下载文档原格式
武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级自动化指导教师工作单位自动化学院设计(论文)题目: IGBT特性研究及驱动、缓冲电路设计设计（论文）主要内容：了解和熟悉目前国内外IGBT产品现状和技术现状，分析IGBT结构、工作原理以及工作特性。
研究和设计多种IGBT驱动电路、保护电路，并对比分析。
针对具体一款IGBT FF600R06ME3设计其驱动电路及缓冲电路。
要求完成的主要任务:1．了解研究IGBT的目的以及意义，产品和技术的发展现状；2．IGBT驱动电路的设计；3．IGBT保护、缓冲电路的设计；4. 针对FF600R06ME3 IGBT设计其驱动电路，要求正向开通电压15V，反向截止电压-15V，工作频率≤20K，可驱动IGBT承受导通电流600A，耐压600V。
5．撰写毕业设计论文，字数不低于15000左右；6．完成外文文献翻译2万字符（其中汉字5000字）。
必读参考资料：[1] 王兆安.电力电子技术[m].北京:机械工业出版社,2008.[2] 周志敏.IGBT和IPM及其应用电路[m].北京:人民邮电出版社,2006.[3] 王飞军.IGBT关断特性分析及设计优化问题[D].浙江大学微电子与半导体系,1990.[4] 陈去非.绝缘栅双极晶体管（IGBT）的研究—静态、动态和终端模型及优化设计[D].浙江大学:电力电子技术,1993.[5] 李岳生.IGBT开关磁阻电动机调速系统研究[D].上海工业大学:工业自动化,1994.指导教师签名：系主任签名：院长签名(章)：武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告目录1．了解研究IGBT的目的以及意义，产品和技术的发展现状； (I)摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (1)引言 (1)课题研究意义 (2)研究现状 (3)1.3.1 产品现状 (3)1.3.2 技术现状 (4)主要研究内容 (5)2 IGBT工作原理及特性研究 (6)IGBT的定义 (6)IGBT的结构和工作原理 (7)2.2.1 IGBT的结构 (7)2.2.2 IGBT的工作原理 (7)IGBT工作特性 (9)2.3.1 静态特性 (9)2.3.2 动态特性 (10)2.3.3 IGBT的开通与关断 (11)3 IGBT驱动及缓冲 (12)IGBT驱动电路的选择 (12)门极驱动的要求及电路设计 (14)3.2.1 栅极驱动电压 (14)3.2.2 对电源的要求 (14)3.2.3 对驱动波形的要求 (15)3.2.4 对驱动功率的要求 (15)3.2.5 栅极电阻 (15)3.2.6 栅极布线要求 (15)3.2.7 隔离问题 (16)典型的门极驱动电路介绍 (16)3.3.1 脉冲变压器驱动电路 (16)3.3.2 光耦隔离驱动电路 (17)3.3.3 驱动模块构成的驱动电路 (17)大功率IGBT驱动保护电路的分类 (18)3.4.1 单一功能型 (19)3.4.2 多功能型 (19)3.4.3 全功能型 (21)大功率IGBT驱动保护电路的功能 (22)3.5.1 隔离功能 (23)3.5.2 死区隔离功能 (23)3.5.3 驱动功率的缓冲功能 (24)针对FF600R06ME3这款IGBT设计的驱动电路 (24)4 IGBT保护电路的设计 (26)IGBT栅极的保护 (26)集电极与发射极间的过压保护 (26)4.2.1 直流过电压 (27)4.2.2 浪涌电压的保护 (27)集电极电流过流保护 (28)过热保护 (29)5 全文总结及展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)摘要全文首先对IGBT的产生和发展过程做了一个大致的介绍，重点突出了IGBT 发展的路线，智能化、模块化成为IGBT发展热点。
rcd缓冲电路的工作原理RCD缓冲电路是一种常见的电子电路，用于保护电路中的电子元件免受电压突变的影响。
它的工作原理是基于电容和电阻的相互作用，通过合理的设计和连接，能够有效地稳定电路中的电压。
RCD缓冲电路由一个电阻（R）和一个电容（C）组成。
当电路中的电压突变时，电容器会吸收电压的变化，从而减缓电压的上升或下降速度。
而电阻则起到限制电流的作用，防止电压突变对电路中的元件造成损坏。
具体来说，当电路中的电压突然上升时，电容器会迅速充电，吸收电压的变化。
这是因为电容器具有储存电荷的能力，当电压上升时，电容器内的电荷会增加，从而减缓电压的上升速度。
相反，当电路中的电压突然下降时，电容器会释放储存的电荷，从而减缓电压的下降速度。
而电阻则起到限制电流的作用。
当电路中的电压突变时，电阻会限制电流的流动，防止电压突变对电路中的元件造成损坏。
电阻的阻值越大，限制电流的能力就越强。
RCD缓冲电路的工作原理可以通过以下实例来说明。
假设我们有一个电路，其中包含一个电容器和一个电阻。
当电路中的电压突然上升时，电容器会吸收电压的变化，从而减缓电压的上升速度。
而电阻则限制电流的流动，防止电压突变对电路中的元件造成损坏。
当电路中的电压突然下降时，电容器会释放储存的电荷，从而减缓电压的下降速度。
这样，RCD缓冲电路能够稳定电路中的电压，保护电子元件免受电压突变的影响。
总之，RCD缓冲电路是一种常见的电子电路，用于保护电路中的电子元件免受电压突变的影响。
它的工作原理是基于电容和电阻的相互作用，通过合理的设计和连接，能够有效地稳定电路中的电压。
通过吸收和释放电荷，以及限制电流的流动，RCD缓冲电路能够减缓电压的上升和下降速度，保护电子元件的安全运行。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求和电路特点，选择合适的电容和电阻参数，以实现最佳的缓冲效果。
电路中的缓冲器与驱动器电子设备中的电路元件种类繁多，其中缓冲器与驱动器是两个常见的元件。
它们在电子设备的正常运行中起到了关键的作用。
本文将对电路中的缓冲器和驱动器进行介绍和探讨。
