1、1Component1:Power Diode一.基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)-原始基片電導(dǎo)是電流的函數(shù)二.Reverse recoveryRIIfSlRIrrEbbbe )( /261、現(xiàn)象2、成因3、危害2一個實驗結(jié)果實驗條件：U=300V，D=1/3F=40KHZ，T：IRFP460I0=6A選用三個二極管D1：RURU3012，30A，1200VD2：IXYS,DESI30-06A，30A，600VD3：新一代二極管ISL91560P2，15A，600VIRM1=17A, IRM1/I0=2.8;IRM2=10A, IRM2/I0=2 ；IRM3=5A, IRM1/I0=0.8結(jié)論:1.二極管反向

2、恢復(fù)電流與其耐壓成正比;2.新一代二極管明顯優(yōu)于傳統(tǒng)超快恢復(fù)二極管。3Component2: Grant Power(1)1.Structure.Lc -Current source;td:延遲時間：Ube=00.5v;tr:上升時間，ic=0Ic,Id;tfv:T 由放飽；Ton=td+tr+tfvts:存儲時間;trv:T處于放大區(qū)的時間T由放截 ;tfI:2, ic= Ic 0, 。The operational process一.Dynamic waveforms4GRT的特點及應(yīng)用1.開關(guān)頻率低,最高開關(guān)頻率約為5KHZ.GTR的電流是少子的擴(kuò)散形成的電流，在高注入下產(chǎn)生剩余載流子，

3、在關(guān)斷時，需要通過抽出和復(fù)合來消除，因此，關(guān)斷時間長。2、輸入電阻少：流控元件，驅(qū)動功率大；3、開關(guān)容量大；4、導(dǎo)通壓降低；5二.二次擊穿一次擊穿：Uce=Buceo,Ic ,雪崩擊穿；特點：Ic , Uce=BuceoConstant二次擊穿： Ic A點,P=UsBIsB.臨界（觸發(fā)）能量T失控.出現(xiàn)負(fù)阻區(qū),局部過熱,燒壞.IB(IC),A點左移FIG.1.14,二次擊穿的臨界線BUceo6Component2: Grant Power(2)三.FBSOA/RBSOA正向脈沖寬度Ton=10ms1ms,50us殼溫,Pcm 和二次擊穿的臨界線二次擊穿的臨界線BUceo7Component3

4、:MOSFET(1)1.structure and operational principleThe current channel .V-GrooveIf Vgs0, there is a inversion layer at the surface of P. This inversion layer provides a channel for the current from D to S.1).只有參與多子導(dǎo)電 -High speed2).On resistor :器件的耐壓；A是面積。增加，-盡量不用高壓器件盡量不用高壓器件 has a positive temperature c

5、oefficient; If T increase, increase too.-Parallel3). Nearly infinite input impedance-Low driving powerAURBRDSon5.2DSonRDSonRBRU82.Symbol and the output characteristic93.The safety operational areaRdsonIDMBUdsoPcm104. PM的等效電路模型中的三個電容為極間電容手冊中給出電容：輸入電容輸出電容反饋電容gdgsissCCCgddsossCCCgdrssCC 115、純阻負(fù)載下PM的開關(guān)過

6、程12（1）輸入電路的時間常數(shù)柵極回路的輸入電容：issC11gdgsCCTgsUU 0DI202)1 (gdmgsCgRC33gdgsCC 截止放大區(qū)全導(dǎo)通區(qū)dscdsUU issC（ 中）gssgsTdscdsUUUUU,（ ?。﹊ssC（ 大）issC對于VN10A12，PFCPFCPFCdsgdgs230,60,650柵極回路的充放電時間常數(shù)：9)-(1 TgsdscUUUgissiRC13（2）開通過程:開通時間 三個階段ont1) 延遲時間,截止,時間常數(shù))(111gdgsgiCCRdt2) 電流上升,放大,時間常數(shù))1 (2022gdmgsgiCRgCRrtgssgsUU 3)

7、全導(dǎo)通,時間常數(shù))(333gdgsgiCCR(小)(大)(中)開通時間:rdonttt對于VN10A12,nstnstrond250,60)(3)關(guān)斷過程1)關(guān)斷延遲時間:dt1ggsUU gssU3ii(中速)2)電流下降:ftgssgsUU 2i(慢速）TU143）TgsUU 2gU1 i（快速）關(guān)斷時間：,fdoffttt對于VN10A12，nstnstfd135,135小結(jié)：開關(guān)過程分為三個階段1PM截止，充放電時間常數(shù)小，)(111gdgsgiCCR,TgsUU 2,gssgsTUUUPM放大，充放電時間常數(shù)大，3,gssgsUU PM全導(dǎo)通，充放電時間常數(shù)中等，充放電速度中等)1

