高幅度任意波形/函數發生器簡化汽車、半導體、科學
分析IGBT的開關波形本文引用地址:http://www.j9360.com/article/195915.htm
近幾年來,由于高開關速度、高電流功能、大阻塞電壓和簡單的門驅動特點,同時由于較低的傳導損耗及較低的狀態電壓下跌水平,絕緣門雙極晶體管(IGBT)在工業應用和汽車應用中正日益替代MOSFET。
IGBT的工業應用包括牽引、變速馬達驅動器、不間斷電源(UPS)、感應加熱、焊接及電信和服務器系統中的高頻開關式電源。在汽車行業中,點火線圈驅動電路、馬達控制器和安全相關系統對IGBT的需求非常龐大。
IGBT是雙極晶體管和MOSFET的交叉。在輸出開關和傳導特點方面,IGBT與雙極晶體管類似。但是,雙極晶體管是流控式的,IGBT與MOSFET則是壓控式的。為保證完全飽和及限制短路電流,建議門驅動電壓為+15V。
與MOSFET一樣,IGBT在門、發射器和集電極之間有電容。在門端子和發射器端子之間應用電壓時,會以指數方式通過門電阻器RG對輸入電容充電,直到達到IGBT的特性門限電壓,確定集電極到發射器傳導。同樣,輸入門到發射器電容必須被放電到某個高原穩定電壓,然后才能中斷集電極到發射器傳導,關閉IGBT。
門電阻器的尺寸對IGBT的起動特點和關閉特點有著明顯的影響。門電阻器越小,IGBT門到發射器電容充電和放電的速度越快,因此其開關時間短,開關損耗小。但是,由于IGBT的門到發射器電容和引線的寄生電感,門電阻器值小也會導致振蕩。為降低關閉損耗,改善IGBT對通過集電極到發射器電壓變化速率注入的噪聲的免疫力(這種噪聲對電感負荷可能會具有實質性影響),建議門驅動電路包括實質性的開關偏置。
IGBT的最佳性能隨應用變化,必須相應地設計門驅動電路。在硬開關應用中,如馬達驅動器或不間斷電源,必須選擇門驅動參數,以便開關波形不會超過IGBT的安全工作區。這可能意味著犧牲開關速度,要以開關損耗為代價。在軟開關應用中,開關波形完全落在安全工作區內,可以把門驅動設計成短開關時間及較低的開關損耗。
圖9. IGBT的開關波形。
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