大功率IGBT模塊及驅(qū)動(dòng)技術(shù)電力電子技術(shù)在當(dāng)今急需節(jié)能降耗的工業(yè)領(lǐng)域里起到了不可替代的作用;而igbt在諸如變頻器、大功率開(kāi)關(guān)電源等電力電子技術(shù)的能量變換與管理應(yīng)用中，越來(lái)越成為各種主回路的優(yōu)先功率開(kāi)關(guān)器件，因此如何安全可靠地驅(qū)動(dòng)igbt工作，也成為越來(lái)越多的設(shè)計(jì)工程師面臨需要解決的課題。在使用igbt構(gòu)成的各種主回路之中，大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路起到弱電控制強(qiáng)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(gè)相對(duì)的“子系統(tǒng)”來(lái)研究、開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)。大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路一直伴隨igbt技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，現(xiàn)在市場(chǎng)上流行著很多種類非常成熟的大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路產(chǎn)品，成為大多數(shù)設(shè)計(jì)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(dòng)保護(hù)電路。本文對(duì)這些大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路進(jìn)行分類，并對(duì)該電路需要達(dá)到的一些功能進(jìn)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(dòng)保護(hù)電路是指應(yīng)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(chǎng)合。這些IGBT是汽車級(jí)別的，屬于特種模塊，價(jià)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(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。通俗來(lái)講:IGBT是一種大功率的電力電子器件，是一個(gè)非通即斷的開(kāi)關(guān)，IGBT沒(méi)有放大電壓的功能，導(dǎo)通時(shí)可以看做導(dǎo)線，斷開(kāi)時(shí)當(dāng)做開(kāi)路。三大特點(diǎn)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(xiě)，IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復(fù)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(diǎn)，既具有MOSFET器件驅(qū)動(dòng)功率小和開(kāi)關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點(diǎn)，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(dǎo)體IGBT模塊優(yōu)勢(shì)現(xiàn)貨庫(kù)存4單元的全橋IGBT拓?fù)?以F4開(kāi)頭。這個(gè)目前已經(jīng)停產(chǎn)，大家不要選擇。

igbt模塊結(jié)溫變化會(huì)影響哪些因素?結(jié)溫是指IGBT模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度，它的變化會(huì)影響IGBT模塊的電性能、可靠性和壽命等多個(gè)方面。本文將從以下幾個(gè)方面詳細(xì)介紹IGBT模塊結(jié)溫變化對(duì)模塊性能的影響。1.IGBT的導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗當(dāng)IGBT模塊結(jié)溫升高時(shí)，其內(nèi)部電阻變小，導(dǎo)通損耗會(huì)減小，而開(kāi)關(guān)損耗則會(huì)增加。當(dāng)結(jié)溫升高到一定程度時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗的增加會(huì)超過(guò)導(dǎo)通損耗的減小，導(dǎo)致總損耗增加。因此，IGBT模塊的結(jié)溫升高會(huì)導(dǎo)致模塊的損耗增加，降低模塊的效率。2.熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力IGBT模塊的結(jié)溫升高會(huì)導(dǎo)致模塊內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。熱應(yīng)力是由于熱膨脹引起的，會(huì)導(dǎo)致模塊內(nèi)部元器件的變形和應(yīng)力集中，從而降低模塊的可靠性和壽命。機(jī)械應(yīng)力則是由于模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的膨脹和收縮引起的，會(huì)導(dǎo)致模塊的包裝材料產(chǎn)生應(yīng)力，從而降低模塊的可靠性和壽命。3.溫度對(duì)IGBT的壽命的影響IGBT模塊的結(jié)溫升高會(huì)導(dǎo)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(jié)溫密切相關(guān)的，當(dāng)結(jié)溫升高到一定程度時(shí)，IGBT的壽命會(huì)急劇降低。

圖1單管，模塊的內(nèi)部等效電路多個(gè)管芯并聯(lián)時(shí)，柵極已經(jīng)加入柵極電阻，實(shí)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(guò)，同一個(gè)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(shí)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(gè)IGBT管芯，后面的“1”表示同一個(gè)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(gòu)成半橋電路，也可以用2個(gè)半橋模塊構(gòu)成全橋，3個(gè)半橋模塊也構(gòu)成三相橋。因此，半橋模塊有時(shí)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(huì)標(biāo)識(shí)為E1C2，有的模塊只在等效電路圖上標(biāo)識(shí)引腳編號(hào)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(gè)模塊單元。如1200V/400A的半橋模塊，表示其中的2個(gè)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(biāo)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(gòu)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(yáng)極電壓升高而增大。當(dāng)陽(yáng)極電壓升到足夠大時(shí)，會(huì)使晶閘管導(dǎo)通，稱為正向轉(zhuǎn)折或“硬開(kāi)通”。多次硬開(kāi)通會(huì)損壞管子。2．晶閘管加上正向陽(yáng)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(dǎo)通。觸發(fā)電流不夠時(shí)，管子不會(huì)導(dǎo)通，但此時(shí)正向漏電流隨著增大而增大。晶閘管只能穩(wěn)定工作在關(guān)斷和導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，沒(méi)有中間狀態(tài)，具有雙穩(wěn)開(kāi)關(guān)特性。是一種理想的無(wú)觸點(diǎn)功率開(kāi)關(guān)元件。3．晶閘管一旦觸發(fā)導(dǎo)通，門(mén)極完全失去控制作用。要關(guān)斷晶閘管，必須使陽(yáng)極電流《維持電流，對(duì)于電阻負(fù)載，只要使管子陽(yáng)極電壓降為零即可。為了保證晶閘管可靠迅速關(guān)斷，通常在管子陽(yáng)極電壓互降為零后，加上一定時(shí)間的反向電壓。晶閘管主要特性參數(shù)1．正反向重復(fù)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(mén)極觸發(fā)電流IGT，門(mén)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(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間晶閘管合格證基本參數(shù)IT（AV）=A。Infineon的IGBT，除了電動(dòng)汽車用的650V以外，都是工業(yè)等級(jí)的。黑龍江Infineon英飛凌FF200R12KT4IGBT模塊國(guó)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(jié)溫控制對(duì)于延長(zhǎng)模塊的壽命具有重要意義。4.溫度對(duì)模塊的安全性的影響IGBT模塊的結(jié)溫升高會(huì)導(dǎo)致模塊的安全性下降。當(dāng)結(jié)溫超過(guò)一定溫度時(shí)，模塊內(nèi)部元器件會(huì)出現(xiàn)失效現(xiàn)象，從而導(dǎo)致模塊的短路或開(kāi)路，總之，IGBT模塊結(jié)溫的變化對(duì)模塊的電性能、可靠性、壽命和安全性等多個(gè)方面都會(huì)產(chǎn)生影響。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要對(duì)IGBT模塊的結(jié)溫進(jìn)行控制，以保證模塊的正常工作和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。對(duì)設(shè)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