IGBT基础知识、参数特性、驱动电路总结
igbt——绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor)，顾名思义，是由 bjt(双极结型晶体三极管) 和 mos(绝缘栅型场效应管) 组成的复合型功率半导体器件,兼有mos管的高输入阻抗和晶体管的低导通压降两方面的优点，因此非常适用于高电压、大电流的应用场合(频率不如mos管)。
igbt符号及等效电路
1.igbt的基础知识
igbt是电压控制型器件，它只有开关特性(通和断两种状态)，没有放大特性。由igbt等效电路可知，它是以晶体管为主导元件，以mos管为驱动元件的达林顿结构。当栅极电压uge达到开启电压，igbt导通，当uge=0或者负电压时(负电压作用：可靠关断)，igbt断开。
常见的有igbt单管和igbt模块两种结构。
igbt模块实物图
晶体管、mos管、igbt比较
2.igbt主要参数
士兰微某款igbt规格书
士兰微某款igbt规格书
①集电极—射极电压(vce)：截止状态下集电极与发射极之间能够承受的最大电压。
②栅极—射极电压(vge)：栅极与发射极之间允许施加的最大电压，通常为±20v。栅极的电压信号控制igbt的导通和关断，其电压不可超过vge值。
③集电极电流(ic)：igbt在饱和导通状态下，允许持续通过的最大电流。
④饱和压降vce(sat):igbt在饱和导通状态下，集电极与发射极之间的压降。该值越小，则管子工作时的功率损耗越小。
⑤开关时间：它包括导通时间ton和关系时间toff。导通时间ton又包含导通延迟时间td和上升时间tr。关断时间toff又包含关断延迟时间td和下降时间tf。
3.igbt驱动电路
由于功率 igbt 在电力电子设备中多用于高压场合，所以驱动电路必须与整个控制电路在电位上完全隔离，主要的途径及其优缺点如下表所示。
驱动电路与控制电路隔离的途径及优缺点
脉冲变压器驱动电路
说明：v1 ～ v4 组成脉冲变压器一次侧驱动电路，通过控制 v1 、 v4 和 v2 、 v3 的轮流导通，将驱动脉冲加至变压器的一次侧，二次侧通过电阻 r1 与 igbt5 栅极相连， r1 、 r2 防止 igbt5 栅极开路并提供充放电回路， r1 上并联的二极管为加速二极管，用以提高 igbt5 的开关速度，稳压二极管 vs1 、 vs2 的作用是限制加在 igbt5g-e 端的电压，避免过高的栅射电压击穿栅极。栅射电压一般不应超过 20 v 。
光耦驱动电路
说明：由于 igbt 是高速器件，所选用的光耦必须是小延时的高速型光耦，由 pwm 控制器输出的方波信号加在三极管 v1 的基极， v1 驱动光耦将脉冲传递至整形放大电路 ic1 ，经 ic1 放大后驱动由 v2 、 v3 组成的对管 (v2 、 v3 应选择β >100 的开关管 ) 。对管的输出经电阻 r1 驱动 igbt4 ， r3 为栅射结保护电阻， r2 与稳压管 vs1 构成负偏压产生电路， vs1 通常选用 1 w/5.1 v 的稳压管。此电路的特点是只用 1 组供电就能输出正负驱动脉冲，使电路比较简洁。
igbt模块驱动典型电路
说明：应用成品驱动模块电路来驱动 igbt ，具备过流软关断、高速光耦隔离、欠压锁定、故障信号输出等功能。由于这类模块具有保护功能完善、免调试、可靠性高的优点，所以应用这类模块驱动 igbt 可以缩短产品开发周期，提高产品可靠性。
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②栅极—射极电压(vge)：栅极与发射极之间允许施加的最大电压，通常为±20v。栅极的电压信号控制igbt的导通和关断，其电压不可超过vge值。
③集电极电流(ic)：igbt在饱和导通状态下，允许持续通过的最大电流。
④饱和压降vce(sat):igbt在饱和导通状态下，集电极与发射极之间的压降。该值越小，则管子工作时的功率损耗越小。
⑤开关时间：它包括导通时间ton和关系时间toff。导通时间ton又包含导通延迟时间td和上升时间tr。关断时间toff又包含关断延迟时间td和下降时间tf。
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由于功率 igbt 在电力电子设备中多用于高压场合，所以驱动电路必须与整个控制电路在电位上完全隔离，主要的途径及其优缺点如下表所示。
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说明：v1 ～ v4 组成脉冲变压器一次侧驱动电路，通过控制 v1 、 v4 和 v2 、 v3 的轮流导通，将驱动脉冲加至变压器的一次侧，二次侧通过电阻 r1 与 igbt5 栅极相连， r1 、 r2 防止 igbt5 栅极开路并提供充放电回路， r1 上并联的二极管为加速二极管，用以提高 igbt5 的开关速度，稳压二极管 vs1 、 vs2 的作用是限制加在 igbt5g-e 端的电压，避免过高的栅射电压击穿栅极。栅射电压一般不应超过 20 v 。
光耦驱动电路
说明：由于 igbt 是高速器件，所选用的光耦必须是小延时的高速型光耦，由 pwm 控制器输出的方波信号加在三极管 v1 的基极， v1 驱动光耦将脉冲传递至整形放大电路 ic1 ，经 ic1 放大后驱动由 v2 、 v3 组成的对管 (v2 、 v3 应选择β >100 的开关管 ) 。对管的输出经电阻 r1 驱动 igbt4 ， r3 为栅射结保护电阻， r2 与稳压管 vs1 构成负偏压产生电路， vs1 通常选用 1 w/5.1 v 的稳压管。此电路的特点是只用 1 组供电就能输出正负驱动脉冲，使电路比较简洁。
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说明：应用成品驱动模块电路来驱动 igbt ，具备过流软关断、高速光耦隔离、欠压锁定、故障信号输出等功能。由于这类模块具有保护功能完善、免调试、可靠性高的优点，所以应用这类模块驱动 igbt 可以缩短产品开发周期，提高产品可靠性。
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