Simulink之绝缘栅双极型晶体管(IGBT) |
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IGBT由P-MOSFET和GTR混合组成的电压控制型自关断器件。它将P-MOSFET和GTR的优点集于一身,既具有P-MOSFET输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、热稳定性好、驱动电路简单的长处,又有GTR通态电压降低、耐高压和承受电流大的优点。 电气符号 外形 原理 当Uce0时,若UgeUt(开启电压),IGBT导通。 特性 I区:可调电阻区,Uce增大,Ic增大。 II区:恒流饱和区,对于一定的Uge,Ic不再随Uce变化。 III区:雪崩区 UgeUt,IGBT导通,且除靠近Ut这一小段,Ic和Uge呈线性关系。 主要参数 集射极击穿电压BUces:IGBT的最高工作电压。 开启电压Ut和最大栅射极电压BUges:Ut是导通所需的最低栅射极电压,一般在2~6V。BUges限制在±20V以内,最佳值在15V左右。 通态压降Uce:导通状态时集射极间的导通压降,值越小管子功耗越小,一般为2.5~3.5V。 集电极连续电流Ic和峰值电流Icp:集电极允许流过的最大连续电流Ic的额定电流;最大集电极峰值Icp,为额定电流Ic的2倍左右。 栅极驱动 1.驱动脉冲的上升沿和下降沿要陡:上升沿可使IGBT快速开通,减小开通损耗;下降沿陡,并在栅射极间加一适当的反向偏压,有助于IGBT快速关断,减少关断损耗。 2.驱动功率足够大:IGBT开通后,栅极驱动源应能提供足够的功率及电压、电流幅值,使IGBT总处于饱和状态,不因退出饱和而损坏。 3.合适的负偏压:为缩短关断过程中的时间,需施加负偏压-Uge,同时还可防止关断瞬间因电压上升率过高造成误导通,并提高抗干扰能力。反偏压-Uge一般取-2~-10V。 4.合理的栅极电阻Rg:在开关损耗不太大的情况下,应选择较大的Rg。Rg的范围为1~400Ω。 5.IGBT多用于高压场合,故驱动电路与整个控制电路应严格隔离。 保护 1.通过检测出的过电流信号切断栅极控制信号,实现过电流保护 2.利用缓冲电路抑制过电压并限制电压上升率 3.利用温度传感器检测IGBT的壳温,当超过允许温度时主电路跳闸,实现过热保护 4.静电保护 5.短路保护 仿真模型 路径 电路模型 输入输出 c:集电极 e:发射极 g:栅极 m:测量电流和电压[Iak, Vak] 参数 Ron:IGBT内电阻。当内电感设为0时,内电阻不能设为0。 Lon:IGBT内电感。当内电阻设为0时,内电感不能为0。 Vf:IGBT的正向管压降。 Ic:IGBT初始电流。设为非零时,表示从导通开始。 Rs:IGBT缓冲电阻(和缓冲电容串联,与二极管并联)。Rs为0,纯电容。 Cs:IGBT缓冲电容(和缓冲电容串联,与二极管并联)。Cs为inf,纯电阻。Rs为inf,Cs为0,消除缓冲。 Tf:IGBT电流下降到10%的时间。 Tt:IGBT电流拖尾时间。 |
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