基于双脉冲的IGBT及驱动电路测试方法

文章设计了双脉冲测试电路,可以方便地测量IGBT在实际电路中的开关特性与损耗,调节电感的大小与脉冲宽度,可以测试驱动电路的过流保护、短路保护、电压钳位功能,反映了IGBT在实际应用中的动态性能,同时可以计算平面母线的杂散电感,取得了较好的效果。     

互感器传输设定脉宽的驱动电路设计分析(中)

根据文章（上）工作状态分析和IGBT栅极驱动特性的要求,文中对160个IGBT串联开关调制器的驱动电路进行了深入的论述、分析。全面系统地介绍了设定脉宽的电流互感器型驱动器的工程设计方法,给出了实用电路参数的计算公式,提出在密勒电容C_m影响下驱动器工作状态的设计原则,归纳出驱动电压U_GE前沿τ_r分段设计的2种计算方法。最后介绍了2种双极性脉冲驱动器的实用电路、RC加速网络的参数设计方法。     

基于光电信号控制触发的四路高压脉冲源

给出了一种基于光电信号来作为四路高压脉冲源触发控制的设计原理和方法,采用光电信号作为前级控制触发脉冲,驱动后级高压半导体开关器件（IGBT）输出高压脉冲信号。设计了一台脉冲幅度为500 V~1 k V、脉冲宽度大于500 ns、脉冲前沿小于25 ns以及各通道之间输出的高压脉冲信号分散性小于10 ns的四路高压脉冲源。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了单次触发情况下四路高压脉冲输出的实验结果。     

高压陡前沿脉冲发生装置

介绍了一种基于IGBT串联技术的频率可调的高压陡前沿脉冲发生装置。并针对串级型结构的固体开关式脉冲发生器存在的可靠性受同步驱动、均压等技术条件影响严重的问题,提出了利用光纤连接器提高驱动信号同步性等解决方案。利用OrCAD＼PSpice软件对电路的仿真和与实际测试波形的对比结果证明,该装置工作可靠,输出脉冲电压峰峰值为±5kV,频率为1kHz～10kHz可调,脉冲前沿到达200ns以内。     

210kV全固态高压脉冲调制器设计

为克服传统高压脉冲调制器中存在的波形畸变严重及高初级电压引入的可靠性差的缺点,介绍了一种以半导体器件作为脉冲开关的全固态高压脉冲调制器。详细阐述了全固态高压脉冲调制器的设计原理、结构特点及驱动控制方法。该系统由18级模块并联而成,每级模块的储能电容、高压充电和固态开关驱动供电均采用高压硅堆隔离,每个模块采用一只独立控制的高压绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)对模块的储能电容实现充电和放电。IGBT驱动电路采用高压硅堆隔离供电、光纤传输触发脉冲和高性能IGBT驱动模块设计构成。驱动电路具备完善的欠压、过流和过压保护功能。该调制器输出方形高压脉冲幅度大于210 kV,脉冲顶部宽度为5μs,脉冲前沿约690 ns,脉冲后沿约920 ns,重复频率100 Hz。     

基于IGBT的固态高压脉冲电源的研究与设计

由于脉冲电源有断续供电的特性,在很多领域都获得了广泛的应用,其中高压脉冲电源是系统的核心组成部分。为了获取高重复频率、陡前沿高压脉冲电源,文中提出了一种基于IGBT的高压脉冲电源,系统主要由高压直流充电电源和脉冲形成电路两部分组成,由DSP作为主控制芯片,控制IGBT的触发和实现软开关技术,并用仿真软件PSIM对高压脉冲电源进行仿真分析。验证了设计思想的正确性。     

应用于弹载SiC MOSFET的RC吸收电路的设计与优化

SiC MOSFET作为新兴的宽禁带半导体,目前在电源设计中被广泛用于取代Si IGBT。然而在弹载电源这类严苛的应用场合,SiC MOSFET关断暂态带来的超调振荡影响了电源的输出稳定性和品质,并且降低了装置的可靠性。本文在分析SiC MOSFET开关特性及三种无源吸收电路优缺点的基础上,提出了一种针对SiC MOSFET关断暂态的RC吸收电路优化设计方案,给出了系统效率最优情况下的电路参数范围,提升了吸收电路研发的效率。最后,通过400V/20A双脉冲测试电路进行了实验验证。     