一、缓冲器缓冲器是一种电路元件，用于扩大电路的输出电流能力和减小输出信号的变形。
在电子设备中，信号经过一系列的处理和传输，如放大、滤波等，可能会导致信号的失真和变形。
缓冲器作为一个中间环节，可以在信号传输过程中提供稳定的输出电流和阻抗，从而减小信号的失真，使得信号可以正常地传递和处理。
缓冲器通常由晶体管或场效应晶体管构成，它们具有高输入阻抗和低输出阻抗，能够有效地隔离输入信号和输出负载。
此外，缓冲器还可以对输入信号进行放大或滤波，以满足不同电路的需求。
二、驱动器驱动器是一种电路元件，用于提供足够的电流或功率，驱动其他元件的正常工作。
在电子设备中，不同的元件可能需要不同的电流或功率来实现其功能。
驱动器作为一个接口，可以将控制信号转换为相关元件所需的电流或功率，并将其传递给相关元件，促使其正常地工作。
驱动器通常由运算放大器、数字转换器等元件构成，它们具有较高的增益和输出电流能力，能够提供足够的电流或功率来驱动其他元件。
此外，驱动器还可以对输入信号进行放大、变换或特殊处理，以满足不同元件的工作条件。
三、缓冲器与驱动器的应用缓冲器和驱动器在电子设备中广泛应用于各种领域。
例如，在计算机系统中，缓冲器可以用来扩大总线的电流能力和驱动能力，从而保证数据的快速传输和处理。
在音频系统中，驱动器可以用来提供足够的功率去驱动扬声器，从而实现音频信号的放大和播放。
在通信系统中，缓冲器和驱动器可以用来增强信号的传输能力和扩大通信的范围。
此外，缓冲器和驱动器还可以应用于各种传感器、测量仪器和控制系统等领域，以提供稳定的电流和驱动能力，保证设备的正常工作和性能。
总结：电路中的缓冲器和驱动器是两个常见的电子元件，它们在电子设备中起到了扩大输出能力和提供足够电流或功率的关键作用。
第四节电力电子器件的缓冲电路•缓冲电路概述；
•关断缓冲电路介绍；
•开通缓冲电路介绍；
•几种缓冲电路的应用实例介绍:
–a) 用于晶闸管的RC吸收电路，
–b)用于大功率晶体管的充放电式RCD吸收
电路
–c)用于IGBT的箝位式RCD吸收电路。
补充题1
一台GTO直流斩波器，已知电源电压为
1500V，工作电流为1000A。
开关频率为1kHz。
管子要求电压上升率不超过100V/μs。
今采用充放电式RCD缓冲吸
收电路，试求电容值和电阻的功率。
(不考虑杂散电感）
补充题2
改为IGBT斩波器，采用箝位式缓冲
吸收电路。
电容为10 μF，开关频率仍
为1kHz。
关断后电容电压尖峰为1800V。
试估算线路漏感，求吸收电阻上的功率。
2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。
低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：uAK>0且uGK>0。
2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
2-7 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高电压电流的能力？答1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。
低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-8 试分析IGBT和电力MOSFET在内部结构和开关特性上的相似与不同之处.IGBT比电力MOSFET在背面多一个P型层，IGBT开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。
开关速度低于电力MOSFET。
电力MOSFET 开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好。
所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。
IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，ⅠGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。
三态缓冲电路的内容电路中的一种重要元件是缓冲电路，它能够将输入信号进行放大、平滑和过滤，为我们提供更稳定、精确的输出信号。
其中，三态缓冲电路是一种常见的电路类型，下面我们将详细介绍它的特点和工作原理。
1. 三态缓冲电路的原理三态缓冲电路由三个MOSFET管和一些电阻以及电容组成。
这个电路的最大特点就是它可以将输入信号3种不同的状态输出。
具体来说，当输入信号为低电平时，输出信号为高阻态，输出电压近似等于电源电压；当输入信号为高电平时，输出信号为最小的电阻态，输出电压近似等于零；当输入信号为中间电平时，输出信号为中间电平态，这时会有比较大的电阻来阻挡电流。
综上所述，三态缓冲电路可以适应不同电平输入的情况，供电稳定，输出信号均匀，反应敏捷快速。
2. 三态缓冲电路的使用三态缓冲电路主要应用在大电流、大功率的场合。
在许多家庭电器中，最典型的例子就是音响系统中的功率放大器，此时三态缓冲电路可以有效地提高音响系统的音质，并且使整个系统更加稳定、可靠。
此外，三态缓冲电路也可用于数字电路接口，帮助传输数字信号。
在这种情况下，三态缓冲电路可以将输入信号从低电平或高电平状态变为中间电平状态，以达到更好的信号传输效果。
同时，三态缓冲电路还可以帮助防止由于输入信号的过大或过小而导致电路的损坏。
3. 三态缓冲电路的特点三态缓冲电路具有以下特点：a. 三态缓冲电路广泛应用于大电流、大功率电路中，安全性高。
b. 三态缓冲电路具有阻尼效应，可抑制正反馈干扰。
c. 三态缓冲电路具有反馈电路，可以自动适应输入电平。
d. 三态缓冲电路的响应速度快，动态性好。
e. 三态缓冲电路的电源电压稳定，可以保证输出的电压稳定性。
总之，三态缓冲电路是一种精密的电路，可以适用于各种不同的电路场合。
通过对三态缓冲电路的理解和应用，我们可以更好地理解电路的工作原理，并提高电路的稳定性、精度和效率。
