發布日期：2022-07-24 點擊率：48
【導讀】通常，以以下方式描述IGBT（絕緣柵雙極晶體管）：“ IGBT是場效應晶體管和雙極晶體管的組合，其中N溝道FET控制雙極晶體管”。盡管這句話很好地描述了基礎知識，但在高功率范圍的IGBT應用中，IGBT控制電路的復雜性實際上要比控制小MOSFET時要高得多。
通常，以以下方式描述IGBT（絕緣柵雙極晶體管）：“ IGBT是場效應晶體管和雙極晶體管的組合，其中N溝道FET控制雙極晶體管”。盡管這句話很好地描述了基礎知識，但在高功率范圍的IGBT應用中，IGBT控制電路的復雜性實際上要比控制小MOSFET時要高得多。例如，MOSFET的控制通常稱為空載，因為MOSFET所需的開關電流通常可以忽略不計。
對于功率IGBT，這毫無疑問，因為控制通常需要幾瓦特。此外，在這種情況下，不再容易忽略需要重新加載的內部電容，而這些電容在小型MOSFET的控制中幾乎不起任何作用。
正確的，最重要的是，對IGBT的有效控制是一個復雜的過程，為此，需要將驅動器調諧至IGBT。此外，大多數現代IGBT驅動器提供保護電路和安全功能，以便在出現故障的情況下為IGBT提供保護，否則通常會導致IGBT完全損壞。
在存在較高反向電壓的情況下，必須對輸入電路（低壓）和輸出電路（高壓）進行電壓隔離。輸出電路直接連接至高壓IGBT，而輸入電路則提供至控制電子設備的接口（圖1）。圖2顯示了具有光學控制功能的2通道IGBT驅動器板。
IGBT的電隔離控制
在幾乎所有IGBT應用中，控制信號和驅動器電路之間的電隔離都是必不可少的。傳輸電隔離的控制信號和反饋信號（錯誤信號）有三種可能性：
感應耦合
電容耦合
光學耦合
盡管很少使用電容性解決方案，但電感耦合和光耦合解決方案卻被廣泛使用。在中低電壓的情況下經常使用光耦合器，而在較高的反向電壓（> 1200 V）下使用變壓器和光纖。由于在光信號傳輸的情況下無法傳輸足夠的功率以用于控制電子設備和IGBT控制，因此幾乎總是使用變壓器解決方案進行功率傳輸。因此，變壓器被用于傳輸控制和反饋信號，特別是在中高壓范圍內。從理論上講，該解決方案即使在更高的電壓下也適用，但是隨著電壓的升高，變壓器的空間要求也隨之提高，因此仍要考慮最小的電氣間隙和爬電距離。
因此，在較高的反向電壓（> 1200 V）下，光傳輸可以證明其優勢。如圖3所示，根據IEC 664-1：1992標準，在較高電壓下，指定的最小距離為幾厘米。這樣的距離對于光纖耦合來說是非常短的環節。然而，電感耦合或什至電容耦合已經可以代表相當大的支出，并且在板上需要很大的空間。表1再次總結了每種解決方案的優缺點。
表格1。電隔離方法
光纖
在高壓系統中，通常使用光纖連接來傳輸控制信號以及狀態和錯誤信號。與所有其他隔離技術相比，明顯的優勢是理論上可以在可實現的距離內實現無限隔離。從技術上講，通過使用波長為850nm或1310nm的多模光纖（MM）或單模光纖（SM），幾公里的傳輸不會出現問題。但是更頻繁的是，僅需要傳輸幾英尺甚至幾英寸，并且在此已證明聚合物光纖（POF）和650nm波長的傳輸是最佳的。使用POF不僅提供了一種經濟高效的解決方案，而且與MM和SM光纖相比，使用POF更加容易處理和準備電纜。
使用光纖進行傳輸的另一個優點是，光傳輸路徑完全不受電磁輻射的影響。因此，如工業環境中常見的那樣，如果將纖維放置在強電磁輻射部件附近，則根本沒有問題。
如果所需的隔離電壓僅為幾千伏，則也可以使用短連接作為替代。這些設備具有光纖連接的優點，但可以直接安裝在板上，不需要任何組裝。此處的間隙是機械規定的。這種短鏈路的一個示例是AVAGO Technology的HFBR-3810Z，如圖4所示。
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