基于IR22141的IGBT驱动及保护电路设计

IGBT的驱动电路是应用IGBT开关管的关键技术,一个性能好的驱动电路不仅能够有效地驱动IGBT,而且能够可靠地保护IGBT。本文介绍了一种基于IR22141芯片的大功率IGBT驱动及保护电路的设计以及运用。     

场终止型IGBT基区掺杂浓度计算的新方法

基于场终止型IGBT的结构特点与工作机理,提出了一种通过提取IGBT拖尾电流计算基区掺杂浓度新方法,该方法针对已有商用器件只需测试端口电气参数而无需破坏性实验,具有易操作、准确性高的特点.最后分析了一般硬开关和附加吸收电路对IGBT关断拖尾电流测试的影响,提出一种新的测试电路并进行了拖尾电流提取实验,同时也验证了该方法的准确性.     

高功率IGBT组件在雷达发射机中的应用

介绍了采用串联IGBT组件作为开关的全固态大功率脉冲调制器,阐述了雷达发射机全固态脉冲调制器的设计原理及性能指标。重点讨论了IGBT组件工作时各模块间串联均压、高电位隔离驱动和快速保护等关键技术。     

逆导型沟槽FS IGBT的设计与实现

逆导型沟槽场终止绝缘栅双极型晶体管(RC Trench FS IGBT)是一种新型的功率半导体器件,具有成本低、体积小、可靠性高等优点.设计并实现了一款1200V逆导型沟槽FS IGBT.重点研究了逆导型绝缘栅门极晶体管(RC IGBT)特有的回扫现象,以及如何从结构设计上消除回扫现象,其次,对RC IGBT在不同的载流子寿命下,进行了开关特性、反向恢复特性的仿真.研究结果发现随着载流子寿命的降低,其开关时间、反向恢复特性都有一定程度的改善.依据器件的最优化设计进行了流片.测试结果验证了不同设计对电流回扫现象的影响,以及不同少子寿命下导通特性和反向恢复特性的变化规律,器件的性能得到优化.     

IGBT驱动电路密勒效应的应对策略分析

IGBT的门极驱动电路影响IGBT的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路电流能力等,决定了IGBT的静态与动态特性。针对IGBT在开通和关断时,密勒效应对驱动的影响及其应对策略进行研究和分析。分析了密勒电容引起的寄生导通效应的4种应对策略,包括改变门极电阻,增加GE间电容,采用负压驱动以及有源密勒钳位技术,并分析了驱动电路中门极电阻对IGBT性能的影响。在此基础上,进行了实验对比,给出了实验分析结果。此外还对驱动与控制板的线缆连接要求进行了测试对比。实验结果表明,门极电阻的设置直接影响IGBT的开关性能,实际应用中需要综合考虑实际需求选择合适的门极电阻值来保证IGBT最优化地开通关断,密勒效应中的密勒电容对IGBT的开关性能影响非常大,驱动与控制板的线缆连接要求越短越好。     

一种基于Pspice的IGBT模型

功率器件在开关过程中的电压尖峰、电流尖峰及开通时间、关断时间等问题是评估一款器件乃至电力系统装置可靠性的重要因素。文中从动态特性出发,研究了一种基于Pspice的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模型。以Trench-FS(Field-stop)型IGBT晶体管KWBW25N120S1E2为例,根据该器件的结构和工艺参数,得到了Pspice模型参数。双脉冲测试仿真结果表明,得到的该器件开通延时、上升和关断时间以及关断延时等动态参数与实测数据基本一致。最后,给出了该模型应用到实际焊机仿真结果与实测的比较,进一步验证了模型的合理性与可靠性。     

