最簡(jiǎn)單易用的7管封裝IGBT模塊

IGBT的優(yōu)勢(shì)在于輸入阻抗很高，開(kāi)關(guān)速率快，導(dǎo)通態(tài)電壓低，關(guān)斷時(shí)阻斷電壓高，集電極和發(fā)射機(jī)承受電流大的特點(diǎn)，目前已經(jīng)成為電力電子行業(yè)的功率半導(dǎo)體發(fā)展的主流器件。IGBT已經(jīng)由第三代發(fā)展到第五代了，由穿透型發(fā)展到非穿透型。IGBT模塊也在此基礎(chǔ)上同步發(fā)展，單管模塊，半橋模塊，6管模塊，到現(xiàn)在的7管模塊。IGBT驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)上比較復(fù)雜，需要考慮較多的因素，諸如合理的選擇驅(qū)動(dòng)電壓Uge和門(mén)極驅(qū)動(dòng)電阻Rg，過(guò)流過(guò)壓保護(hù)等都是很重要的。IGBT模塊廣泛用于UPS，感應(yīng)加熱，逆變焊機(jī)電源，變頻器等領(lǐng)域。

圖1：半橋模塊

圖2：全橋模塊(H橋)

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圖3：三相全橋6管封裝

對(duì)于世強(qiáng)代理的Vincotech7管封裝的IGBT模塊主要是用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的變速調(diào)節(jié)和新能源逆變上，他由6管再加一個(gè)帶制動(dòng)的IGBT單管封裝在一起構(gòu)成一個(gè)7管的封裝。

圖4：7管封裝

7管模塊的應(yīng)用要點(diǎn)：

1.IGBT模塊柵極驅(qū)動(dòng)電壓

Vge要大于Vge(th),意思是柵極的驅(qū)動(dòng)電壓要大于IGBT的門(mén)極閾值電壓IGBT才能開(kāi)動(dòng)，對(duì)于這個(gè)7管模塊的Vge典型值是5.8V，為了是IGBT充分完全飽和導(dǎo)通，并使開(kāi)關(guān)損耗降到最低，因此需要再Vge選一個(gè)合適的值，當(dāng)Vge增加通態(tài)電阻減小，通態(tài)壓降也在降低，損耗也在降低，但是IGBT承受的短路電流能力卻在減小，當(dāng)Vge太大，會(huì)引起柵極電壓振蕩，容易損壞柵極，當(dāng)Vge減小，通態(tài)電阻增大，通態(tài)壓降增大，損耗也在增大，為了平衡這些制約關(guān)系，一般選在1.5~3倍的Vge(th)，折中選在12~15V的范圍，在IGBT關(guān)斷時(shí)，一般是采用負(fù)向偏壓，提高抗干擾能力和抗擊di/dt沖擊能力，一般負(fù)壓在-10~-6V。

圖5：IGBT門(mén)極開(kāi)關(guān)波形

2.IGBT的柵極電阻Rg的確定

當(dāng)然Rg增大時(shí)，可以抑制門(mén)極脈沖沿的陡峭度有效的防止振蕩，同時(shí)可以減少開(kāi)關(guān)di/dt，限制了IGBT集電極的尖峰電壓，但是會(huì)增加開(kāi)關(guān)時(shí)間，增加開(kāi)關(guān)損耗。Rg小了，會(huì)導(dǎo)致GE之間的振蕩，損壞IGBT，一般在Rg上并聯(lián)一個(gè)10K左右的電阻到E極，另外在GE之間加上TVS吸收尖峰。

3.因內(nèi)部帶有制動(dòng)的IGBT單管制動(dòng)，當(dāng)對(duì)電機(jī)的減速時(shí)，關(guān)閉驅(qū)動(dòng)，同時(shí)只要將此管打開(kāi)，將因電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)感應(yīng)產(chǎn)生的能量吸收瀉放，因此應(yīng)用場(chǎng)合主要在電機(jī)調(diào)速控制，下圖是整個(gè)電機(jī)控制的框圖。

圖6：整個(gè)電機(jī)控制的框圖

圖7：驅(qū)動(dòng)部分可以選用光隔離驅(qū)動(dòng)

7管封裝采用IGBT4技術(shù)，高集成度較少的PCB走線(xiàn)，內(nèi)建一個(gè)NTC的，實(shí)時(shí)反應(yīng)模塊內(nèi)部的溫度，在變頻器電機(jī)調(diào)速上應(yīng)用是非常合適的。