大功率IGBT驅(qū)動與保護(hù)技術(shù)

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 功率半導(dǎo)體器件介紹 2
1.2.1 功率二極管 2
1.2.2 功率MOSFET 4
1.2.3 晶閘管及其相關(guān)器件 6
1.2.4 IGBT 9
1.2.5 發(fā)展現(xiàn)狀及展望 11
1.3 IGBT驅(qū)動介紹 13
1.3.1 被動式驅(qū)動電路 14
1.3.2 主動式驅(qū)動電路 16
1.4 大功率IGBT串并聯(lián)技術(shù) 21
1.4.1 IGBT并聯(lián)均流技術(shù) 21
1.4.2 IGBT串聯(lián)均壓技術(shù) 23
1.5 展望 25
1.5.1 IGBT在線監(jiān)測與故障分析 25
1.5.2 大功率IGBT串并聯(lián)技術(shù) 25
1.5.3 SiC器件驅(qū)動與保護(hù)電路研究 26
參考文獻(xiàn) 26
第2章 IGBT的開關(guān)特性及主要參數(shù) 28
2.1 等效電路分析 28
2.1.1 IGBT等效電路 28
2.1.2 開關(guān)過程等效電路 30
2.2 IGBT開關(guān)特性 31
2.2.1 IGBT開通過程 31
2.2.2 IGBT關(guān)斷過程 36
2.3 擎住效應(yīng) 40
2.4 安全工作區(qū) 41
2.5 續(xù)流二極管 42
2.5.1 續(xù)流二極管靜態(tài)特性 42
2.5.2 續(xù)流二極管開通特性 42
2.5.3 續(xù)流二極管關(guān)斷特性 43
2.6 IGBT的數(shù)據(jù)手冊 44
2.6.1 IGBT的極限參數(shù) 44
2.6.2 IGBT的特征參數(shù) 46
2.6.3 續(xù)流二極管的特征參數(shù) 50
參考文獻(xiàn) 51
第3章 IGBT驅(qū)動電路 52
3.1 驅(qū)動電路簡介 52
3.1.1 驅(qū)動電壓 53
3.1.2 門極電阻 55
3.1.3 驅(qū)動電流 58
3.2 驅(qū)動電源 59
3.2.1 驅(qū)動功率計算 59
3.2.2 DC/DC電路設(shè)計 60
3.3 驅(qū)動信號隔離 63
3.3.1 光隔離方式 64
3.3.2 脈沖變壓器隔離方式 65
3.4 驅(qū)動器其他要求 66
3.4.1 短脈沖抑制 66
3.4.2 死區(qū)時間設(shè)置 67
3.4.3 互鎖設(shè)置 68
參考文獻(xiàn) 69
第4章 IGBT故障分析與保護(hù)電路 70
4.1 電流故障及其保護(hù)電路 70
4.1.1 電流故障分析 70
4.1.2 過電流保護(hù)電路 72
4.2 過壓保護(hù) 79
4.2.1 過壓故障與原因分析 79
4.2.2 過壓保護(hù)電路 80
4.3 過溫保護(hù) 86
4.3.1 溫度對IGBT的影響分析 86
4.3.2 過溫保護(hù)策略 86
4.4 欠壓保護(hù) 87
4.4.1 欠壓故障分析 87
4.4.2 欠壓保護(hù)策略 88
參考文獻(xiàn) 88
第5章 數(shù)字化IGBT驅(qū)動保護(hù)電路的實現(xiàn) 89
5.1 數(shù)字化驅(qū)動保護(hù)器總體方案設(shè)計 89
5.2 驅(qū)動電路設(shè)計 91
5.3 數(shù)字化保護(hù)電路設(shè)計 92
5.4 信號預(yù)處理 94
5.4.1 短脈沖抑制 94
5.4.2 死區(qū)時間設(shè)置 95
5.4.3 互鎖設(shè)置 95
5.4.4 過頻保護(hù) 96
參考文獻(xiàn) 96
第6章 并聯(lián)均流 97
6.1 影響并聯(lián)均流的因素 97
6.1.1 IGBT模塊靜態(tài)均流影響因素分析 97
6.1.2 IGBT模塊動態(tài)均流影響因素分析 101
6.2 并聯(lián)均流的措施 102
6.2.1 器件選型 102
6.2.2 驅(qū)動電路的對稱性設(shè)計 102
6.2.3 功率回路的阻抗與寄生參數(shù)的對稱性 103
6.2.4 降額法 104
6.2.5 有源門極控制法 105
6.2.6 電感均流法 106
6.2.7 有源門極控制IGBT并聯(lián)均流 107
6.2.8 分散式有源門極控制法 110
參考文獻(xiàn) 111
第7章 現(xiàn)有驅(qū)動產(chǎn)品介紹及應(yīng)用 112
7.1 IR系列驅(qū)動器 112
7.1.1 IR2110電氣特性 114
7.1.2 IR2110驅(qū)動電路抗干擾技術(shù) 115
7.2 EXB系列集成驅(qū)動器 117
7.2.1 EXB系列集成驅(qū)動器使用特點 117
7.2.2 EXB系列集成驅(qū)動器應(yīng)用電路 119
7.3 落木源TX-KA101驅(qū)動器 121
7.3.1 TX-KA101驅(qū)動器基本功能 121
7.3.2 TX-KA101三段式驅(qū)動保護(hù) 125
7.3.3 TX-KA101應(yīng)用參考電路 126
7.4 青銅劍2QD0435T17-C驅(qū)動器 130
7.4.1 2QD0435T17-C基本功能 130
7.4.2 2QD0435T17-C原邊接口電路描述 133
7.4.3 2QD0435T17-C副邊接口電路描述 135
7.4.4 2QD0435T17-C工作特點 138
7.5 SCALE系列 140
7.5.1 驅(qū)動核概述 140
7.5.2 2SC0535T原方接口電路描述 142
7.5.3 2SC0535T副方接口電路描述 144
7.6 Inpower系列數(shù)字驅(qū)動器 147
7.7 Amantys門極驅(qū)動器 149
7.8 驅(qū)動器應(yīng)用舉例 152
7.8.1 驅(qū)動器在有源電力濾波器中的應(yīng)用 152
7.8.2 驅(qū)動器在機(jī)車牽引中的應(yīng)用 153
參考文獻(xiàn) 154
第8章 IGBT功率模塊及IPM 155
8.1 功率半導(dǎo)體模塊 155
8.1.1 模塊結(jié)構(gòu)與特點 155
8.1.2 功率模塊的性能 161
8.1.3 IGBT模塊新技術(shù) 167
8.2 IPM 171
8.2.1 IPM特點 171
8.2.2 IPM結(jié)構(gòu)與性能 173
8.2.3 IPM保護(hù)功能 179
8.2.4 IPM封裝新技術(shù) 180
8.3 IPM產(chǎn)品介紹 181
8.3.1 低電感內(nèi)部結(jié)構(gòu) 182
8.3.2 SKiiP系列IPM功能 184
參考文獻(xiàn) 187
第9章 IGBT測試與裝置 188
9.1 雙脈沖測試平臺 188
9.1.1 功率部分 188
9.1.2 測量設(shè)備 189
9.2 雙脈沖測試方法 193
9.2.1 雙脈沖測試意義 193
9.2.2 雙脈沖測試簡介 193
9.2.3 雙脈沖實驗的關(guān)注點 196
9.2.4 雙脈沖實驗的其他作用 199
9.3 短路測試方法 200
9.3.1 一類短路測試 200
9.3.2 二類短路測試 203
參考文獻(xiàn) 204