电解电源MOSFET管具有开关速度快，电压控制的优点，缺点是导通电压降稍大，电流、电压容量不大;双极型晶体管，却与它的优点、缺点互易，因而就产生了使它们复合的思想;控制时有MOS-FFT管的特点，导通时具有双极型晶体管特点，这就产生IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor)管研制的动机，该管称为绝缘栅双极晶体管。下面由小编为您详细介绍电解电源IGBT管。
一、IGBT结构与工作原理
GBT结构上与MOSFET十分类似，只是多了一个P’层，引出作为发射极MOSFET完全相似。按其缓冲区不同分对称型和非对称型。栅极、集电极与有阻断能力;非对称型，正向有阻断能力对称型具有正、反向特性对称，都电流拖尾小，均属优点，反向阻断能力低，但它的正向导通压降小，关断得快，而对称型却没有这些优点。简化等效电路及常用符号示于图4一25中，集电极、发射极，分别用C.E表示。沟道IGBT的工作原理:IGBT由栅极电压正、负来控制。当加上正栅极电压时，绝缘栅下形成，MOSFE T导通，相当于凡接到E，为PNP晶体管提供了流动的基极电流(即整个IGBT)导通。当加上负栅极电压时，IGBT工作过程相反，形成关断。从而使PNP管
二、IGBT的静态工作特性
电镀电源静态工作特性有图伏安特性示。转移特性和开关特性，伏安特性与双极型功率晶体管相似。随着控制电压Vg。的增加，特性曲线上移。每一条特性曲线分饱和区、放大区和击穿区。Vge=o时，k值很小，为截止状态。开关电源中的IGBT,通过Vge电平的变化，使其在饱和与截止两种状态交替工作。转移特性是(k一Vge)关系的描述。k与V二大部分是线性的，只在V，很小时，才是非线性。有一个开启电压Vge(th) , Vge < Vge(th)时，k=o为关断状态。使用中vg, ` 15V为好。开关特性是(k一Vice)曲线。可以看成开通时基本与纵轴重合，关断时与横轴重合。体现开通时压降小(1000v的管子只有2-3V，相对MOSFET来说较小)关断时漏电流很小，与场效应管相当。
三、IGBT的动态特性
动态特性主要指开通、关断二个过程有关的特性，如电流、电压与时间的关系。一般用典型值或曲线来表示。图4一29表示开通动态特性，开通过程包括ta(o.) (开通延迟时间)Nt.(电流上升时间)、ttvt(MOSFE’I，单独工作时的电压下降时间)、tfv2 (MOSFE’I，与PNP两器件同时工作时的电压下降时间)四个时间之和。由图可知各时间定义范围。当td(.) +‘后集电极电流已达Ic，此后vc。才开始下降，下降分二个阶段，完后v，再指数上升外加Vge值。二个阶段中t2由MOSFET的栅一漏电容以及晶体管的从放大到饱和状态两个因素影响。
关断时间也包括td(o0)(关断延迟)、‘(电压上升), tfil (MOSFE’I，电流下降)和tf2(PNP管电流下降)四个时间和。吮包括了晶体管存储电荷恢复后期时间，一般较长一些，因此，对应损耗也大。常希望变小些，以减小功耗，提高开关频率。这时，往往又引起通态压降增加的问题。上述八个时间实际应用中常只给出四个时间:tom,trIt0ff和tf。图4一30给出一个25A,1000v的典型曲线。图中ton = td(on) + ti “ tr = tfvl + tfv2 “ toff = td(off) + trv “ tf = tfil + tfi2 0
这些参数还与工作集电极电流、栅极电阻、及结的温度有关。应用时可参考器件的特性线。四个参数中toff增加，原因是存储电荷恢复时间引起的。
四、IGBT的栅极驱动及其方法
IGBT的栅极驱动需特别关注。它的正偏栅压、负偏栅压(土Vge)及栅极串联电阻R。对开通、关断时间•损耗、承受短路电流能力及dV/dt都有密切的关系。在合理范围内变化V，和Rg时其关系。在掌握IGBT的特性曲线和参数后可以设计栅极的驱动电路。MOSFEI，管的特性。因此，用于MOSFET管的驱动电路均可应用。
1.直接驱动法
前面介绍驱动MOSFEI，均有参考价值。原则上，因它的输人特性是例如有如下几种方法:如果要士Vge偏压，则可参照图4一32(a)示出变压器隔离驱动电路，图(b)示出光电祸合隔离驱动电路。图(b)是双电源供电的驱动电路。当V。使发光二极管有电流流过时，光电祸合器HU的三极管导通，R，上有电流流过，场效应管T1关断，在v。作用下，经电阻R2, T2管的基一发极有了偏流，T2迅速导通，经R。栅极电阻，IGBT得到正偏压而导通。当几没有脉冲电压时，发光二极管不发光时，作用过程相反，T1导通使T3导通，一V。经栅极电阻R。加在IGBT的栅一发极之间，使IGBT迅速关断。
2.集成模块驱动电路
镀整流器目前较多使用EXB系列集成模块驱动IGBT。它比分立元件的驱动电路有体积小，效率高，可靠性高的优点。它是十六脚型封装块。内部结构为其典型应用电路。EXB840能驱动75A, 1200V的IGBT管。加直流20V作为集成块工作电源。开关频率在40千赫以下，整个驱动电路动作快，信号延时不超过1.5微秒。内部利用稳压二极管产生一5V的电压，除供内部应用外，也为外用提供负偏压。集成块采用高速光祸输人隔离，并有过流检测及过载慢速关栅等控制功能。
高频开关电源图4一34为有过流检测输人和过流保护输出的一种典型应用。当IGBT出现过流时，脚5出现低电平，光祸Sol有输出，对PWM信号提供一个封锁信号，该信号使PWM驱动脉冲输出转化成一系列窄脉冲，对EXB840实行软关断。此电路中具有记忆、封锁保护功能外，还具有较强的抗干扰能力，在真正过流时(即信号持续IO庐以上)才发生控制动作，关断IGBT0在要求有较高的负偏压输出，例如一15V时，对原3脚与9脚的一5V进行简.单改接。
