IGBT驱动板简介

简述IGBT的主要特点和工作原理一、简介IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，是一种复合全控电压驱动功率半导体器件。

由BJT（双极晶体管）和IGFET（绝缘栅场效应晶体管）组成。

IGBT兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR 的低导通压降的优点。

GTR 的饱和电压降低，载流密度大，但驱动电流更大。

MOSFET的驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

IGBT结合了以上两种器件的优点，驱动功率小，饱和电压降低。

非常适合用于直流电压600V及以上的变流系统，如交流电机、逆变器、开关电源、照明电路、牵引驱动等领域。

IGBT模块是由IGBT（绝缘栅双极晶体管）和FWD（续流二极管）通过特定的电路桥封装而成的模块化半导体产品。

封装后的IGBT模块直接应用于逆变器、UPS不间断电源等设备。

IGBT模块具有节能、安装维护方便、散热稳定等特点。

一般IGBT也指IGBT模块。

随着节能环保等理念的推进，此类产品将在市场上越来越普遍。

IGBT是能量转换和传输的核心器件，俗称电力电子器件的“CPU”，广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车、新能源设备等领域。

二、IGBT的结构下图显示了一种N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构。

N+区称为源极区，其上的电极称为源极（即发射极E）。

N基区称为漏区。

器件的控制区为栅极区，其上的电极称为栅极（即栅极G）。

沟道形成在栅区的边界处。

C 极和E 极之间的P 型区域称为子通道区域。

漏极区另一侧的P+ 区称为漏极注入器。

它是IGBT独有的功能区，与漏极区和子沟道区一起构成PNP双极晶体管。

它充当发射极，将空穴注入漏极，进行传导调制，并降低器件的通态电压。

《N沟道增强型绝缘栅双极晶体管》IGBT的开关作用是通过加正栅电压形成沟道，为PNP（原NPN）晶体管提供基极电流，使IGBT导通。

反之，加反向栅压消除沟道，切断基极电流，就会关断IGBT。

大功率IGBT模块及驱动电路综述摘要：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件，为世界公认的电力电子第三次技术革命的代表性产品，具有高频率，高电压，大电流，易于开关等优良性能。

IGBT模块是由IGBT与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品。

随着节能环保等理念的推进，此类产品在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

应用产品如风力发电变频器、光伏逆变器、轨道交通牵引变流器、电动汽车电机控制及充放电控制等。

关键词：大功率；IGBT模块；驱动电路引言随着轨道交通事业的飞速发展，以高压大功率IGBT模块为核心的电能变换装置在轨道交通领域得到了较为广泛的应用。

由于IGBT模块工作电压高、功率大，在快速开关状态下会对外产生严重的电磁干扰，严重影响周围电子设备的正常工作。

从研究电磁兼容性的角度，进行电磁辐射和干扰的仿真分析主要是为了研究辐射干扰对外产生的大小、机理及耦合路径并研究设计抑制干扰的措施。

1、电动车用大功率IGBT模块测试方案以新能源汽车应用IGBT模块为例，电动控制系统的IGBT模块成本约占整车成本10%，车载空调控制系统及充电系统同样用到IGBT模块。

IGBT的芯片研发、模块封装、模块应用都需要有高性能的测试设备来保证产品质量。

艾德克斯电子致力于“功率电子”产品为核心的产业测试解决方案的研究，也为IGBT模块提供大功率高精度测试方案。

图1、图2分别显示了典型IGBT的栅极驱动电路和基于艾德克斯的设备测试方案的示意图。

如图1所示，IGBT的端子为C：集电极、G：栅极、E：发射极，一般在G和E之间接入-15V~+15V范围间电压，驱动IGBT关导通或关断通过正负电压的交替，实现IGBT的导通和关断控制。

