IGBT关断瞬态过压击穿特性研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)过压击穿是一种常见的失效方式,由于线路和器件内部分布杂散电感,关断瞬态时会产生过大的电压尖峰从而引起过压击穿,通常误认为一旦发生过压击穿IGBT就会发生破坏性失效.针对此问题,基于IGBT结构和PN结雪崩电压击穿特性,从理论和实验出发研究了IGBT发生过压击穿时的工作特性和失效机理,说明了...     

基于AVC的IGBT直接串联技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在高压大功率场合的应用要求促进了IGBT的串联应用研究,而有源电压控制(AVC)技术能实现IGBT串联应用时的同步工作及电压均衡,已被证明是一种的控制IGBT开关性能的方案。基于此,从AVC的基本原理出发,提出了不同的参考电平及设计要求,设计了基于AVC的门极驱动及保护单元(GDU)板及实验电路。通过6个IGBT串联的10 kV/300 A的脉冲实验,验证了AVC的电压均衡效果。     

直流断路器用压接型IGBT器件电流分布研究

针对直流断路器用压接型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片电流分布的问题,基于内快恢复二极管(FRD)外IGBT的对称布局方式建立3.3 kV/3 kA压接型IGBT模块的等效电磁场模型,首先通过仿真1 kHz和1 MHz频率下芯片和铜台的电流密度,分析了IGBT器件内部的集肤效应现象和涡流分布情况,对比了芯片和铜台的电流密度分布,提出了集肤效应下芯片、铜台内部和芯片、铜台之间电流分布规律,并且指出芯片上的电流与铜台上的电流密度模分布差异巨大;其次,在施加直流断路器典型电流波形条件下,仿真得出了IGBT各芯片之间和芯片内部的电流分布。结果表明,在当前直流断路器电流波形下,IGBT芯片之间的电流分布基本均匀;芯片边沿存在电流集中现象,边沿电流密度比中心高9.56%。     

IGBT集电极漏电流特性及影响分析

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)集电极漏电流是评价其性能的一个重要电气参数,反映的是正向阻断特性,与阻断电压和温度相关.基于IGBT结构和PN结反向电流原理,分析了IGBT集电极漏电流的组成特性,在低温阶段以阻断电压引起的产生电流为主,在高温阶段以温度引起的扩散电流为主,低温至高温的转变温度约为125℃,并从热平衡角度分...     

大功率IGBT智能门极驱动光纤通信方法研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)门极驱动技术作为连接功率器件和低压控制电路的纽带,对变流器的可靠运行起着至关重要的作用。针对大功率IGBT状态监测和健康管理需求,提出一种适用于大功率IGBT智能门极驱动光纤数据通信协议架构及编码方法。基于该协议不但可以实现IGBT开关控制,还可以实现控制器与门极驱动板的双向数据交互,为IGBT主动门极控制和在线状态监测提供了一条信息高速公路,实验验证了该编码协议的有效性,对大功率IGBT的高可靠应用及健康管理具有重要意义。     

基于EXB 841的IGBT驱动电路设计及优化

介绍了绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)器件驱动电路设计的一般要求．对EXB841芯片的工作过程作了深入的分析,研究了EXB841对IGBT的开通和关断以及过流保护的原理．指出了用EXB841直接驱动IGBT时存在的问题和不足,主要是过流保护的阀值太高、关断不可靠及在软关断时没有对外部输入信号进行封锁。同时,提出了针对这些不足在设计驱动电路时应当采取的几种有效方法最后,运用EXB841及其他器件设计和优化了一个IGBT的驱动电路．该驱动电路通过电力电子仿真软件PSPICE(Simulation Program with IC Emphasis)仿真和试验证明能够有效地对IGBT器件进行驱动和过电流保护。     

大电流真空电弧的并联开断

以真空电弧理论为基础,讨论了真空断路器开断大故障电流的并联开断过程,分析了影响转移电流大小及其时间常数的诸因素,提出了利用真空断路器并联以提高其开断容量的方案,为国内真空开关生产厂家提供借鉴。     

IGBT小电流开通失效研究及结构改进

对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在小电流开关测试失效进行了分析研究,对IGBT栅极和集电极的电压电流波形监测发现,IGBT在小电流开通时电压电流波形存在严重的振荡问题,电压幅值超过器件最大额定值,导致器件失效。分析了IGBT芯片电容和栅极电阻对小电流开通振荡的影响,通过对IGBT芯片结构进行改进,将小电流振荡抑制在安全值范围内,解决了IGBT小电流开通失效问题,改进后的IGBT器件性能参数和应用测试温升接近国外竞品。     

