变频电源驱动电路中IGBT的工作原理

    IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。    IGBT是电压控制型器件，在它的栅极和发射极间施加十几伏的直流电压，只有μA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。但IGBT的栅极与发射极间存在着较大的寄生电容(几千至上万pF)，在驱动脉冲电压的上升及下降沿需要提供数安培的充放电电流，才能满足开通和关断的动态要求，这使得它的驱动电路也必须输出一定的峰值电流。    IGBT作为一种大功率的复合器件，存在着过流时可能发生锁定现象而造成损坏的问题在过流时如采用一般的速度封锁栅极电压，过高的电流变化率会引起过电压，为此需要采用软关断技术，因而掌握好IGBT的驱动和保护特性是十分必要的。    IGBT的等效电路如图3-4所示。由图3-4可知，若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动王电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成为低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。由此可知，IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：    (1) IGBT栅极与发射极之间的电压。    (2) IGBT集电极与发射极之间的电压。    (3)流过IGBT集电极一发射极的电流。    (4) IGBT的结温。
    图3-4    IGBT的等效电路    如果IGBT栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过低，则IGBT不能稳定正常地工作，如果过高，超过栅极一发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏。同样，如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极一发射极之间的耐压，流过IGBT集电极一发射极的电流超过集电极一发射极允许的最大电流，IGBT的结温超过其结温的允许值，IGBT都可能会永久性损坏。