TX-DAH962/959 全桥4单元驱动板产品特点•四单元驱动板，可驱动300A/1200V或600A/600V的四只IGBT。

•短路时软关断保护，PWM信号封锁。

•板上留有用户参数设置位置，可根据需要设定IGBT的短路阈值、保护盲区时间、软关断的斜率、故障后再次启动的时间，也可以直接使用缺省参数。

•兼容用户的5V和12/15V主控板系统。

•有正负两个故障信号输出，用户随意选择。

•需要用户提供三组隔离电源。

应用•逆变器、不间断电源、变频器、电焊机、伺服系统驱动特性参 数 符号测 试 条 件 最小值典型值 最大值单位控制电源电压Vc接到用户的主控板电源 516V控制电源电流 Ic1 4 mA 输入脉冲电压幅值（1）Vpwm 4.5 5 5.5 V 输入驱动电源 Vp202427VV oh14.5V 输出脉冲电压V ol-8.5V 输出最大峰值电流 Iop充电或放电峰值电流，962A/959A6/3A输出最大电荷Qout每一通道，962/9592/1 2.8/1.4μC 驱动电阻 Rg用户设置，不可过小,(典型值为厂家测试用) 1.533Ω工作频率Fop 060KHz占空比 δ0100％ 最小工作脉宽 Tonmin CL=100/47nF(962/959)0.5μS0.3μS 上升延迟TrdRg=2Ω下降延迟Tfd 0.4μS 绝缘电压VISO 50Hz/1 min 3500Vrms 共模瞬态抑制 CMR30KV/μS注1：驱动板的4个输入信号，当电平为5V时可直接连接，如信号的高电平幅值Vim高于5V，应在信号输入端、即用户主控板信号输出端串连一个电阻Ri和电容Ci的并联网络，Ri使输入电流为10mA，即Ri=(Vim－5)/10mA；Ci=470pF。

工作条件环境温度符号 测 试 条 件 最小值 典型值 最大值 单位工作温度Top -30 75℃存储温度Tst -40 90℃短路保护功能曲线短路保护特性参数参 数 符号 测 试 条 件 最小值典型值 最大值 单位 保护动作阈值(1) Vn用户设置，典型值为缺省值 9.5V保护盲区(2)Tblind Vp=24V时，用户设置，最小值为缺省值 1.2μS软关断时间(3)Toff Vp=24V时，用户设置，最小值为缺省值4μS故障后再启动时Trst Vp=24V时，用户设置，典型值为缺省值 1.110mS间(4)故障信号延迟 Talarm0.4μS故障信号输出电Ialarm正负2个报警信号输出均 1015mA流注：（以下阻容元件的调整方法均详见后面的“参数设置说明”)1.触发过流保护动作时的集电极对发射极的饱和电压。

IGBTIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

目录1基本简介IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

IGBT综合了以上两种器件的优点igbt，驱动功率小而饱和压降低。

非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

如图所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极（即发射极E）。

P+区称为漏区。

器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极（即门极G）。

沟道在紧靠栅区边界形成。

在C、E两极之间的P型区（包括P+和P-区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannel region）。

而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区（Drain injector），它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。

附于漏注入区上的电极称为漏极（即集电极C）。

车规级IGBT简介演示汇报人：2023-12-12•IGBT简介•车规级IGBT•国内外IGBT发展现状及趋势目录•车规级IGBT的未来发展方向•车规级IGBT的挑战与对策•车规级IGBT的应用案例01 IGBT简介IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管，是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件，由双极型三极管（BJT）和绝缘栅型场效应管（IGFET）组成。

它兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，既可以作为高输入阻抗的MOS型器件，也可以作为低导通压降的GTR器件。