基于M57962AL芯片的大功率IGBT驱动与保护设计

根据大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)对驱动电路和保护的要求,提出一种基于M57962AL的实用型大功率IGBT驱动电路及其保护的设计方案,该设计方案选取IGBT输出特性曲线的拐点作为短路保护阈值点,可有效防止误保护。以FF1200R17KE3_B2为例,根据提出的设计方案设计合适的驱动参数、保护参数及外围电路。通过短路保护测试及大功率实验结果验证该驱动电路具有良好的驱动和保护能力。     

基于循环神经网络的IGBT退化特性参数研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在应用中存在器件退化问题,分析了采用数据驱动技术实现退化特性参数识别的合理性,并提出了一种基于循环神经网络的分析方法.该方法通过选择集电极-发射极关断峰值电压作为退化特性参数,采用循环神经网络建模,实现退化特征参数的预测.采用了NASA PCoE研究中心提供的IGBT加速老化数据集,进行数...     

大功率IGBT在固态脉冲调制器中的应用

介绍了感应叠加型大功率同态脉冲调制器;使用3.3kV/800A绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为调制器组元电路开关,设计了大功率固态脉冲调制器用3.3kV/800A IGBT的驱动和保护电路;给出了相关的实验波形.     

IGBT模块窄脉冲解决方案

绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块在运行过程中,若出现窄脉冲,会对IGBT造成较大影响,甚至损坏。主要是因为内部IGBT或体二极管单元在未完全开通情况下又重新关断,这一过程产生的di/dt要比正常完全开通再关断的情况大很多,从而对于IGBT单元会产生很大的关断电压尖峰,而对于体二极管单元而言,会产生很大的du/dt和振荡。在此以模块FF1000R17IP4为例,分析了出现窄脉冲的原因,然后给出了限制窄脉冲的方法。     

感应加热用IGBT电流源逆变器

介绍了一种用于感应加热的高频大功率IGBT电流源逆变器。为了抑制电流换相期间的浪涌电压,逆变器采用最佳相角控制。     

加速器脉冲电源的IGBT结温波动预测

兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)磁铁电源大多是开关电源,工作于脉冲大电流、高精度模式,各种功率等级的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)数量庞大,IGBT的稳定工作对电源可靠、稳定工作至关重要.从IGBT损耗计算入手,分析和测量了IGBT在特定脉冲运行模式下的结温波动规律.以600 A/1200 V IGBT为例,对3种实际电流工况进行了实验分析,采用热成像仪对IGBT结温进行测量,结温数据的误差在3.5 ℃以内,验证了所提结温分析方法的正确性.最后,根据Bayerer寿命模型进行了基于结温波动的可靠性评估.     

IGBT驱动电路的研究

探讨了IGBT驱动的有关问题，总结了几种在实践中很有应用价值的驱动电路。     

IGBT集成驱动模块的研究

简要介绍了绝缘栅双极晶体管IGBT驱动保护电路的原则。详细分析了多种常用的IGBT集成驱动模块的特性,并进行了比较。     

采用第6代IGBT硅片的IGBT模块

从2007年开始上市的最新NX系列绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)模块,采用统一的封装和功率硅片.其端子和电路结构具有前所未有的灵活性.在NX系列开发的第1阶段,采用的第5代载流子存储式沟槽型双极型晶体管(Carrier Stored Trench Gate Bipolar Transistor,简称CSTBTTM)硅片技术实现了高效性能.介绍在NX系列开发的第2阶段所采用的1.2 kv第6代IGBT硅片技术.新的第6代IGBT模块进一步提高了效率并降低了噪声,从而拓宽了客户的应用范围.     

IGBT全桥穿通特性及退化分析

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在桥式电路中的穿通现象会使得同一桥臂的两个IGBT同时导通,发生短路烧毁。利用Simulink软件对IGBT电路进行仿真分析,通过实验电路对IGBT实际工作进行测试及比较,探讨了母线电压、栅极电阻、栅-射极间并联电容对IGBT感应栅压的影响;并对桥式结构中IGBT各电参数的退化情况进行详细地分析,可得:母线电压对感应栅压的大小基本无影响;栅极电阻与感应栅压呈正相关;栅-射极间并联电容越大,感应栅压越小;集电极漏电流和通态电阻退化明显。并根据分析讨论结果,给出优化方案,对提高桥式结构中IGBT的可靠性有着重要意义。     

采用IGBT的正弦波中频逆变电源

介绍了用IGBT作功率器件的中频逆变电源，对电路的工作原理进行了详尽的分析。     

真空灭弧室开断大电流后的绝缘劣化

通过实验研究了三种不同触头材料的真空灭弧室在作大电流开断操作后冲击耐压水平的下降情况后发现,随着开断电流的增大,弧后冲击耐压水平逐渐降低.当开断电流接近真空灭弧室的极限开断电流时,冲击绝缘水平有较大幅度的下降;采用工频电压作用下的高压火花老炼处理,可以使尚未达到电寿命极限的真空灭弧室的冲击耐压水平基本得到恢复.