IGBT基础与应用实务PDF电子书下载

第1章 认识IGBT 1

1.1 我们为何需要IGBT 1

1.1.1 功率电子与功率开关 1

1.1.2 功率半导体器件 3

1.1.3 IGBT的优势 6

1.2 IGBT是什么 11

1.2.1 IGBT的结构 11

1.2.2 IGBT的等效电路 13

1.2.3 闩锁 15

1.2.4 拖尾电流 15

1.3 IGBT芯片的主流技术 16

1.3.1 PT与NPT 16

1.3.2 平面栅与沟槽栅 17

1.3.3 第5代IGBT芯片技术种种 18

1.4 IGBT中的另类 21

1.4.1 RC-IGBT 21

1.4.2 RB-IGBT 21

1.4.3 BiMOSFET 23

1.4.4 IEGT 23

1.5 IGBT模块 25

1.5.1 模块，主要是芯片的组装方式不同 25

1.5.2 IPM与PIM 27

1.5.3 MCM 28

1.5.4 板级封装 29

1.6 IGBT的发展近况 31

1.6.1 高电压规格的SiC晶体管与IGBT 31

1.6.2 平面栅与沟槽栅 32

1.6.3 DLB 33

1.6.4 专用化 34

1.6.5 高速化 35

第2章 实践入门 37

2.1 认识电路中的IGBT 37

2.1.1 辨认IGBT的引脚很容易 37

2.1.2 电路原理图中的IGBT 38

2.2 IGBT引脚的判别 39

2.2.1 判别栅极 39

2.2.2 判别集电极与发射极 40

2.3 IGBT好坏的简单判别 40

2.3.1 用万用表简单判别 40

2.3.2 用晶体管直流参数测试表判别 41

2.4 花10元钱做个简单的IGBT实验 42

2.4.1 基于TRIAC的吊扇调速器 42

2.4.2 简单的IGBT调速实验 45

2.5 为避免在电路试验中炸管准备的一些简单工具 47

2.5.1 用接触式调压器构建实验电源 47

2.5.2 为驱动电路和控制电路准备单独的直流电源 48

2.5.3 电炉丝——方便易用的假负载与小阻值的大功率电阻 50

第3章 IGBT技术参数详解 53

3.1 VCE、VCES、V(BR)CES 53

3.1.1 VCES的定义 54

3.1.2 一个粗略测试VCES的简单方法 54

3.1.3 VCES的实际意义 55

3.2 IC、ICM、ICP、ICL、ILM 57

3.2.1 IC的定义 57

3.2.2 降额因子 57

3.2.3 ICM、ICP 58

3.2.4 ICL、ILM 60

3.2.5 IC、ICM的实用意义 61

3.3 VCE（sat）、VCE（ON） 62

3.4 PC、PD、PTOT 64

3.5 Cies、Coes、Cres 65

3.6 QG、QGE、QGC 66

3.6.1 定义与曲线图 66

3.6.2 栅电荷的实际意义 69

3.7 ton、td（on）、tr、toff、td（off）、tf、（di/dt）on 71

3.7.1 给定技术条件 71

3.7.2 开关参数的定义 72

3.8 Eon、Eoff、Ets 73

3.9 RθJC、RθCS、RθJA、RθJCD、RθCA 74

3.9.1 定义 74

3.9.2 热欧姆定律 75

3.10 TJ、TC、TA、TSTG、TL 76

3.11 SOA、FBSOA、DCSOA、RBSOA、SCSOA、SSOA、ZθJC 77

3.12 VGE、VGES 82

3.13 Viso 82

3.14 ICES 83

3.15 IGES 83

3.16 VGE(th) 83

3.17 gfs 84

3.18 LE 84

3.19 EARV 85

3.20 体二极管的技术参数 85

第4章 基本电路 89

4.1 基本电路形式 89

4.1.1 单管电路 89

4.1.2 半桥电路及死区时间 90

4.1.3 全桥电路 90

4.1.4 三相桥电路 91

4.1.5 推挽电路 91

4.2 IGBT模块的内部等效电路 92

4.2.1 单管模块，1 in 1模块 92

4.2.2 半桥模块，2 in 1模块 93

4.2.3 全桥模块，4 in 1模块 93

4.2.4 三相桥模块，6 in 1模块 94