增益开关型双波长同步脉冲Nd∶GdVO4激光器

设计了一种基于Nd∶GdVO₄晶体的增益开关型正交偏振双波长同步脉冲激光器。建立了对应的速率方程数学模型，分析了增益开关型Nd∶GdVO₄双波长同步脉冲激光器中的几何损耗对双波长脉冲时域特性的影响。搭建了基于布儒斯特偏振片的Y型腔结构的双波长脉冲激光器进行实验验证，通过调制抽运源电流实现了增益开关。实验结果表明，通过调节输出镜的倾斜角度，可实现双波长脉冲的同步输出。最后，当泵浦功率为6 W时，实验输出了脉冲重复频率为30.7～100.0 kHz可调、最高平均输出功率分别为215 mW和176 mW的正交偏振双波长[1063 nm(π偏振)和1065 nm(σ偏振)]同步脉冲。实验与理论结果吻合较好。     

IGBT驱动关键技术研究

为解决中、大功率等级IGBT的可靠驱动问题,本文提出了驱动电路的关键参数设计方案。同时,在变流器极端工况下研究了IGBT的相关特性,提出了极端工况IGBT的保护措施,包括IGBT栅极电压应力防护、VCE电压应力抑制、过流与短路等工况的保护措施及工作原理。对电压应力抑制的关键方案：有源钳位、高级有源钳位、软关断等特性进行理论分析,并给出解决实际问题的应用电路。通过双脉冲试验验证了文中提出的相关理论的科学性以及给出的解决方案的可行性。     

3300 V高性能混合SiC模块研制

将Si基绝缘栅双极型晶体管（Insulated gate bipolar transistor,IGBT）芯片与SiC结型势垒肖特基二极管芯片按照双开关电路结构排布,开发了一种3 300 V等级混合SiC模块,对其设计方法、封装工艺、仿真、测试结果进行分析,并对标相同规格IGBT模块。混合SiC模块低空洞率焊接满足牵引领域高温度循环周次的要求,冗余式的连跳键合结构可以有效增强功率循环能力。采用双脉冲法测试动态性能,测试结果表明该混合SiC模块反向恢复时间减小了84%,反向恢复电流减小了89.5%,反向恢复能量减小了99%,一次开关产生的总损耗降低了43.3%。混合SiC模块消除了开关过程中电压和电流过冲现象,在高电压、大电流和高频率的应用工况下具有明显的优势。     

一种紧凑型全桥DC-DC隔离电源设计

针对半桥IGBT集成驱动板上隔离电源及驱动板负载的特点,设计了一种两组磁芯共用一组高频全桥开关的DC-DC隔离电源。简洁的电路产生4路全桥驱动脉冲信号,无需隔离,实现了板上电源的紧凑设计,提高了功率密度。对关键信号的产生进行了仿真实验,结果表明,该电源电路简洁、高效、可靠,与IGBT半桥集成驱动板达到了良好的结合。     

IGBT强驱动电路的设计

根据脉冲渗碳电源要求,设计一种具有高可靠性、信号传输无延迟、驱动能力强等特点的IGBT强驱动电路,详细分析了工作原理,并对电路测试中出现的电流尖峰进行了抑制。在此基础上得出几个主要影响驱动电路的因素。实际用于大功率IGBT桥电路驱动,工作稳定可靠。结果表明,所设计的电路结构简单,驱动能力强,可靠性高,且对用变压器驱动大功率全桥电路有通用性。     

新型IGBT驱动脉冲变压器电路设计

提出了新型IGBT驱动脉冲变压器隔离传输电路。脉冲变压器原边隔直电容把PWM变换成正负窄脉冲信号,副边RS触发器对窄脉冲进行还原。在PSPICE软件中对电路进行了仿真并做了相关实验,仿真和实验结果验证了新型电路在解决大功率IGBT驱动信号传输中占空比受限等问题的有效性,并在成本、体积等方面有一定的优势。     

大功率IGBT驱动电路设计与应用

绝缘栅型双极性晶体管Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT)作为电力变换装置的核心器件,它的可靠稳定工作直接影响着系统的性能,这对IGBT的驱动电路提出了很高的要求。针对500kW光伏逆变器,基于该逆变器的结构拓扑和IGBT型号,给出了一种IGBT驱动电路的设计方案,研究了驱动电路和保护电路的主要设计原理和注意问题。最后,结合实际应用,给出了该驱动电路的驱动波形和逆变交流侧电流波形,分析和讨论了该驱动电路设计的可靠性与合理性。