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＊小孙学变频＊

第一讲变频器的主电路（三）

变频器的逆变器件－IGBT管

图1－19 IGBT的额定电压和漏电流（a

图1－19 IGBT的额定电压和漏电流

（a）U

GE

＝0V（b）U

GE

＝－5V

IGBT管的主要参数

“首先，IGBT管C、E间的额定电压和漏

电流，为什么有 和 ，以及 和

电流，为什么有 和 ，以及 和

CEO CEX CEO CEX

的区别？”

因为事先已经通了电话，张老师已经准备好不少图纸了。只见他拿出了图1－19，说：“在

GE CEOCEO GE CEX CEX变频器里，IGBT管是用来作为开关器件的。具体地说，是利用它的饱和导通和截止这两种状态。为了使这两种状态能够比较地可靠，在饱和导通时，应该尽量加大G、E间的驱动电压，而在截止时，通常在G、E间加入反向电压。当然，如果并非用在开关状态的话，G、E间的反向电压是没有必要的。于是，IGBT就有两种截止状态：G、E间不加反向电压和加入反向电压。图1－19（a）所示是U＝0V时的情况，额定电压和漏电流分别是U和I；图（b）所示是U＝－5V时的情况，额定电压和漏电流分别是U和I

GE CEO

CEO GE CEX CEX

图1－20 晶体管和IGBT的饱和压降（a）开关晶体管 （

图1－20 晶体管和IGBT的饱和压降

（a）开关晶体管 （b）IGBT管

大了10倍还多呢。”小孙说。

“太大了，是不是？”张老师反问了一句，他拿出了两本手册，说：“让我们用数据来说话吧。”接着他又在纸上画了起来，如图1－20所示。然后说：

“3DK4是低压开关管中比较大的一种，它的额定集电极电流是800mA，也就是0.8A，饱和压降如你所说，是0.3V；2MB1200N是一种不算很大的IGBT管，其额定集电极电流是200A，饱和压降是3.3V。你来算一算这两种管子在饱和导通时的等效电阻吧。”

小孙于是在纸上演算了起来：

3DK4开关管：

CCES集电极电流：I＝0.8A；饱和压降：U＝0.3V。饱和导通时的等效电阻：

C

CES

R

CES

U

???CES

I

C

0.3

?0.8?0.375?

2MB1200N型IGBT管：

CCES集电极电流：I＝200A；饱和压降：U＝3.3V。饱和导通时的等效电阻：

C

CES

U

3.3

R

CES

???CES

I

C

?200?0.0165?

“没想到，IGBT管在饱和导通时的等效电阻要小得多呢。”小孙抬起头来，说。接着又问：“IGBT管还有哪些重要参数？”

“作为一个开关器件，很重要的一件事情，就是它的开关速度了。具体地说，就是开通

时间t 和关断时间t 。

ON OFF

拿方才举例的2MB1200N型IGBT管来说，它的数据是：t ＝1.2μs，t ＝1.5μs。需

ON OFF

要注意的是，环境温度升高，或者集电极电流增大，都会使开通时间和关断时间有所延长。”

“IGBT管的功耗怎样？”小孙又问。“IGBT管的功耗主要有三个部分：

S第一个部分叫作通态功耗P，粗略地说，它就等于集电极电流与饱和压降的乘积：

S

＝P IU

＝

S C CES

S式中，P—通态损耗，W；

S

CI—集电极电流，A；

C

CESU—饱和压降，V。

CES

图1－21 IGBT的开关损耗（a）开通损耗 （

图1－21 IGBT的开关损耗

（a）开通损耗 （b）关断损耗

ON

关断损耗P

OFF，它们和集电极电流以

及温度之间的关系如图1－21所示。由图可知：

集电极电流越大，开关损耗越大；

温度越高，开关损耗也越大。第三个部分，是和IGBT反并联

D D的续流二极管的功耗P。P

D D

D通过续流二极管的平均电流I

D

成正比。”

IGBT管的驱动电路

“IGBT管的驱动电路有什么要求和特点？”小孙又问。“好吧，先说说对驱动电路的主要要求。

首先，是对驱动电压的要求：

图

图1－22 控制极电阻的影响

（a）控制极电阻 （b）R

GE

的影响

UGE的大小，直接影响着IGBT的饱和压降UCES，UGE越大，UCES就越小。但在负载侧发生短路时，IGBT承受短路电流的能力将越差。所以，UGE并不是越大越好。通常，选UGE＝15V±10%。

反向电压

反向电压的作用，一是缩短关断时间；二是万一在G、E间出现干扰信号，也能

保证IGBT处于截止状态。但太大了也会产生副作用，如不利于下一次IGBT管的迅速导通等。

通常，选UGER＝－10～