個半橋模塊構成全橋，3個半橋模塊也構成三相橋。因此，半橋模塊有時候也稱為橋臂（Phase-Leg）模塊。圖3是半橋模塊的內(nèi)部等效。不同的制造商的接線端子名稱也有所不同，如C2E1可能會標識為E1C2，有的模塊只在等效電路圖上標識引腳編號等。圖3半橋模塊的內(nèi)部等效電路半橋模塊的電流/電壓規(guī)格指的均是其中的每一個模塊單元。如1200V/400A的半橋模塊，表示其中的2個IGBT管芯的電流/電壓規(guī)格都是1200V/400A，即C1和E2之間可以耐受比較高2400V的瞬間直流電壓。不僅半橋模塊，所有模塊均是如此標注的。3.全橋模塊，4in1模塊全橋模塊的內(nèi)部等效電路如圖4所示。圖4全橋模塊內(nèi)部等效電路全橋（Fullbridge）模塊也稱為4in1模塊，用于直接構成全橋電路。單管IGBT:TO-247這種形式的封裝。一般電流從5A~75A左右。
晶閘管的正向漏電流比一般硅二極管反向漏電流大，且隨著管子正向陽極電壓升高而增大。當陽極電壓升到足夠大時，會使晶閘管導通，稱為正向轉(zhuǎn)折或“硬開通”。多次硬開通會損壞管子。2．晶閘管加上正向陽極電壓后，還必須加上觸發(fā)電壓，并產(chǎn)生足夠的觸發(fā)電流，才能使晶閘管從阻斷轉(zhuǎn)為導通。觸發(fā)電流不夠時，管子不會導通，但此時正向漏電流隨著增大而增大。晶閘管只能穩(wěn)定工作在關斷和導通兩個狀態(tài)，沒有中間狀態(tài)，具有雙穩(wěn)開關特性。是一種理想的無觸點功率開關元件。3．晶閘管一旦觸發(fā)導通，門極完全失去控制作用。要關斷晶閘管，必須使陽極電流《維持電流，對于電阻負載，只要使管子陽極電壓降為零即可。為了保證晶閘管可靠迅速關斷，通常在管子陽極電壓互降為零后，加上一定時間的反向電壓。晶閘管主要特性參數(shù)1．正反向重復峰值電壓——額定電壓（VDRM、VRRM取其小者）2．額定通態(tài)平均電流IT（AV）——額定電流（正弦半波平均值）3．門極觸發(fā)電流IGT，門極觸發(fā)電壓UGT，（受溫度變化）4．通態(tài)平均電壓UT（AV）即管壓降5．維持電流IH與掣住電流IL6．開通與關斷時間晶閘管合格證基本參數(shù)IT（AV）=A。Infineon的IGBT，除了電動汽車用的650V以外，都是工業(yè)等級的。黑龍江Infineon英飛凌FF200R12KT4IGBT模塊國內(nèi)經(jīng)銷
Infineon的IGBT模塊常用的電壓為:600V，1200V，1700V。甘肅Mitsubishi 三菱IGBT模塊品質(zhì)優(yōu)異
IGBT模塊的結溫控制對于延長模塊的壽命具有重要意義。4.溫度對模塊的安全性的影響IGBT模塊的結溫升高會導致模塊的安全性下降。當結溫超過一定溫度時，模塊內(nèi)部元器件會出現(xiàn)失效現(xiàn)象，從而導致模塊的短路或開路，總之，IGBT模塊結溫的變化對模塊的電性能、可靠性、壽命和安全性等多個方面都會產(chǎn)生影響。因此，在實際應用中，需要對IGBT模塊的結溫進行控制，以保證模塊的正常工作和長期穩(wěn)定性。對設備和人員的安全造成威脅。IGBT的額定電壓要求高于直流母線電壓的兩倍甘肅Mitsubishi 三菱IGBT模塊品質(zhì)優(yōu)異