一文讀懂IGBT的選型方法

IGBT（絕緣柵雙極晶體管）是總線電壓幾百至上千伏的應(yīng)用的理想之選。作為少數(shù)載流子器件，IGBT在該電壓范圍內(nèi)具備優(yōu)于MOSFET的導(dǎo)通特性，同時(shí)擁有與MOSFET十分相似的柵極結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)輕松控制。此外，由于無需采用集成式反向二極管，這使制造商能夠靈活地選擇針對(duì)應(yīng)用優(yōu)化的快速“復(fù)合封裝”二極管，這與固有MOSFET二極管相反，固有MOSFET二極管的反向恢復(fù)電荷Qrr和反向恢復(fù)時(shí)間trr會(huì)隨著額定電壓的升高而增大。

當(dāng)然，導(dǎo)通效率的提高需要付出代價(jià)：IGBT通常具備相對(duì)較高的開關(guān)損耗，這樣可以降低應(yīng)用開關(guān)頻率。這二者之間的權(quán)衡以及其他應(yīng)用和生產(chǎn)注意事項(xiàng)為數(shù)代IGBT以及不同的子類器件的誕生創(chuàng)造了條件。眾多的產(chǎn)品使得在選型時(shí)采用嚴(yán)格的流程變得十分重要，因?yàn)檫@將對(duì)電氣性能和成本產(chǎn)生重大影響。

對(duì)于IGBT選型的方法主要通過以下幾個(gè)方面：

1、IGBT額定電壓的選擇

三相380V輸入電壓經(jīng)過整流和濾波后，直流母線電壓的最大值：在開關(guān)工作的條件下，IGBT的額定電壓一般要求高于直流母線電壓的兩倍，根據(jù)IGBT規(guī)格的電壓等級(jí)，選擇1200V電壓等級(jí)的IGBT。

2、IGBT額定電流的選擇

以30kW變頻器為例，負(fù)載電流約為79A，由于負(fù)載電氣啟動(dòng)或加速時(shí)，電流過載，一般要求1分鐘的時(shí)間內(nèi)，承受1.5倍的過流，擇最大負(fù)載電流約為119A ，建議選擇150A電流等級(jí)的IGBT。

3、IGBT開關(guān)參數(shù)的選擇

變頻器的開關(guān)頻率一般小于10kHZ，而在實(shí)際工作的過程中，IGBT的通態(tài)損耗所占比重比較大，建議選擇低通態(tài)型IGBT。

4、影響IGBT可靠性因素

（1）柵電壓

IGBT工作時(shí)，必須有正向柵電壓，常用的柵驅(qū)動(dòng)電壓值為15～187，最高用到20V， 而棚電壓與柵極電阻Rg有很大關(guān)系，在設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路時(shí)， 參考IGBT Datasheet中的額定Rg值，設(shè)計(jì)合適驅(qū)動(dòng)參數(shù)，保證合理正向柵電壓。因?yàn)镮GBT的工作狀態(tài)與正向棚電壓有很大關(guān)系，正向柵電壓越高，開通損耗越小，正向壓降也咯小。

在橋式電路和大功率應(yīng)用情況下，為了避免干擾，在IGBT關(guān)斷時(shí)，柵極加負(fù)電壓，一般在-5- 15V，保證IGBT的關(guān)斷，避免Miller效應(yīng)影響。

（2）Miller效應(yīng)

為了降低Miller效應(yīng)的影響，在IGBT柵驅(qū)動(dòng)電路中采用改進(jìn)措施：(1)開通和關(guān)斷采用不同柵電阻Rg,ON和Rg,off，確保IGBT的有效開通和關(guān)斷;(2)柵源間加電容c，對(duì)Miller效應(yīng)產(chǎn)生的電壓進(jìn)行能量泄放;(3)關(guān)斷時(shí)加負(fù)柵壓。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，采用三者合理組合，對(duì)改進(jìn)Mille r效應(yīng)的效果更佳。

IGBT是逆變器主要使用的主要功率開關(guān)器件，也是逆變器中主要工作器件，合理選擇IGBT是保證IGBT可靠工作的前提，同時(shí)，要根據(jù)三相逆變電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇低通態(tài)型IGBT為佳。根據(jù)IGBT的棚特性，合理設(shè)計(jì)柵驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)， 保證IGBT有效的開通和關(guān)斷， 降低Miller效應(yīng)的影響。