igbt的英文全称是insulated gate bipolar transistor,译为绝缘栅双极型晶体管。igbt是由场效应管和大功率双极型三极管构成的,igbt将场效应管的开关速度快、高频特性好、热稳定性好、功率增益大及噪声小等优点与双极型大功率三极管的大电流、低导通电阻特性集于一体,是性能较高的高速、高压半导体功率器件。
igbt识别
常见的igbt的名称、功能、特性、电路符号、实物外形如表2-11所示。
表2-11 常见igbt的名称、功能、特性、电路符号、实物外形
表2-11
igbt典型应用电路
电磁炉采用的一种典型的igbt应用电路如图2-26所示。该电路的核心元器件是功率管igbt、谐振电容c2、谐振线圈(线盘)l2、阻尼管vd。
提示
由于c2与l2并联,所以主回路组成的谐振回路为电压谐振,又因igbt的集电极、发射极两端接有阻尼管 vd,所以该谐振回路属于准谐振回路。对于熟悉彩色电视机行输出电路原理的维修人员,该电路的原理可谓一目了然。
图2-26
图2-26 功率变换器及谐振波形
t 1 ~ t 2 期间,高电平激励脉冲加至igbt的栅极使它饱和导通,300v电压通过l2和igbt的集电极、发射极构成导通回路,因流过电感的电流不能突变,所以igbt的集电极电流 i c ( i 1 )在 t 1 ~ t 2 期间线性增大,使l2产生左正、右负的电动势,到达 t 2 时刻电流达最大。
t 2 ~ t 3 期间,由于激励脉冲变为低电平,igbt截止,由于 i c 不能突变为0,所以l2通过自感产生右正、左负的电动势以阻止电流的突变,该电动势对 c2 充电,充电电压由低逐渐升高,实现功率管的零电压关断,即igbt关断瞬间它的集电极电压最低。c2充电产生电流 i 2 ,到达 t 3 时刻 i 2 变为0,c2右端电压达到最大,它与c1两端电压叠加后加到igbt的集电极、发射极,此电压就是igbt截止期间产生的反峰电压,相当于彩色电视机中行输出管集电极上产生的逆程电压。
t 3 ~ t 4 期间,由于igbt继续截止,所以c2存储的电压通过l2放电,产生放电电流 i 3 ,当 i 3 达到负的最大值,c2放电结束,它存储的电能又转为l2中的磁能。
t 4 ~ t 5 期间,因 i 3 不能突变为0,于是l2再次产生左正、右负的电动势,该电动势通过c1和阻尼管vd构成的回放电路,放电不仅可阻止振荡的持续进行,而且产生电流 i 4 为c1补充能量,当电流 i 4 为0时放电结束。 t 5 时刻,igbt在高电平激励脉冲作用下再次导通,实现功率管的零电压导通。igbt导通后,产生导通电流 i 5 ,重复以上过程,在线盘l2上就产生了和激励脉冲工作频率 f (20~30khz)相同的脉冲电流。
综上所述,在一个谐振周期内,只有导通电流 i 1 是电源供给l2 的能量,所以加热功率的大小主要取决于 i 1 的大小。因 i 1 与igbt的导通时间成正比,所以通过调节激励脉冲的宽度就可实现加热功率的调节,当占空比大时 igbt 导通时间延长, i 1 增大,输出功率大;反之结果相反。
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