8、(2022gdmgsgiCRgCR156、感性負(fù)載下PM的開關(guān)過程（1）基本規(guī)定：1). 為理想的方波;2).負(fù)載電流為恒定值;3).極間電容為常數(shù);4). ;5). 為理想二極管6).分布電感g(shù)uconsgm0D0DL(2)開通過程分析1).電路初態(tài), 時區(qū)A, PM斷態(tài),0002, 0,IiiUUiuuDddsDgg2).開通延遲區(qū),時區(qū)B,PM仍在截止區(qū)起因:結(jié)束標(biāo)志:2ggUU1gUTgsUu 1617時間常數(shù):issggdgsgiCRCCR)(與阻值負(fù)載的延遲相同延遲時間:TgggissgdUUUUCRont121ln)(當(dāng))(,;)(,;)(,1ontContRontUdissdg

9、dg為了縮短 ,應(yīng)減小 ,增大 ,選用 小的管子)(ontdgR1gUissC3).T-T0,換流區(qū)(時區(qū)C)電壓反饋起作用184).電壓下降區(qū)(時區(qū)D),PM仍在放大區(qū)在這個區(qū)域,consUGIuIiTmgsD00,所以 出現(xiàn)了平臺gsu當(dāng)onRIuttds03,5).柵壓過充區(qū)(時區(qū)E) 電容放電, 上的電流增加ossCDi（3）關(guān)斷過程(作業(yè))自己分析0DL的電路197.電容VS.uds極間電容與數(shù)值均與 有關(guān)，當(dāng) 時，各電容的數(shù)值隨 而急劇上升，當(dāng) ，各數(shù)值就趨于穩(wěn)定。dsUVUds5 .2dsUVUds5 .2208、柵極電荷特性由于極間電容是 的函數(shù)，用極間電容設(shè)計開關(guān)時間會很麻煩

10、dsu通常采用柵極電荷特性計算開關(guān)速度和驅(qū)動電路一）柵極電荷特性及其測試條件當(dāng)tIQtCICQuconsIggigiggsg,與 只差一個常數(shù)，gQt與 的波形等同于 與 的關(guān)系gsutgsugQ211）當(dāng) 時，S關(guān)斷， 和 開始充電， 線性上升，, 0 0ttgsCgsugsduU 略去略去 變化對變化對 電容上的電壓的影響。電容上的電壓的影響。 (這個假設(shè)不合理）這個假設(shè)不合理）gsugdC當(dāng)TUtuttTgs,)(,00開始進(jìn)入放大區(qū)，00tIQg2）當(dāng),10ttt，當(dāng) 時， ， 仍然導(dǎo)通，所以0tt 0Di0DddsUu。 繼續(xù)線性上升gsu,000DDDgsmDiiiIugi當(dāng) 時，

11、1tt 000,0,DiIiDDgssgsUu關(guān)斷22tIQg由于由于gdgsissCCC在上述兩個時區(qū)內(nèi)，輸入電容為在上述兩個時區(qū)內(nèi)，輸入電容為223）ggssgsiconsUuttt,21完全流入;gdC當(dāng)ongsRIutt02,進(jìn)入電阻區(qū)4）gittt,32向 和 同時充電，當(dāng)gdCgsC3tt 時，313,QuuQQggsg柵極電路提供的總電荷1gu另外一個結(jié)論是：當(dāng)另外一個結(jié)論是：當(dāng) 下降時，下降時， 下降，下降， 也同時下降也同時下降dU2t2Q代表了在柵壓 的條件下23電路條件對柵極電荷特性的影響1.當(dāng)ID=constant, Ud增加,柵極電荷Q2增加原因: 當(dāng) ,在圖1-24

12、中的 將減小dU2t242. 對柵極電荷Q影響不大,如圖1-26DI2.驅(qū)動功率很小,可以略去不計利用柵極電荷特性設(shè)計驅(qū)動電路1. 的選擇:1gU21tiUgg開關(guān)速度升高2Q柵極電荷增加,驅(qū)動損耗增加例如:由圖1-25（b)可知，當(dāng)nCQVUg15,721nCQVUg20,102125Component4:IGBT(1)Transistor: On-resistor is low; the speed is low; Driving power is highMOSFET: On-resistor is high; the speed is high; the driving power i

13、s low; 26一.IGBT特性曲線轉(zhuǎn)移特性與MOS相同輸出特性與GTR相同uGE=5ICMPCMBUceo二次擊穿27IGBT的特點1.速度:大于GTR,小于MOS;2.通態(tài)壓降小;3.驅(qū)動功率小4.關(guān)斷時, 拖尾電流28MOSFET與IGBT的驅(qū)動電路一.柵極驅(qū)動電路的基本功能及要求1.提供信號和功率保證器件的開啟和關(guān)斷;2.電隔離;3.具有較強的抗干擾能力;4.具有保護(hù)功能二.常用的幾種集成驅(qū)動電路混合方式的驅(qū)動電路UC3724和UC3725是一對UC3726和UC3727是一對29以UC3724和UC3725為例講述這種驅(qū)動電路1.UC3724,調(diào)制器, 低頻控制信號, 是高頻調(diào)制信