IGBT定义IGBT的工作原理是通过控制输入极MOSFET的栅极电压来控制开断，其结构中栅极电压决定了IGBT的通断。

当栅极电压为高电平时，MOSFET内的沟道形成，电子从源极流入，经过沟道到漏极，形成电流，IGBT导通。

当栅极电压为低电平时，MOSFET内的沟道消失，电子无法形成电流，IGBT关断。

IGBT工作原理IGBT被广泛应用于电力电子装置中，包括电动汽车、电力机车、新能源发电等领域。

在电力机车中，IGBT用于牵引和辅助电源系统。

在电动汽车中，IGBT用于驱动电机、电池管理和充电系统等。

在新能源发电领域，IGBT用于太阳能和风能发电系统中的逆变器、DC/DC 转换器和AC/DC转换器等。

IGBT主要应用领域02车规级IGBT车规级IGBT是一种半导体元器件，专为汽车应用而设计，具有高效能、高可靠性和高安全性。

背景随着新能源汽车市场的不断扩大，车规级IGBT的需求也日益增长。

这种元器件已成为电动汽车、混合动力汽车和燃油汽车等车辆中不可或缺的一部分。

车规级IGBT具有高效的电能转换能力，能够提高车辆的能源利用效率，从而增加续航里程。

高效能高可靠性高安全性车规级IGBT能够在恶劣的工作环境下保持稳定的性能表现，如高温、低温、高湿和颠簸等。

车规级IGBT的设计注重安全性能，能够在发生故障时快速切断电源，保护车辆和乘客的安全。

IGBT的简介及IGBT在驱动方面的应用尚彤华北电力大学研电1302班学号：1132201006The introduction of the IGBT and its application in motor drivingNorth China Electric Power UniversityABSTRACT: IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), insulated gate bipolar transistor, is a BJT (bipolar transistor) and MOS (insulated gate FET) composite full-controlled voltage-driven power semiconductor devices, both MOSFET GTR high input impedance and low conduction voltage drop of both worlds. GTR saturated pressure drop, the carrier density, but the drive current is larger; MOSFET drive power is small, fast switching speed, but the conduction voltage drop large carrier density. IGBT combines the advantages of these two devices, drive power is small and saturated pressure drop. Very suitable for DC voltage of 600V and above converter systems such as AC motor, inverter, switching power supply, electric lightingKEY WORDS：IGBT, full-controlled, motor, inverter摘要： IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

板子的解读a、有电气接口，即插即用，适用于17mm双管IGBT模块b、基于SCALE-2芯片组双通道驱动器命名规则：工作框图MOD（模式选择）MOD输入，可以选择工作模式直接模式如果MOD输入没有连接（悬空），或连接到VCC，选择直接模式，死区时间由控制器设定。

该模式下，两个通道之间没有相互依赖关系。

输入INA直接影响通道1，输入INB 直接影响通道2。

在输入（INA或INB）的高电位，总是导致相应IGBT的导通。

每个IGBT 接收各自的驱动信号。

半桥模式如果MOD输入是低电位（连接到GND），就选择了半桥模式。

死区时间由驱动器内部设定，该模式下死区时间Td为3us。

输入INA和INB具有以下功能：当INB作为使能输入时，INA是驱动信号输入。

当输入INB是低电位，两个通道都闭锁。

如果INB电位变高，两个通道都使能，而且跟随输入INA的信号。

在INA由低变高时，通道2立即关断，1个死区时间后，通道1导通。

只有在控制电路产生死区时间的情况下，才能选择该模式，死区时间由电阻设定。

典型值和经验公式：Rm(kΩ)=33*Td(us)+56.4 范围：0.5us<Td<3.8us，73kΩ<Rm<182kΩ注意：半桥上的2个开关同步或重叠时候，会短路DC link。

INA，INB（通道驱动输入，例如PWM）它们安全的识别整个逻辑电位3.3V-15V范围内的信号。

它们具有内置的4.7k下拉电阻，及施密特触发特性（见给定IGBT的专用参数表/3/）。

INA或INB的输入信号任意处于临界值时，可以触发1个输入跃变。

跳变电平设置：SCALE-2输入信号的跳变电平比较低，可以在输入侧配置电阻分压网络，相当于提升了输入侧的跳变门槛，因此更难响应噪声。

SCALE-2驱动器的信号传输延迟极短，通常小于90ns。

其中包括35ns的窄脉冲抑制时间。

这样可以避免可能存在的EMI问题导致的门极误触发。

不建议直接将RC网络应用于INA或INB，因为传输延迟的抖动会显著升高。