4.2.5 PIM模块，CBI模块，7 in 1模块 94

4.2.6 双单向开关、单向开关、双开关 95

4.2.7 Chopper，断路器，高边／低边断路器 97

4.3 常见实际应用电路 97

4.3.1 变频器的主电路 97

4.3.2 UPS的主电路 98

4.3.3 直流伺服电源的主电路 100

4.3.4 开关磁阻电动机（SRD）驱动电路的主电路 100

4.3.5 高频电焊机的主电路 101

4.3.6 电磁炉的主电路 101

4.3.7 AC-DC开关电源的主电路 102

4.3.8 直流断路器的主电路 109

4.4 栅极保护电路 110

4.4.1 静电保护 110

4.4.2 栅极保护电阻 111

4.4.3 栅极钳位电路 111

4.4.4 高速栅极钳位电路 112

4.5 栅极驱动电路 113

4.5.1 驱动条件对IGBT的影响 113

4.5.2 死区时间 114

4.5.3 栅极驱动的隔离 114

4.5.4 栅极驱动的抗干扰问题 117

4.6 突波吸收电路 117

4.6.1 突波产生的原因 117

4.6.2 抑制突波的方法 118

4.6.3 常见突波吸收电路 120

4.6.4 突波吸收电容 122

4.6.5 突波吸收电路的损耗 123

4.7 过流保护电路 123

4.7.1 VCE（sat）检测方法 124

4.7.2 电流检测 127

4.7.3 电阻压降检测 128

4.8 IGBT的并联 128

4.8.1 直流母线（主电路）的供电 129

4.8.2 驱动电路 129

4.8.3 器件选择 130

4.8.4 散热问题的考虑 130

4.9 IGBT的串联 131

4.9.1 静态、动态均压电路 132

4.9.2 栅极的隔离驱动 132

4.9.3 多电平变换电路 135

第5章 简单设计 141

5.1 IGBT模块的选型 141

5.1.1 电压规格的选择 141

5.1.2 电流规格的选择 143

5.2 栅极电阻的选型 144

5.3 集成型栅极驱动电路 146

5.3.1 集成型栅极驱动电路的常见类型 146

5.3.2 选用栅极驱动电路的一般原则 148

5.3.3 HVIC栅极驱动IC选型参考 149

5.3.4 光耦型栅极驱动IC选型参考 154

5.3.5 光耦隔离型栅极驱动电路选型参考 156

5.3.6 变压器隔离型栅极驱动电路选型参考 160

5.3.7 通用型栅极驱动IC选型参考 161

5.4 栅极驱动电路的简单选型 163

5.4.1 制造商给出的推荐应用条件实例 163

5.4.2 选型的简单验证计算 164

5.5 突波吸收电容的选型 165

5.6 IGBT的推荐工作频率 165

第6章 范例电路 167

6.1 380～500V市电输入的AC-DC开关电源 167

6.1.1 技术规格与电路原理 167

6.1.2 元器件参数的确定 170

6.1.3 关键点的工作波形 173

6.1.4 扩展与变通 173

6.2 单级软开关有源HPF 173

6.2.1 电路架构 174

6.2.2 电路的主要参数 174

6.2.3 电路原理 176

6.2.4 主要元器件的技术规格 178

6.2.5 实体电路及性能 180

6.3 基于IGBT的后沿相位控制调光电路 183

6.3.1 电路原理与架构 184

6.3.2 di/dt和dv/dt的控制 184

6.3.3 实用电路 185

6.3.4 主要元器件的技术规格 187

6.3.5 扩展与变通 189

6.4 PWM调压电路 190

6.4.1 电路原理 190

6.4.2 各关键点的波形 191

6.4.3 实用电路 192

6.4.4 主要元器件的技术规格 195

6.4.5 扩展与变通 198

6.5 电磁炉电路 199

6.5.1 电路架构 199

6.5.2 实用电路 200

6.5.3 主要元器件的技术规格 203

6.5.4 电路实物 206

6.5.5 工作波形 206

6.5.6 PWM开关波形 210

附录1 缩略语 213

附录2 本书涉及的IGBT制造商（含驱动） 217

附录3 IGBT的技术参数符号与中文释义 223

附录4 常见IGBT单管封装 227

参考文献 231