14、號入出外接 和 決定了載波的頻率0R0C2.UC3725調(diào)制器: 高頻調(diào)制信號, 低頻控制信號;OC:過流保護(hù)入出3.UC3725和UC3724由高頻變壓器以實現(xiàn)隔離4.UC3725工作原理: 為高頻調(diào)制信號,REC1和REC2 電容C1和C2組成整流濾波電路為輸入端,T1和T2提供負(fù)電源電壓CA是鑒幅器,把 解調(diào)與 同步的驅(qū)動信號bauu ,ausuG,S是UC3725的輸出,為高頻調(diào)制信號經(jīng)驅(qū)動電路和管子的輸入電容組成了低通濾波器,因此,加MOSFET或IGBT的驅(qū)動信號是一個與 相同的信號su305.特點:UC3724和UC3725共電源共電壓,控制信號的頻率不宜 大于100KHZ31半

15、橋電路的驅(qū)動電路IR211X系列(100KHZ以下)以IR2110為例介紹這種驅(qū)動電路321.電路結(jié)構(gòu):有兩個通道,H為高壓通道,L為低壓通道,兩個通道在輸入級為共地,輸出級的隔離電壓為500V,即5腳與2腳之間可以承受-5V500V的電壓.這個電路包含有入級,電平轉(zhuǎn)換級和出級2.輸入級:9腳:VDD的電源電壓=520V,13腳為輸入級的參考點10腳:Hi高壓通道的輸入端12腳:Li低壓通道的輸入端11腳:SD封鎖信號高電平,兩路信號均被封鎖低電平,兩路信號均可以輸出SD=3.電平轉(zhuǎn)換電路:33LS1的輸入端的電源為VDD和VSS,輸入端的電源為VCC(3)與Com(2)LS2的輸入端的電源為

16、VDD和VSS,輸入端的電源為VB(6)與VS(5)4.輸出級：低壓側(cè)通道：由T3，T4組成的推挽電路，使得這個電路的最大輸出 為2A供電電源為：VCC(3)和Com(3)高壓側(cè)通道:供電壓VB(6)和VS(5)5.工作波形:雙電源供電9675103HiLi213H015V15VL034HiVss(13）LiVssL0（2）comH0Vs（5）9675103HiLi213H015V15VL0356.IR2110的應(yīng)用電路和自舉電路DB和CB組成了自舉電路,當(dāng)T6/On時,ComTCDUuBBCA6 ,0向CB充電;當(dāng)T6/Off 時 DB/Off,IR2110的高側(cè)通道由CB電容供電自舉電路的

17、參數(shù)設(shè)計:DB的選擇:耐壓 平均電流 式中, fs為開關(guān)頻率,Qg為柵極電荷CdRmUUUsgsgDmfQTQI(1-117)(1-118)CB電容的選擇:RCgBBUUQkC(1-119)式中,UR是允許的最小壓降,大于8V,KB1,KB為安全系數(shù)常取:VUVURC10,1536EXB840系列驅(qū)動電路(40KHZ以下)37邏輯結(jié)構(gòu)如圖2-31(a)所示,方框1為過流保護(hù),方框2為信號隔離,方框3為電壓變換電路6腳:短路過流信號輸入端,接IGBT的C極或MOSFET的D極5腳:過流保護(hù)的輸出信號,用于在IGBT故障時切斷輸入信號4腳:外接電容器,防止過流時誤動作方框1.過流保護(hù)電路,由T1,

18、T2,D6,D7,DZ1和C7,R3,R4,R5,R6,C3,R7,R8,C4組成38過流保護(hù)的原理:當(dāng)IGBT正常工作時,D7/on,T3/off,T4,T5的基極電路 不受T3控制;當(dāng)IGBT過流時,D7/off,T3/on,D6/on,T4, T5的基極D為低電平,封鎖了輸入信號39方框2:信號隔離電路,由光耦I(lǐng)SO1組成開啟過程:當(dāng)ISO1的輸入端接受10mA的正向電流時,光耦的輸出三極 導(dǎo)通,A為低電平,T1,T2/off,D點為高電平,T4on/T5off關(guān)斷過程:當(dāng)ISO1的輸入端沒有電流時,光耦I(lǐng)SO1由導(dǎo)通變?yōu)閛ff狀態(tài)T2,T1/on,D為低電平,T4off , T5on供電電源:2腳9腳為20V,DZ2為5.1V,以1腳為參考點時,2腳為+15V, 9腳為-5V的電壓,由于有負(fù)電壓供電,使得IGBT的柵極電荷 迅速瀉放,加速了關(guān)斷速度402.EXB840與EXB841應(yīng)用見表2-1,Rg是基極驅(qū)動電阻2.圖2-31(a)原理框圖,(b)電路圖,(c)實際應(yīng)用圖41過流保護(hù)問題故障狀態(tài)下器件安全保護(hù)的方法是封鎖柵極驅(qū)動信號，驅(qū)動電路必須附加各種保護(hù)功能MOS管的過流保護(hù)問題：1.電壓采樣方式圖