最簡(jiǎn)單易用的7管封裝IGBT模塊

　　IGBT的優(yōu)勢在于輸入阻抗很高，開(kāi)關(guān)速率快，導通態(tài)電壓低，關(guān)斷時(shí)阻斷電壓高，集電極和發(fā)射機承受電流大的特點(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模塊也在此基礎上同步發(fā)展，單管模塊，半橋模塊，6管模塊，到現在的7管模塊。IGBT驅動(dòng)設計上比較復雜，需要考慮較多的因素，諸如合理的選擇驅動(dòng)電壓Uge和門(mén)極驅動(dòng)電阻Rg，過(guò)流過(guò)壓保護等都是很重要的。IGBT模塊廣泛用于UPS，感應加熱，逆變焊機電源，變頻器等領(lǐng)域。

　　圖1：半橋模塊

　　圖2：全橋模塊(H橋)

　　圖3：三相全橋6管封裝

　　對于Vincotech公司的7管封裝的IGBT模塊主要是用于電機驅動(dòng)的變速調節和新能源逆變上，他由6管再加一個(gè)帶制動(dòng)的IGBT單管封裝在一起構成一個(gè)7管的封裝。

　　圖4：7管封裝

　　7管模塊的應用要點(diǎn)：

　　1.IGBT模塊柵極驅動(dòng)電壓

　　Vge要大于Vge(th),意思是柵極的驅動(dòng)電壓要大于IGBT的門(mén)極閾值電壓IGBT才能開(kāi)動(dòng)，對于這個(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Vge太大，會(huì )引起柵極電壓振蕩，容易損壞柵極，當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)，一般是采用負向偏壓，提高抗干擾能力和抗擊di/dt沖擊能力，一般負壓在-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.因內部帶有制動(dòng)的IGBT單管制動(dòng)，當對電機的減速時(shí)，關(guān)閉驅動(dòng)，同時(shí)只要將此管打開(kāi)，將因電機轉動(dòng)感應產(chǎn)生的能量吸收瀉放，因此應用場(chǎng)合主要在電機調速控制，下圖是整個(gè)電機控制的框圖。

　　圖6：整個(gè)電機控制的框圖

　　圖7：驅動(dòng)部分可以選用光隔離驅動(dòng)

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