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    IGBT的識別方法及應用電路

    IGBT的英文全稱是Insulated Gate Bipolar Transistor,譯為絕緣柵雙極型晶體管。IGBT是由場效應管和大功率雙極型三極管構成的,IGBT將場效應管的開關速度快、高頻特性好、熱穩定性好、功率增益大及噪聲小等優點與雙極型大功率三極管的大電流、低導通電阻特性集于一體,是性能較高的高速、高壓半導體功率器件。

    IGBT識別

    常見的IGBT的名稱、功能、特性、電路符號、實物外形如表2-11所示。

    表2-11 常見IGBT的名稱、功能、特性、電路符號、實物外形

    表2-11

    IGBT典型應用電路

    電磁爐采用的一種典型的IGBT應用電路如圖2-26所示。該電路的核心元器件是功率管IGBT、諧振電容C2、諧振線圈(線盤)L2、阻尼管VD。

    提示

    由于C2與L2并聯,所以主回路組成的諧振回路為電壓諧振,又因IGBT的集電極、發射極兩端接有阻尼管 VD,所以該諧振回路屬于準諧振回路。對于熟悉彩色電視機行輸出電路原理的維修人員,該電路的原理可謂一目了然。

    圖2-26

    圖2-26 功率變換器及諧振波形

    t 1 ~ t 2 期間,高電平激勵脈沖加至IGBT的柵極使它飽和導通,300V電壓通過L2和IGBT的集電極、發射極構成導通回路,因流過電感的電流不能突變,所以IGBT的集電極電流 I C ( I 1 )在 t 1 ~ t 2 期間線性增大,使L2產生左正、右負的電動勢,到達 t 2 時刻電流達最大。

    t 2 ~ t 3 期間,由于激勵脈沖變為低電平,IGBT截止,由于 I C 不能突變為0,所以L2通過自感產生右正、左負的電動勢以阻止電流的突變,該電動勢對 C2 充電,充電電壓由低逐漸升高,實現功率管的零電壓關斷,即IGBT關斷瞬間它的集電極電壓最低。C2充電產生電流 I 2 ,到達 t 3 時刻 I 2 變為0,C2右端電壓達到最大,它與C1兩端電壓疊加后加到IGBT的集電極、發射極,此電壓就是IGBT截止期間產生的反峰電壓,相當于彩色電視機中行輸出管集電極上產生的逆程電壓。

    t 3 ~ t 4 期間,由于IGBT繼續截止,所以C2存儲的電壓通過L2放電,產生放電電流 I 3 ,當 I 3 達到負的最大值,C2放電結束,它存儲的電能又轉為L2中的磁能。

    t 4 ~ t 5 期間,因 I 3 不能突變為0,于是L2再次產生左正、右負的電動勢,該電動勢通過C1和阻尼管VD構成的回放電路,放電不僅可阻止振蕩的持續進行,而且產生電流 I 4 為C1補充能量,當電流 I 4 為0時放電結束。 t 5 時刻,IGBT在高電平激勵脈沖作用下再次導通,實現功率管的零電壓導通。IGBT導通后,產生導通電流 I 5 ,重復以上過程,在線盤L2上就產生了和激勵脈沖工作頻率 f (20~30kHz)相同的脈沖電流。

    綜上所述,在一個諧振周期內,只有導通電流 I 1 是電源供給L2 的能量,所以加熱功率的大小主要取決于 I 1 的大小。因 I 1 與IGBT的導通時間成正比,所以通過調節激勵脈沖的寬度就可實現加熱功率的調節,當占空比大時 IGBT 導通時間延長, I 1 增大,輸出功率大;反之結果相反。


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