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    全桥逆变电路IGBT模块的实用驱动电路设计作者：海飞乐技术时间：2017-04-2116:311.前言全侨式逆变电路应用***，国内外许多厂家的焊机都采用此主电路结构。全桥式电路的优点是输出功率较大，要求功率开关管耐压较低，便于选管。在硬开关侨式电路中，IGBT在高压下导通，在大电流下关断，处于强迫开关过程，功率器件IGBT能否正常可靠使用起着至关重要的作用。驱动电路的作用就是将控制电路输出的PWM信号进行功率放大，满足驱动IGBT的要求。其性能直接关系到IGBT的开关速度和功耗、整机效率和可靠性。随着开关工作频率的提高，驱动电路的优化设计更为重要。2.硬开关全桥式电路工作过程分析全桥式逆变主电路由功率开关管IGBT和中频变压器等主要元器件组成，如图1所示快速恢复二极管VD1~VD4与lGBT1～IGBT4反向并联、承受负载产生的反向电流以保护IGBT。IGBT1和IGBT4为一组，IGBT2和IGBT3为一组，每组IGBT同时导通与关断，当激励脉冲信号轮流驱动IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3时，逆变主电路把直流高压转换为20kHz的交流电压送到中频变压器，经降压整流滤波输出。图1全桥式逆变电路全桥式逆变器的一大缺陷就是存在中频变压器偏磁问题，正常工作情况下。二极管由管芯、管壳和两个电极构成。管芯是一个PN结，在PN结的两端各引出一个引线。陕西模块诚信合作

双向可控硅作用1、双向可控硅在电路中的作用是：用于交流调压或交流电子开关。2、双向可控硅”是在普通可控硅的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的可控硅，而且*需一个触发电路，是比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。3、可控硅的优点很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反应极快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪音；效率高，成本低等等。双向可控硅应用现在可控硅应用市场很多，可控硅应用在自动控制领域，机电领域，工业电器及家电等方面都有可控硅的身影。许先生告诉记者，他目前的几个大单中还有用于卷发产品的单，可见可控硅在人们的生活中都有应用。更重要的是，可控硅应用相当稳定，比方说用于家电产品中的电子开关，可以说是鲜少变化的。无论其他的元件怎么变化，可控硅的变化是不大的，这相对来说，等于扩大的可控硅的应用市场，减少了投资的风险。江西大规模模块覆盖10 kW-10 GW的宽广功率范围，树立了行业应用**。分立式硅或碳化硅（SiC）肖特基二极管的应用范围。

    在它的栅极—发射极间施加十几V的直流电压，只有在uA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。2IGBT模块的选择IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。其相互关系见下表。使用中当IGBT模块集电极电流增大时，所产生的额定损耗亦变大。同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，因此，选用IGBT模块时额定电流应大于负载电流。特别是用作高频开关时，由于开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降等使用。3使用中的注意事项由于IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到20～30V。因此因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。因此使用中要注意以下几点：在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸；在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块；尽量在底板良好接地的情况下操作。在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极比较大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极与集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此，通常采用双绞线来传送驱动信号。

    ⑷在工作电流较大的情况下，为了减小关断过电压，应尽量减小主电路的布线电感，吸收电容应采用低感或无感型；⑸IGBT与MOSFET都是电压驱动，都具有一个～5V的阈值电压，有一个容性输入阻抗，因此IGBT对栅极电荷非常敏感故驱动电路必须很可靠，要保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与IGBT的连线要尽量短；⑹用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压Uge,有足够陡的前后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。另外，IGBT开通后，栅极驱动源应能提供足够的功率，使IGBT不退出饱和而损坏；⑺驱动电平Uge也必须综合考虑。Uge增大时，IGBT通态压降和开通损耗均下降，但负载短路时的Ic增大，IGBT能承受短路电流的时间减小，对其安全不利，因此在有短路过程的设备中Uge应选得小些，一般选12～15V；在关断过程中，为尽快抽取PNP管的存储电荷，须施加一负偏压Uge,但它受IGBT的G、E间**大反向耐压限制，一般取1～10V；⑻在大电感负载下，IGBT的开关时间不能太短，以限制出di/dt形成的尖峰电压，确保IGBT的安全；⑼由于IGBT在电力电子设备中多用于高压场合，故驱动电路与控制电路在电位上应严格隔离；⑽IGBT的栅极驱动电路应尽可能简单实用，**好自身带有对IGBT的保护功能。随外加电压的增加正向电流迅速增加，如BC段特性曲线陡直，伏安关系近似线性，处于充分导通状态。

在西门康IGBT得到大力发展之前，功率场效应管MOSFET被用于需要快速开关的中低压场合，晶闸管、GTO被用于中高压领域。MOSFET虽然有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、驱动电路简单的优点;但是，在200V或更高电压的场合，MOSFET的导通电阻随着击穿电压的增加会迅速增加，使得其功耗大幅增加，存在着不能得到高耐压、大容量元件等缺陷。双极晶体管具有优异的低正向导通压降特性，虽然可以得到高耐压、大容量的元件，但是它要求的驱动电流大，控制电路非常复杂，而且交换速度不够快。高集成度： 整流桥、制动斩波器和 NTC 共用一个封装，可节约系统成本。山西替换模块

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    随集电极-发射极电压的升高而增强（请参见等式（8））。低阻抗（即，低杂散电感）栅极驱动电路，也可比较大限度地降低发生寄生导通事件的风险。开关时间数据表中给出的开关时间，为确定半桥配置中的互补器件的接通与关断之间的恰当空载时间，提供了有用信息。关于设置恰当的空载时间的更多信息，请参阅参考资料[1]。数据表中给出的开关时间的定义如下，如图14中的示意图所示。接通延时（tdon）：10%栅极-发射极电压，至10%集电极电流升高时间（tr）：10%集电极电流，至90%集电极电流关断延时（tdoff）：90%栅极-发射极电压，至90%集电极电流下降时间（tf）：90%集电极电流，至10%集电极电流开关时间不能提供关于开关损耗的可靠信息，因为电压升高时间和下降时间以及电流拖尾均未确定。因此，每个脉冲造成的功率损耗需单独确定。图14开关波形示意图以及开关时间和功率损耗定义在数据表中，将每个脉冲造成的开关损耗定义为如下积分：积分范围t1和t2为：每个脉冲造成的接通功率损耗（Eon）：10%集电极电流，至2%集电极-发射极电压每个脉冲造成的关断功率损耗（Eoff）：10%集电极-发射极电压，至2%集电极电流这样，开关时间和每个脉冲造成的功率损耗。陕西模块诚信合作

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